University of Zagreb. Faculty of Science. Department of Chemistry.
Abstract
Površinski aktivne tvari ili surfaktanti su spojevi koji smanjuju površinsku napetost adsorpcijom na međupovršine te stvaraju strukture koloidnih dimenzija u otopini, što je posljedica njihove amfipatske prirode. Surfaktanti se mogu podijeliti na više načina: s obzirom na primjenu, s obzirom na fizikalna svojstva te s obzirom na kemijsku strukturu. Imaju veoma raznoliku primjenu kako u industriji tako i u svakodnevnom životu. Najviše istraživane su vodene otopine površinski aktivnih tvaru, a od oblika koji mogu nastati u otopini, nabolje su proučene micele. Otopine površinski akrivnih tvari u kojima dolazi do stvaranja micela mogu se okarakterizirati trima veličinama: kritičnom micelizacijskom koncentracijom (CMC), Krafftovom temperaturom i agregacijskim brojem (N). Iznad kritične micelizacijske koncentracije dolazi do nagle promjene brojnih fizikalno-kemijskih svojstvava poput površinske napetosti, molarne provodnosti otopine itd. Te promjene ukazuju na to da su u otopini ispod odn. iznad CMC prisutne različite vrste. Ispod kritične micelizacijske koncentracije prisutni su samo monomeri površinski aktivne tvari, dok su iznad te koncentracije prisutne micele građene od N monomera, a nalaze se u ravnoteži sa slobodnim monomerima. Struktura micela koje nastaju u razrjeđenim vodenim otopinama sastoji se od dva osnovna dijela: od nepolarnog sloja kojeg čine ugljikovodični dijelovi molekula površinski aktivnih tvari, te od polarnog sloja u kojem su prisutne i molekule vode. Nadalje, u slučaju ionskih micela postoji i tredi sloj koji se sastoji od vezanih protuiona, bududi da ionske micele sadrže nabijene skupine u polarnom sloju. Pri opisu micelizacije koriste se dva termodinamička modela: agregacijski model i model separacije faza. Promjena Gibbsove energije za proces micelizacije, kao ni izrazi za ostale termodinamičke veličine, ne ovise o modelu na temelju kojeg su izvedeni. Vrijednosti za entalpiju i entropiju micelizacije ukazuju na dominantan doprinos entropije spontanosti procesa agregacije, što se naziva hidrofobnim efektom
