انواع سورفکتانت‌ها

سورفکتانت ها Surfactatnt مخفف (Surface Active Agents) به توزیع یک فاز در فاز دیگر کمک می کند. این تعریف محدود به سوسپانسیون های جامد – مایع نیست و ممکن است شامل سیستم های مایع – مایع هم بشود. هنگامی که این مواد برای پایدارسازی ذرات جامد در مایع به کار می روند به آن ها دیسپرسانت می گویند. مولکول های تشکیل دهنده سورفکتانت ها تمایل زیادی به تجمع در فصل مشترک دارند. این امر به این علت رخ می دهد که ساختار آن ها از دو بخش تشکیل شده است که یک بخش آن محلول در حلال و بخش دیگر آن نامحلول است. این مولکول ها به صورت ترجیحی به شکلی جهت گیری می کنند که بخش محلول با مایع پیوند پیدا کرده و بخش نامحلول به سطح جامد پیوند پیدا می کند.

سورفکتانت ها معمولا بر اساس میزان بار بخشی از مولکول که به سطح جذب می شود تقسیم بندی می شود: غیر یونی، آنیونی و کاتیونی. سورفکتانت های غیر یونی سورفکتانتی است که هیچ گروه یونیزه ای ندارد که از جمله می توان به الکل های چرب ROH، اسیدهای چرب R(CO)OR’ که R’ پلیمرهای آلی با زنجیره کوتاه هستند، اشاره کرد. ساختار اسید اولئیک C17H34(CO)OH است که حاوی زنجیره آلی C17H34 و یک گروه عاملی (CO)OH است. سورفکتانت های غیر یونی معمولا در حلال های آلی موثرند. جذب روی ذرات توسط جاذبه واندوالس یا پیوند قوی تر همسایگی صورت می گیرد. همانطور که در شکل روبرو نشان داده شده است با استفاده از مفهوم اسید و باز لوئیس اتمی که در گروه عاملی سورفکتانت قرار دارد و دارای جفت الکترون غیر پیوندی است (مانند N و O) ممکن است مانند باز لوئیس عمل کرده و یک پیوند با اتمی مانند Al روی سطح که لایه تکمیل نشده از الکترون دارد (اسید لوئیس) برقرار می کند. پایدار سازی معمولا توسط ممانعت فضایی بین دنباله های آلی یا مایسل که درون حلال آلی قرار دارند رخ می دهد ایجاد می شوند.

نمونه هایی از سورفکتانت های غیر یونی معمول در شکل زیر نمایش داده شده است. روغن ماهی منهادن (Menhaden Fish Oil) به طور گسترده برای پراکنده سازی Al2O3 ، BaTio3 و بسیاری از پودر های اکسیدی در حلال های آلی به کار می رود. این ماده شامل مخلوطی از اسیدهای چرب باز و زنجیره های کوتاه فرمول R(CO)OH با زنجیره الکیل (R) است که حاوی پیوندهای دو گانه C=C است و در انتهای گروه عاملی آن اسید کربوکسیلیک (CO)OH قرار دارد.

سدیم اولئات C17H34 (CO)O–Na+ یک سورفکتانت آنیونی است زیرا به یون Na+ و یون اولئات منفی تجزیه می شود. نمک های اسیدهای چرب، مانند سدیم اولئات، سدیم استئاراتC17H35(CO)O–Na+  و سولفونات ها مانند سدیم الکیل سولفونات R(SO2)O–Na+ که R زنجیره آلکیل متشکل از ۱۰ تا ۲۰ اتم کربن است معمولا سورفکتانت های آنیونی هستند. سورفکتانت های آنیونی در حلال های آبی موثرند. معمولا اجزای اکسیژنی با بار منفی از تجزیه سورفکتانت های آنیونی به وجود می آیند. جذب سورفکتانت معمولا توسط جاذبه الکترواستاتیک با سطح ذرات با بار مثبت رخ می دهد. پایدار سازی سوسپانسیون  معمولا به وسیله دافعه الکترواستاتیک بین بارهای منفی ایجاد می شود.

دو دسیل آمونیوم استات C12H25(N+H3)CH3(CO)O  یک سورفکتانت کاتیونی است زیرا یون استات محلول در آب CH3(CO)O– و یون دو دسیل آمونیوم با بار مثبت تجزیه می شودC12H25(N+H3) که روی فصل مشترک تجمع می کنند، تجزیه می شود. سورفکتانت های کاتیونی معمولا از اجزای نیتروژنی با بار مثبت در هنگام تجزیه برخوردارند. به جز جابه جا شدن علامت بارها روی سورفکتانت و سطح ذرات مکانیزم های جذب و پایدار سازی مشابه مورد سورفکتانت های آنیونی است.

تجزیه سورفکتانت های آنیونی و کاتیونی برای تشکیل گروههایی با سر مثبت و منفی، پایدارسازی با سورفکتانت با بار منفی و پایدار سازی با مایسل منفی

برخی از سورفکتانت ها در pH پایین، بار مثبت، در pH متوسط بدون بار و در pH بالا بار منفی دارند. به سورفکتانتهای آمفوتریک موسومند. اگر یک مولکول خنثی گروهی با بار مثبت (مانند یون آمونیوم) و گروهی با بار منفی مانند (یون کربوکسیلات داشته باشد به یون zwitterionic موسومند. نمونه ای از سورفکتانت های زویتریونیک آمینو اسیدها R(N+H2)CH2CH2(CO)O– هستند. این ترکیب ها ممکن است آمفوتریک هم باشند و در pH پایین کاتیونی و در pH کاتیونی و در pH بالا آنیونی باشند. حضور این دو بار مخالف منجر به ایجاد ممان دو قطبی بزرگی می شود و در نتیجه این مولکول به شدت به سطح پلاریزه جذب می شود. این سورفکتانت ها می توانند روی سطوح با بارهای مختلف جذب شوند زیرا بخش مثبت مولکول به سطوحی با بار منفی و بخش منفی مولکول به سطوحی با بار مثبت جذب می شود.