Micely

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 21. srpna 2020; kontroly vyžadují 12 úprav .

Micely (zdrobnělina od latinského  mica "částice, zrno") jsou agregáty povrchově aktivních látek (tenzidů) v koloidním roztoku (sol) , sestávající z velkého množství amfifilních molekul. Příkladem jsou micely dodecylsulfátu ve vodě. Roztok povrchově aktivní látky, ve kterém jsou micely v rovnováze s jednotlivými neasociovanými molekulami – monomery  – se nazývá micelární roztok.

Přechod k micelizaci se vyskytuje v úzkém rozmezí koncentrací a lze jej interpretovat jako fázový přechod druhého řádu . Příčinou micelizace ve vodných roztocích je hydrofobní efekt a v prostředí nepolárních molekul  vzájemné přitahování polárních skupin molekul tenzidů. Pod určitou teplotou ( Kraftův bod ) nedochází k tvorbě micel a se zvýšením koncentrace povrchově aktivních látek je pozorována krystalizace . Když se koncentrace povrchově aktivní látky blíží kritické koncentraci micel , dochází k prudké změně vlastností roztoku: elektrické vodivosti , povrchového napětí , koeficientu rozptylu světla atd.

Micelární systémy jsou velmi zajímavé jak z pohledu různých fyzikálně-chemických technologických aplikací (viz např. micelární katalýza ), tak jedinečnosti samotného mechanismu micelizace. Tento zájem je spojen zejména s polymorfismem micel , tj  . schopností molekul povrchově aktivních látek tvořit agregáty různých tvarů: kulovité, válcovité a vláknité. Jednou z důležitých vlastností, která vyplývá přímo ze struktury molekul povrchově aktivní látky, je solubilizace . Uplatnění solubilizační vlastnosti je emulzní polymerace , výroba potravin, farmaceutických přípravků [1] .

Historie

Schopnost molekul povrchově aktivních látek tvořit micely v roztoku je známá již více než sto let a je široce používána v moderním světě. První práci na toto téma provedl kanadský chemik James William McBain na počátku 20. století. Již v roce 1913 předpokládal existenci micel, aby vysvětlil dobrou elektrolytickou vodivost roztoků kyseliny palmitové . Nicméně základy pro teoretický popis kinetiky tvorby micel byly položeny mnohem později, v 70. letech, v pracích Anianssona [2] . Za posledních sedmnáct let[ kdy? ] kinetická teorie micelizace byla významně rozšířena, prohloubena a prezentována v rámci teorie agregačních procesů založených na diferenciálních a kontinuálních kinetických rovnicích Becker-Döringa a zobecněných kinetických rovnicích Smoluchowského .

Aplikace

Využití fenoménu micelizace přímo souvisí s používáním povrchově aktivních látek v každodenním životě, kosmetologii (micelární voda), vědě a průmyslu. V analytické chemii se micely používají jako pseudostacionární fáze při provádění micelární elektrokinetické chromatografie (MEKC) .

Struktura micel

V každé molekule je dlouhý hydrofobní radikál spojen s polární ( hydrofilní ) skupinou. Když se vytvoří micela, molekuly se spojí tak, že hydrofobní radikály vytvoří jádro (vnitřní oblast) a hydrofilní skupiny vytvoří povrchovou vrstvu micely. Minimální koncentrace tenzidů v roztoku, při které se v systému tvoří stabilní micely, které jsou v rovnováze s neasociovanými molekulami tenzidu, se nazývá kritická koncentrace micel . Pokud je disperzním médiem organická kapalina, orientace molekul v micele může být obrácená: jádro obsahuje polární skupiny a hydrofobní radikály jsou přeměněny na vnější fázi ( reverzní micela ) [3] . Micely jsou částice v koloidních systémech , které se skládají z velmi malého jádra nerozpustného v daném médiu, obklopeného stabilizační vrstvou adsorbovaných iontů a molekul rozpouštědla . Například micela sulfidu arsenu má strukturu:

{(As 2 S 3 ) m •nHS − •(nx)H + } x- •хН +

Průměrná velikost micel je od 10 −7 do 10 −5 cm.

Micelární polymorfismus

Micely mohou existovat ve stavech s různými rovnovážnými strukturami a v různých vnějších formách, které jsou stabilní při různých koncentracích surfaktantu v micelárním roztoku [4] .

Při koncentracích tenzidu nižších než je první kritická koncentrace (CMC1) se na rozhraní mezi polárním a nepolárním prostředím vytváří monovrstva molekul tenzidu – „ Langmuirova palisáda “. Při koncentracích povrchově aktivní látky blízké CMC1 se v roztoku začnou tvořit sférické micely. S rostoucí koncentrací povrchově aktivní látky se struktura micel dále komplikuje: kulovité micely se mění na globulární (zploštělé koule od pólů) a poté, když je dosaženo druhé kritické koncentrace (CMC2), na micely válcovité. S dalším zvyšováním koncentrace se postupně začnou tvořit složitější micelární struktury, jejichž prvky jsou i micely - supermicely . A konečně s dalším nárůstem povrchově aktivní látky v roztoku se nejen mění tvar a zvětšuje se velikost micel, ale také se aktivně spojují do jednoho velkého shluku. Tento jev se nazývá gelovatění .

Kinetika micelizace

Vývoj koncentrace micel je popsán z hlediska teorie agregačních procesů na základě Becker-Döringových rovnic .

Příklady

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Suzdalev I.P. Nanotechnology: fyzikální chemie nanoklastrů, nanostruktur a nanomateriálů. - M .: KomKniga, 2006. - 592 s.
  2. ↑ EAG Aniansson a SNWall. Kinetika postupné asociace micel. The Journal of Physical Chemistry, 78(10):1024-1030, 1974.
  3. ↑ Micela . Získáno 23. září 2011. Archivováno z originálu 17. listopadu 2011.
  4. ↑ Slesarev V.I. Základy chemie živých. - Petrohrad: Himizdat, 2005. S. 730-733.
  5. ↑ Stebe, M.-J. Fluorované uhlovodíky jako přenašeče kyslíku. Studie NMR neiontových fluorovaných mikroemulzí a jejich kyslíkových roztoků: [ eng. ]  / M.-J. Stebe, G. Serratrice, J.-J. Delpuech // Journal of Physical Chemistry . - 1985. - Sv. 89, č.p. 13. - S. 2837-2843. - doi : 10.1021/j100259a026 .

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích