صفحه محصول - مقاله مهندسی کشاورزی_زراعت و اصلاح نباتات

توضیحات

مقاله مهندسی کشاورزی_زراعت و اصلاح نباتات - شیمی مواد پاک کننده 30 ص (docx) 31 صفحه

دسته بندی : تحقیق

نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحات: 31 صفحه

قسمتی از متن Word (.docx) :

به نام مهربان ترین موضوع : فعال كننده سطحي آنيوني سديم دو دسيل سولفات (SDS) فعال كننده سطحي كاتيوني هگزاد سيل تري متيل آمونيم برميد (HTAB) و دودسيل تري متيل آمونيم برميد (DTAB) فعال كننده سطحي خنثي تريتون X-100)) غلظت بحراني ميسلي شدن ((CMC) (Critical micelle concentration شیمی مواد پاک کننده نگاه کلی منظور از پاک کنندهها (detergehts) ، موادی هستند که ذرههای چربی و چرک را از پارچهها و یا اجسام دیگر بزدایند و در انواع مختلف تهیه میشوند . اولین ماده ای که به عنوان شوینده ساخته شد، صابون بود. از عمر صابون صدها سال میگذرد. آخرین دستگاههای صابون کشف شده ، مربوط به 2000 سال پیش است، 700 سال است که صابونسازی بطور صنعتی و به مقادیر زیاد ساخته میشود و 200 سال است که ساخت آن ، متحول گشته و به صورت کلاسیک و مدرن در آمده است.از آن زمان تا کنون ، تعداد شویندهها به حدی رسیده که قابل شمارش نیست، بطوری که امروزه در حجم انبوهی از شویندهها ، به همراه تبلیغات آنها مواجه شدهایم. در حال حاضر در برخی کشورها ، تقریبا بیش از 80 درصد از مواد پاک کننده مصرفی از شویندههای سنتزی تهیه میشوند. لکن در مصارف عمومی واژه صابون ، مشخص کننده یک نمک فلز قلیایی یا آمونیوم یک اسید کربوکسیلیک راست زنجیر با تعداد 10-18 اتم کربن است و نام مواد شوینده به مواد صناعی با ساختمان مشابه اطلاق میشود. از این مواد ، در مصارف عدیده ای از جمله برای پاک کردن ، شستشو و در فرایندهای نساجی و غیره استفاده میگردد.از طرف دیگر ، صابونهای فلزی ، کربوکسیلاتهای قلیایی خاکی یا فلزات سنگین با زنجیره طویل هستند . این صابونها در آب نامحلول بوده و در سیستمهای غیر آلی ، به عنوان مثال مواد افزودنی به روغنهای روان کننده ، جلوگیری کننده از زنگ زدگی ، ضد آب کردن مواد و سوختهای ژلاتیندار (مواد سوختنی مانند بنزین که با مواد غلیظ کننده ممزوج شدهاند و از آنها در بمبهای ناپالم و شعله افکنها استفاده میشود) ، قارچکشها دارای کاربرد میباشد.خصوصیت قابل توجه این است که عدم توازن پلاریته (قطبیت) در داخل مولکول صابونها و مواد شوینده و پاک کننده ، موجب ابراز قابلیت انحلال و ماهیت فاز غیر معمول در حلالهای قطبی و غیر قطبی میشود. این رفتار ، دقیقا باعث سودمندی چنین ترکیباتی در زمینههای خیس شوندگی ، قابلیت انحلال ، شویندگی (در مورد شستشو و خشک شویی بصورت ترامان) ، رنگرزی و بسیاری از سایر فراوردههای صنعتی و خانگی است.ترکیب اساسی ساختمان مولکولی پاک کنندهها موجب بوجود آمدن چنین صفاتی میگردد. انواع مواد پاک کننده صابون (Soap) صابونها را میتوان از هیدرولیز قلیایی چربیها و روغنهای طبیعی (استر اسیدهای چرب با گلیسرول) مانند پیه ، روغنهای نارگیل ، زیتون ، نخل و تالو تهیه کرد که این واکنش به نام فرایند صابونی شدن (Saponification) موسوم است: C3H5(OOCR)3 + 3NaOH → 3NaOOCR+C3H5(OH)3 باید توجه داشت که در روشهای جدید ، از هیدرولیز مستقیم چربیها بوسیله آب در دمای زیاد استفاده می شود. این موضوع ، تصفیه و ایزولاسیون اسیدهای چرب را که به صابونها خنثی میشوند، ممکن ساخته، اساس یک فرایند پیوسته را بوجود میآورد. از نقطه نظر شیمیایی ، صابونها ، نمکهای فلزی اسیدهای چرب (اسیدهای کربوکسیلیک) راستزنجیر با حدود 10-18 اتم کربن میباشند.با اینکه همه نمکهای فلزی اسیدهای چرب ، صابون هستند، اما تنها نمکهای قلیایی مانند (سدیم و پتاسیم) در آب حل میشوند و خاصیت پاککنندگی دارند. نمکهای فلزهای قلیایی خاکی (مانند کلسیم و منیزیم و..) در آب حل نمیشوند. از این رو صابونهای معمولی در آب سخت در مجاورت یونهای کلسیم و منیزیم رسوب میکنند. به این ترتیب صابون خوب کف نمی کند و خاصیت پاک کنندگی خود را از دست میدهد.نمکهای آلومینیوم اسیدها نیز در آب نامحلول و در روغنها محلول هستند و از این ماده ، در چربیهای نرم کننده ، رنگ ، روغن جلا و ضد آب کردن مواد استفاده میشود. نمک اسیدهای فلزات سنگین مانند کبالت یا مس نیز بعنوان ماده خشک کننده در رنگهای ساختمانی و جوهر ، قارچ کش ها و مواد ضد آب استفاده میشود.کیفیت و مرغوبیت صابون ، به نوع چربی روغن بکار رفته بستگی دارد. لذا از خالصترین و بیبو ترین آنها استفاده میگردد. علاوه بر چربی و قلیا مواد افزودنی دیگری هم در فرمولاسیون صابون وارد میشوند. این مواد عبارتند از:مواد جلوگیری کننده از اکسیداسیون مثل تری اتانول آمین اولئات ، مواد جلوگیری کننده از فساد صابون مانند دی سیانو دی آمیدو سدیم سولفانیلات ، روغنهای معطره برای ایجاد بوی خوب صابون و غیره. پاک کننده های سنتزی (Synthetic detergents) مواد شوینده سنتزی که امروزه بسیار مورد استفاده قرار میگیرند، مانند صابون ، از یک زنجیر هیدروکربن متصل به نمک یک اسید محلول در آب تشکیل شده است. البته در تهیه این پاک کنندهها باید توجه داشت که طول زنجیر و نوع هیدروکربن مورد استفاده بطور مناسب انتخاب گردد. از گروههای قطبی مشتق شده از اسید سولفوریک در حد بسیار عمومی برای جایگزینی کربوکسیلات استفاده میگردد.بعنوان مثال میتوان به آلکیل سولفاتها (ROSO3Na) ، آلکان سولفوناتها (RSO3Na) و آلکیل آریل سولفوناتها (R-C6H4-SO3Na) اشاره کرد و از مهمترین این مواد میتوان سدیم لوریل (دودسیل) سولفات (C12H25-OSNa) و سدیم دودسیل بنزن سولفونات (C12H25-C6H4-SO3-Na) را که دارای قدرت پاک کنندگی بالایی هستند، نام برد . استرها و آمید اسیدهای چرب نیز که از تورین (H2NCH2CH2SO3H) و اسیدایزاتیونیک (HOCH2CH2SO3H) تهیه میشوند، از جمله اولین ترکیبات سنتزی تلقی میشوند. مضافا ، آلکان فسفوناتها معرف نوع دیگری از مواد صناعی آنیونی میباشد.از طرف دیگر احتمال دارد که تغییر و اصلاح گروههای قطبی بوسیله تغییر در علامت بار الکتریکی یون فعال در سطح مسیر شود. یک مثال بسیار معروف از مواد شوینده کاتیونی (invert soaps) ، ملح آمونیوم نوع چهارم این طبقه بفرمول C16H33N(CH3)Br است. در طبقه دیگر یعنی مواد شوینده غیر معدنی ، گروه قطبی عبارت از گروه آب دوست غیر مجتمع شده میباشد که معمولا حاوی چند گانگی وظایف اکسیژن (اتر و الکل) است که در پیوند هیدروژنی با آب برگزیده شده است. مثالی در این مورد ، استر تهیه شده از یک اسید چرب و قند است.از انواع عمومی دیگر ، میتوان به پلیمریزاسیون تعدادی از واحدهای اکسید اتیلن با یک الکل اشاره کرد که دارای فرمول عمومی R-O-(CH2CH2O)2H میباشد. همچنین اکسیدهای آمین مانند R-N(CHsub>3)2→O و اکسیدهای فسفین منسوب آنها نیز تهیه شدهاند. مهمترین شوینده های سنتزی عبارتند از: صابون مایع صابون مایع ، در واقع از نظر مواد تشکیل دهنده ، جزو صابونها محسوب نمیشود و از پاک کننده های سنتزی میباشد. البته اگر در ساختمان معمولی از روغن نارگیل زیاد و یا روغن هایی مثل روغن بزرک استفاده شود، میتوان صابون را به صورت مایع در آورد. صابونهای مایع ، علاوه بر ماده اولیه و اصلی خود ، دارای مواد دیگری مثل نرم کننده ، پاک کننده و کف کننده ، ضد باکتری و چرب کننده هستند. شامپوها شامپوها نیز از پاک کننده های سنتزی هستند. ماده اصلی تشکیل دهنده شامپوها عبارتند از: عامل پاک کننده که خود شامل سه دسته مواد فعال سطحی آنیونی (مثل سدیم لوریل اتر سولفات و تری اتانول آمین سولفات ، آمفوتری (مثل بتائین کوکوآمیدوپروپیل) و غیر یونی هستند. عامل تقویت کننده کف (مثل بتائین) ، عامل حالت دهنده مو و عامل نگهدارنده (مواد ضدعفونی کننده و میکروب کش) ، عامل صدفی کننده مثل اتیلن گلیکول و عامل غلیظ کننده مثل نمک طعام و عامل رنگ و بو مثل عصاره گیاهان. پودرهای لباسشویی پودرها ماشین لباسشویی نسبت به پودرهای رختشویی چند ماده اضافه دارند که بر قدرت پاک کنندگی آنها میافزاید. یکی از این مواد ، پر بورات است که از سفید کننده ها و رنگ برهاست. اجزای اصلی پوردهای لباسشویی شامل موارد زیر هستند: ماده اصلی و فعال (مواد غیریونی و آنیونی) که عامل پاک کنندگی و جدا کردن چرک از لباس است، عامل قلیایی کننده (مثل سیلیکات ها) که از خوردگی بدنه لباسشویی جلوگیری می کند، عامل سفیدکننده و رنگ سرکه معمولا پربورات سدیم است، عامل کنترل کننده کف و پاک کننده کمکی ، عامل کاهش سختی آب که به پاک کنندگی هم کمک میکند (مثل فسفات ها) ، عامل جلوگیری از رسوب مجدد چرک مثل CMC از شستن دوباره چرک روی لباس جلوگیری میکند، اپتیکال براتیز که باعث درخشندگی پارچه میشود، مواد میکروب کش و ضدعفونی کننده. سفید کننده ها و رنگ برها بسیاری از لکه برها موادی هستند که از آنها به عنوان سفید کننده ، ضدعفونی کننده و پاک کننده استفاده میشود. رایج ترین ماده ای که از آن به عنوان سفید کننده استفاده میشود، آب ژاول است که خاصیت ضدعفونی کننده نیز دارد، زیرا یک سفید کننده کلردار است و از سفید کننده های دیگر ، پربورات سدیم است که از آن ، بیشتر در خشک شوییها و نیز در ترکیب پودرهای ماشین لباسشویی استفاده میشود. قدرت سفیدکنندگی پربورات از آب ژاول کمتر است.آب اکسیژنه یا پراکسید هیدروژن هم یک ماده رنگ بر و سفید کننده است. علاوه بر مواد ذکر شده ، موادی مثل الکل ، آمونیاک ، استن ، اسید نیتریک ، اسید اگزالیک ، تربانیتن ، جوش شیرین ، کربنات سدیم ، تتراکلریدکربن و غیره نیز خاصیت رنگ بری و پاک کنندگی دارند. قیاس صابون و پاک کننده های سنتزی صابونها در هنگام واکنش با ناخالصیهای یونهای فلزی موجود در آبهای طبیعی ، بویژه کلسیم و منیزیم ، منجر به تشکیل نمکهای نامحلول در آب میشوند و به صورت رسوب از آب جدا میشوند. اما نمکهای فلزات قلیایی خاکی و املاح فلزات سنگین مواد شوینده سنتزی در آب محلول هستند. لذا این شوینده ها در آب سخت نیز پاک کنندگی خوبی دارند و رسوب جدید تشکیل نمیدهند.صابونهای کربوکسیلات در PH پایین ، هیدرولیز شده و به صورت صابون اسیدی نامحلول راسب میشوند، ولی شوینده های سنتزی ، پایداری زیادی در برابر اسیدیته از خود نشان میدهند. زیرا پاک کننده های صابونی ، نمکهایی هستند که آنیون تشکیل دهنده آنها ، به اسیدهای ضعیف تعلق دارند و در محیط اسیدی به راحتی هیدرولیز میشوند.از دیگر تفاوتهای شوینده های سنتزی با صابونها ، تغییر و اصلاح در ساختار این مواد نسبت به مولکول صابون است که باعث ایجاد بهترین حالت تعادلی آب دوستی ف چربی دوستی و خصوصیات انحلال پذیری ، اثر میکروب کشی و ایجاد نرمی در منسوجات و غیره میشود.پاک کننده های سنتزی به تنهایی از نظر قدرت پاک کنندگی با صابونها معادل نیستند، اما دو افزاینده مهم ، قابلیت تخمیر کنندگی آنها را به نحو قابل ملاحظه ای افزایش میدهد. سدیم تری پلی فسفات که به عنوان یک سازنده بکار میرود، قابلیت شکستن و تعلیق برخی از خاکهای رسی ، رنگها و سایر مواد جامد بسیار ریز محلول در آب را داراست بعلاوه این جسم با تعداد زیادی از یونهای فلزی ، کیلیت تشکیل میدهد. اک کننده های خانگی ، همچنین محتوی نیم تا یک درصد کربوکسی متیل سلولز (CMC) هستند که این جسم ، از واکنش سلولز با کلرواستیک اسید در محلول بازی تهیه میشود.این ماده پلیمری ، قادر است که از رسوب مجدد جرم بر روی منسوجاتی که به وسیله پاک کننده ها پاک شده است، جلوگیری کند. سایر افزاینده های معمولی عبارتند از: مواد سفید کننده ، مواد کف زا و یا سایر مواد تنظیم کننده میباشد. علت اثر پاک کنندگی مواد پاک کننده ذره های چربی و چرک ، جامدند و به پارچه یا بدن میچسبند و با شستشوی ساده و بوسیله آب زدوده نمیشوند، اما با صابون و دیگر شوینده ها شسته میشوند. اثر پاک کنندگی صابون وشوینده ها به این دلیل است که مولکول آنها از دو قسمت آبدوست (هیدروفیل) و آب گریز یا چربی دوست (هیدروفوب یا لیپوفیل) تشکیل شده است. قسمت آبدوست که همان سر نمکی صابون COO- یا گروه سولفات و دیگر گروههای قطبی در انتهای مولکول مواد شوینده است، مولکولهای آب را جذب میکند و در آب محلول میباشد و بوسیله حلالهای آلی دفع میشود. سر دیگر مولکولهای صابون و مواد شوینده سنتزی یک هیدروکربن با زنجیر طولانی است که آب را از خود دفع میکند، ولی در حلالهای آلی حل میشود.پس از حل شدن مولکولهای صابون در آب از طریق قسمت یونی ، از بهم پیوستن زنجیرهای هیدروکربنی آب گریز ، مجموعه های بسیار کوچکی بوجود میآیند که سطح خارجی آن را آنیونهای آبدوست میپوشانند. این مجموعه های کوچک با مولکولهای آب ، پیوند هیدروژنی تشکیل میدهند و به صورت ذره های شناور در آب باقی میمانند. بدین ترتیب مولکول صابون مانند پلی بین ذرات چربی و آب قرار گرفته، به واسطه انحلال ذرات چربی و چرک در ذره های شناور صابون از روی الیاف پارچه یا اجسام دیگر به داخل آب کشیده میشوند و با شستشو پاک میشوند. در شوینده های سنتزی نیز چربی ها و چرکها به زنجیر آلکیل می چسبند و گروه سولفونات سبب حل شدن آنها در آب شده، همراه با آب برده میشوند. مواد پاک کننده و آلودگی محیط زیست مواد شیمیایی می توانند در چرخه های طبیعی وارد و در مرحله ای خاص بوسیله باکتریها تجزیه شوند. به عنوان مثال چربیهای موجود در طبیعت که مولکولهای آنها شاخه جانبی در زنجیره هیدروکربنی ندارند و صابون معمولی را از آنها میسازند، بوسیله باکتریها تجزیه میشوند. تعدادی از شوینده های شنتزی ، بویژه آلکیل بنزن سولفوناتهای مشتق شده از مواد شیمیایی نفت ، دارای شاخه جانبی در زنجیره هیدروکربنی میباشند و توسط باکتریها تجزیه میشوند. از این رو ، باقی ماندن و تراکم این مواد غیر طبیعی ساخته دست بشر در طبیعت ، سبب آلودگی روزافزون آبها و مخازن زیرزمینی میشود. برای جلوگیری از آلودگیهای روزافزون حاصل از این نوع پاک کننده ها ، هم اکنون در بسیاری از کشورها ، قوانین و مقررات ،اجازه استفاده از مواد شوینده مقاوم در برابر تجزیه بیولوژیکی (شوینده های سخت) را نمیدهد و کارخانجات بسوی تولید مواد شوینده نرم با ساختمانهای راست زنجیر سوق داده شدهاند. اشکال اساسی دیگر شوینده های سنتزی ، ترکیبهای فسفردار آنهاست که برای تنظیم PH و جلوگیری از واکنش یونهای کلیسم و منیزیم موجود در آب سخت با ماده شوینده ، به آن افزوده میشود .فسفاتها در اعماق رودخانه ها و دریاچه ها رسوخ کرده، سبب رشد غیر عادی قارچها و جلبکها میشوند و به این ترتیب با مصرف اکسیژن محلول در آب توسط این گیاهان ، زندگی ماهی ها و دیگر آبزیان به خطر میافتد. مواد تشکیل دهنده شامپو شامپو از دو قسمت عمده تشكيل شده است:1- مواد فعال سطحي: جزء اصلي يك شامپو مواد فعال كننده سطحي آن است.موادفعال كننده سطح به طوركلي به چهار دسته آنيوني، كاتيوني، آمفوتري و غير يوني تقسيم بندي مي شوند. در شامپو معمولا تركيبي از موادفعال آنيوني (مانند سديم لارت سولفات)، مواد آمفوتري (مانند بتائين ها) و مواد غيريوني (مانند كوكونات فتي اسيد دي اتانول آميد) به عنوان مواد فعال كننده سطحي يا جزء اصلي استفاده مي شود.2- افزودني ها: بفيه اجزاء به عنوان افزودني به شامپو اضافه مي شوند.افزودني هاي شامپو خود به دو دسته تقسيم بندي مي شوند.الف- افزودني هاي عموميموادي مانند نگهدارنده ها براي جلوگيري از آلودگي ميكروبي، نمك براي افزايش قوام شامپو و اسانس براي خوشبو نمودن شامپو و ا.د.ت.‌آ (EDTA) براي كاهش سختي آب و سيتريك اسيد جهت تنظيم پ هاش جزء افزودني هاي شامپو به حساب مي آيند. اگر به تركيبات تشكيل دهنده شامپوهادقت كنيم خواهیم دید اجزائي مثل اسيدسيتريك، نمك، ا.د.ت.ا، نگهدارنده، اسانس، رنگ و آب در همه شامپوها مشترك هستند بنابراين در انتخاب شامپو دقت به اين موارد اهميتي ندارد.ب- افزودني هاي اختصاصيدر فرمولاسيون شامپوهاي نوين مواد ويژه اي براي خلق اثربخشي خاص به شامپو اضافه مي گردند تا شامپو علاوه بر شويندگي بتواند ويژگي هاي زیبایی مورد انتظار را نیز برآورده نمايد. در انتخاب شامپوي مناسب دقت به مواد فعال كننده سطح و همچنين افزودني هاي اختصاصي بسيار مهم است.در برخي از شامپوهاي جديد اجزاء ويژه اي به نام ضخيم كننده‏(Thickner) اضافه شده است. اين شامپوها در واقع سطح تارهاي مو را با لايه اي از پروتئين مي پوشانند بنابراين باعث مي شوند هربار كه شما اين شامپو را استفاده مي كنيد موي شما پر پشت تر به نظر برسد.پروتئين‏ كراتين و آمينو اسيدها به ساقه مو مي پيوندند و شكافهاي ايجاد شده در اثر استفاده از مواد نامرغوب را پر مي كند. اين امر باعث افزايش مقاومت مو و محافظت از آن مي گردد. پروتئين تخم مرغ با مو پيوند ايجاد نمي كند بنابراين استفاده از آن در شامپو فقط يك مانور تبليغاتي (Gimmick) است.مواد مرطوب كننده‏، موي شما را هيدراته مي كند درست همان اثري كه بر روي پوست هم دارد.پنتنول و ويتامين ب5 برخلاف بقيه ويتامين ها به داخل محور مو نفوذ مي كنند و براي افزايش استحكام و سلامت مو مفيد مي باشد. مواد فعال کننده سطحی سورفاكتنت ها كه بعضي اوقات مواد فعال كننده سطحي يا پاك كننده ناميده مي شوند‏، بطور وسيعي در فرايندهاي شيميايي وبيوشيميايي استفاده مي شوند. مواد فعال كننده سطحي مولكولهاي دو خصلتي هستند با يك سر قطبي وآب دوست كه سر ناميده مي شود و يك زنجيرهء هيدروكربني بلند كه غيرقطبي و آب گريز است و معمولا دم ناميده مي شود. گروه دم معمولا از زنجيره هاي طويل بدون شاخه يا شاخه دار آلكيلي به طول 20- 8 اتم كربن، زنجير طويل آلكيل بنزني به طول 15- 8 اتم كربن، آلكيل نفتالين ها با زنجير آلكيلي به طول بيش از سه اتم كربن، زنجيره هاي طويل فلوئوروكربني، گروه پلي سيلوكسان وپليمرهاي اكسي اتيلني واكسي پروپيلني با وزن مولكولي زياد تشكيل شده است. گروه سر در مولكول ماده فعال كننده سطحي قطبي يا يوني است. در فعال كننده هاي يوني، به منظور خنثي نمودن بار گروه سر، يك يون داراي بار مخالف نيز حضور دارد. اين مواد را از آن جهت عامل فعال سطحي مي نامند كه غلظت كمي از آنها در يك سيستم، انرژي آزاد سطح تماس بين فازهاي موجود در آن را تغيير مي دهد. ساختمان اين مولكولها از دو گروه با قطبيت كاملامتفاوت تشكيل شده است. گروه حلال گريز كه جاذبه بسيار ضعيفي نسبت به حلال دارد و گروه حلال دوست كه جاذبه زيادي نسبت به حلال از خود نشان مي دهد. به همين دليل چنين مولكولهايي را آمفيفايل، ناجورقطبي يا قطبي- غيرقطبي نيز مي نامند. وجود دو قسمت با خصلت هاي متضاد بر روي مولكولهاي ماده فعال سطحي به آنها خواصي نظير كاهش كشش سطحي، تشکيل ميسل و انحلال مواد غيرقطبي را ميدهد. تغيير شرايط محيطي از قبيل دما، قدرت يوني،pH و غيره به دليل آنكه ميزان آبگريزي را تغيير مي دهند، باعث تغيير فعاليت سطحي مادهء فعال كننده سطحي مي شوند. بسته به ساختمان شيميايي و ماهيت محيط، مولكولهاي دو خصلتي مواد فعال كننده سطحي مي توانند تشكيل ساختمان هاي سازمان يافته و منظمي از قبيل ميسل هاي آبي ومعكوس، ريز تعليق ها، تك لايه هاو حوضچه هارا بدهند. طبقه بندي مواد فعال كننده سطحي مواد فعال كننده سطحي را مي توان بر اساس ساختمانشان و طبيعت گروه سر در آنها به دسته هاي زير تقسيم كرد: الف) مواد فعال كننده سطحي آنيوني دسته اي از مواد فعال كننده سطحي اند كه قسمت قطبي مولكول را يك آنيون تشكيل مي دهد. يعني گروه سر در آنها داراي بار منفي است. نمك هاي قليايي يا قليايي خاكي اسيدهاي كربوكسيليك، نمك هاي استري اسيد سولفوريك واسيد فسفريك از اين دسته اند و از مهمترين آنها مي توان به موارد زير اشاره نمود: Sodium n-dodecyl sulphate ( SDS ) CH3(CH2)11SO3- Na+ Potassium laurate CH3(CH2)10 COO- K+ ب) مواد فعال كننده سطحي كاتيوني دسته اي از مواد فعال كننده سطحي اند كه قسمت قطبي مولكول را يك كاتيون تشكيل مي دهد. يعني گروه سر در آنها داراي بار مثبت است. نمك هاي سولفونيم، نمكهاي دي وپلي آمينها از اين جمله اند. از اين نوع مي توان تركيبات زير را نام برد: Dodecyl trimethylammonium bromide (DTAB) CH3(CH2)11N+(CH3)3Br - Cetyl trimethylammonium bromide (CTAB) CH3(CH2)15N+(CH3)3Br - Cetylpyridinium chloride ( CPC ) CH3(CH2)15N+ C5H5Cl - ج) مواد فعال كننده سطحي غير يوني گروه سر در آنها فاقد بار الكتريكي بوده واغلب از مشتقات پلي اكسي اتيلن و پلي پروپيليني مي باشند. در واقع در اين تركيبات، جزء محلول در آب شامل گروه هاي هيدروكسيل با يك زنجير مي باشد. مثلا پلي اكسي اتيلن در تترا اكتيل فنيل اتر از اين دسته است. Poly oxyethylen(10) tetra octylpheny ether (Triton X-100) C8H17C6H4(CH2CH2O)10H Polyoxyethylen(23)dodecanol (Brij-35) H3(CH2)11(OCH2CH2)23OH د) مواد فعال كننده سطحي دو يوني درآنها بخش قطبي مولكول شامل هر دوبار الكتريكي مثبت ومنفي است. اين مواد در اكثر حلالهاي آبي نامحلول بوده و داراي خاصيت جذب بر روي سطوح باردار مي باشند. بسته به pHمحلول مي توانند به عنوان معرفهايي با سطح فعال آنيوني، كاتيوني يا غير يوني عمل نمايند و به دو دسته زير تقسيم مي شوند: الف) فعال كننده هاي سطحي دو يوني حساس بهpH: كه كربوكسيلات هاي ايميدازول و يا n– اكتيل بتائين ها از اين دسته اند. N, N- dimethy-N- (carboxymethyl) octylammonium salt (octyl betaine) CH3N+ (CH3)2CH2 COO- N- dodecyl- N, N- dimethyl betaine CH3 (CH2)11N+(CH3)2 COO- اين دسته از مولكولها در pH پايين، خواص كاتيوني و در pHبالا، خواص آنيوني از خود نشان مي دهند، ولي در نقطه ايزوالكتريك عموما به شكل زوج يون حضور دارند. ب) فعال كننده هاي سطحي دو يوني غيرحساس بهpH : سولفوبتائين ها از اين دسته بوده ودر كليه محيط ها به شكل زوج يوني حضور دارند. N- dodecyl - N, N- dimethyl ammonium-3- propan- 1- sulfonic acid (SB-12) CH3 (CH2)11N+ (CH3)2(CH2)3SO3- بعضي معرف هاي فعال كننده سطح در طبيت يافت مي شوند مانند: Dialkyl glyceryl phosphoryl choline همچنين داروهايي همچون مشتقات phenothiazine مانند chlorpromazine نيز جزء اين دسته مواد هستند. مواد فعال کننده سطحی -۲ ميسل ها : در حدود 76 سال پيش رابطه اي جالب بين خواص فيزيكوشيميايي محلول مواد فعال كننده هاي سطحي و غلظت آنها در محلول ارائه گرديد كه بيان كننده تغييرات ناگهاني در خواص فيزيكوشيميايي اين محلول ها در محدوده كمي از غلظت بود . اين تغييرات به تجمع مولكولهاي دوخصلتي نسبت داده شد ومفاهيمي نظيرميسل وغلظت بحراني براي آن مطرح گرديد. مولكولهاي فعال كننده سطحي در محلولهاي بسيار رقيق به صورت منومر هستند. البته ممكن است ديمرها وتريمرها نيز حضور داشته باشند. وقتي غلظت مولكولهاي فعال كننده سطحي به يك مقدار مناسب برسد، تجمع خودبخود اتفاق مي افتد و ميسل تشكيل مي شود. در اين تجمع قسمت آبگريز در مركز ميسل است، در حاليكه گروه هاي قطبي با سطح آب برهمكنش مي دهند و بوسيله تعدادي از مولكولهاي آب هيدراته مي شوند. بسته به ساختار شيميايي اين مولكولها، ميسل ها مي توانند كاتيوني، آنيوني، دو يوني يا غير يوني باشند. ميسل از ريشه كلمه لاتين micelle به معني تكه كوچك گرفته شده است. اندازه وشكل ميسل به ساختمان مولكولهاي فعال كننده سطحي و آرايش فضايي آن بستگي دارد. غلظتي كه در آن ميسل تشكيل مي شود غلظت بحراني ميسل شدن (cmc) ناميده مي شود. در اين غلظت، ميسل ها از حدود400- 200 منومر فعال كننده سطحي پديد ميآيند. ميسل ها از نظر ترموديناميكي پايدارند و به آساني تكرارپذير مي باشند. اگر غلظت فعال كننده هاي سطحي در اثر رقيق نمودن با آب به پايين تر از cmcرسانده شود، ميسل تخريب مي شود. تشكيل ميسل در نتيجه تاثير سه نيروي اساسي است كه عبارتند از: 1- نيروهاي دافعه بين گروههاي دم حلال گريز مولكولهاي ماده فعال كننده سطحي و حلال. 2- نيروهاي دافعه الكتروستاتيك بين گروههاي سر حلا دوست مولكولهاي ماده فعال كننده سطحي كه ناشي از اتصال مولكولهاي آب به سر قطبي و افزايش حجم آن قسمت (هيدراتاسيون آب) است. 3- نيروهاي جاذبه واندروالسي بين گروههاي دم ماده فعال كننده سطحي. با افزايش غلظت مولكولهاي فعال كننده سطحي، تعداد ميسل ها افزايش مي يابد، اما تعداد منومرهاي آزاد ثابت و تقريبا برابر با مقدار آنها در نقطه cmc است. غلظت بحراني ميسل تحت تاثير پارامترهاي مختلفي همچون ساختمان شيميايي ماده فعال كننده سطحي (نسبت دو بخش آبگريز و آب دوست مولكول)، دما، فشار، pH و قدرت يوني (حضور الكتروليت ها) قرار مي گيرد. يك خاصيت مهم ميسل ها اين است كه باعث انحلال مولكولهاي آلي مي شوند. اثر مهم ديگر سيستمهاي ميسلي توانايي آنها در بهبود تغيير سرعت واكنش و تا حدي تغيير ماهيت محصولات مي باشد ميسل ها مي توانند سرعت واكنش را تا چند مرتبه زياد و يا كم نموده و همچنين باعث جابجايي تعادلات اسيد- باز و اكسايش- كاهش شوند. اين تغييرات به علت وجود برهمكنش هاي الكتروستاتيكي و آبگريزي واكنش دهنده ها با تجمع ميسلي مي باشد. انتخاب مناسب يك فعال كننده سطحي يوني مي تواند ساختاري با يك قسمت دروني و يك قسمت بيروني ويك فصل مشترك باردار ايجاد نمايد. پتانسيل الكتريكي در سطح ميسل يا نزديك به آن ممكن است به اندازه چند صد ميلي ولت متفاوت از توده محلول باشد. اين موضوع باعث مي شود كه يونها و نيز گونه هاي بدون بار با تجمعات ميسلي برهمكنش داشته و به همين دليل ميسل ها مي توانند تاثير زيادي بر تعادل و سرعت واكنش ها داشته باشند. به منظور تمايز بين برهمكنش هاي مختلف، لازم است كه خواص محلول ماده فعال كننده سطحي از قبيل cmc، شكل و اندازه ميسل، حلاليت و دماي كرافت، مورد بررسي و جستجو قرار گيرد. اين عمل با طراحي ساختار شيميايي مربوط به گروه هاي آبگريز و نيز گروه هاي انتهايي آب دوست قابل انجام مي باشد. تغييرات قابل ملاحظه اي در خواص محلول فعال كننده هاي سطحي، به ويژه در مورد فعال كننده هاي سطحي يوني، را با اضافه كردن مقادير كمي از افزودنيهاي مختلف همچون الكتروليت ها و مايعات آلي غير قطبي و قطبي مي توان مشاهده نمود. غلظت بحراني ميسل شدن معمولا از طريق تجربي و با رسم منحني تغييرات خواص فيزيكي وشيميايي محلول فعال كننده ها نظير هدايت الكتريكي، كشش سطحي، حلاليت، ضريب شكست، چگالي، خواص اسپكتروسكوپي و فلوريمتري و يا طيف سنجي UV-VIS بر حسب غلظت فعال كننده سطحي تعيين مي شود. حلاليت مواد فعال كننده سطحي به دليل تشكيل تجمعات ديناميكي آنها به دما بستگي دارد. حلاليت اين مولكولها در دماي پايين كم بوده ولي با افزايش دما به تدريج زياد شده و در محدوده دمايي معين، يك رشد سريع از خود نشان ميدهند. اين افزايش ناگهاني حلاليت مولكولهاي فعال كننده سطحي با دما، به واسطه تشكيل ميسل ها است و دمايي را كه حلاليت فعال كننده سطحي به نقطهcmc مي رسد دماي كرافت مي نامند. فعال كننده هاي سطحي در دماهاي پايين تر از دماي كرافت حل نمي شوند و هر چه حلاليت فعال كننده هاي سطحي بيشتر باشد دماي كرافت كمتر است. انواع ميسل ها : ميسل ها را به دو دسته كلي ميسل هاي معمولي و ميسل هاي معكوس تقسيم بندي مي كنند. در حلال هاي قطبي گروه هاي آبگريز دم مولكولهاي فعال كننده سطحي به سمت درون و گروه هاي آب دوست سر به سمت حلال قطبي جهت گيري مي كنند و موجب تشكيل توده هاي ميسلي مي گردند كه اين حالت، ميسل معمولي ناميده ميشود. فرايند تجمع در حلالهاي غير قطبي به نحوي است كه گروههاي انتهاي مولكول هاي فعال كننده سطحي به سمت درون مجموعه جهت گيري مي كنند و هسته آب دوست ميسل را تشكيل مي دهند و دنباله هاي غير قطبي (گروههاي دم ) در حال برهمكنش با حلال باقي مي مانند. اين ميسل ها را معكوس مي نامند. INCLUDEPICTURE "http://www.fisica.unam.mx/liquids/tutorials/imag/micro2.jpg" \* MERGEFORMATINET خواص ميسل ها بر حسب طبيعت ملكول هاي دو خلصتي سازنده آنها متفاوت است. ميسل هاي معمولي و معكوس بر اساس طبيعت گروه سرمولكول هاي فعال كننده سطحي تشكيل دهنده خود به چهار دسته ميسل هاي كاتيوني، آنيوني، زوج يوني و غير يوني تقسيم مي شوند. نحوه ديگر تقسيم بندي ميسل ها براساس منومر هاي تشكيل دهنده آنها صورت گرفته است. براين اساس، ميسل هايي كه ساختمان آنها از فعال كننده هاي يكسان تشكيل شده است، ميسل هاي ساده وميسل هايي كه از فعال كننده هاي سطحي مختلف تشكيل شده اند، ميسل مركب ناميده مي شوند . اندازه ميسل ها به دما بستگي كامل دارد. براي دوخصلتي هاي غيريوني در محيط آبي، كاهش دما باعث بزرگ شدن قطر ميسل مي شود كه اين امر به دليل گرمازايي افزايش يك منوبر به ساختمان ميسل در دماهاي پايين مي باشد. مطالعات پراكندگي نور براي دوخصلتي هاي غير يوني درمحيط غير آبي بين دما و اندازه ميسل رابطه مستقيمي را نشان مي دهد. كاربرد ميسل ها در شيمي مواد فعال كننده سطحي يكي از مهمترين افزودنيهاي آلي به فاز متحرك هستند كه برهمكنش آنها با نمونه مورد تجزيه، موجب ايجاد تعادلات ثانويه مي گردد. كاربرد محلول فعال كننده هاي سطحي در غلظتي بيش از غلظت بحراني ميسل شدن به عنوان فاز متحرك در RP-HPLC ، اولين بار توسط آرمسترانگ و هنري در سال1980 گزارش شده است. به اين روش، كروماتوگرافي مايع ميسلي (CMC)يا كروماتوگرافي با فاز مجازي (PLC)گفته مي شود. در چند سال گذشته استفاده از كروماتوگرافي مايع ميسلي به علت چند مزيت مهم از جمله جداسازي همزمان تركيبات يوني و غيريوني، شويش شيبي سريع، امكان تزريق مستقيم مايعات فيزيولوژيك نظير سرم خون و پلاسما ، سازگاري شويش شيبي با آشكارسازهاي الكتروشيميايي و بهبود آشكارسازي فلورسانس و فسفرسانس براي بسياري از تركيبات، كاربرد فراواني يافته است. روش هاي عملي مطالعه محلول هاي ماده فعال كننده سطحي غلظت بحراني ميسلي شدن (cmc) را مي توان با بررسي تغيير در خواص فيزيكوشيميايي محلول هاي فعال كننده سطحي با افزايش غلظت آنها تعيين نمود. برخي از خواص فيزيكي براي اين منظور پيشنهاد شده است، شامل خاصيت پاك كنندگي ، گرانروي، چگالي، هدايت الكتريكي، كشش سطحي، فشار اسمزي، كشش در قصل مشترك، پخش نور و ضريب شكست مي باشند. روش هاي پيشرفته تري، شامل پراش اشعه ايكس، روشهاي رزونانس اسپين -ا لكترون(ESR)، طيف سنجي رزونانس مغناطيسي هسته (NMR)، گرماسنجي، روشهاي كروماتوگرافي، روشهاي نورسنجي، طيف سنجي فلورسانس و طيف سنجي جذب مرئي - فرابنفش (UV/Vis) نيز مورد استفاده قرار گرفته است. روشهاي اسپكتروسكوپي متداول براي تعيين cmc در محلول هاي آبي با استفاده از افزودنيهايي صورت مي گيرد كه در جذب مرئي - فرابنفش يا نشر فلورسانس تغييري ايجاد مي كند. در اين بررسي ها مقدار ثابتي از يك تركيب آلي، مانند يك رنگ به محلول اضافه شده وغلظت فعال كننده سطحي افزايش داده مي شود وسپس مقدار جذب يا نشر محلول در مقابل غلظت فعال كننده سطحي رسم مي گردد. نقطه مياني (شكست) مشاهده شده در منحني، cmc را نشان مي دهد.با استفاده از روش NMR مي توان ضريب نفوذ فعال كننده سطحي را اندازه گيري كرد. در غلظت هاي بالاتر از غلظت بحراني ، مولكولهاي فعال كننده سطحي در تعادل ديناميكي با منومرها و قطعات ميسلي مي باشند. بنابراين ضريب نفوذ اندازگيري شده با NMR مي تواند به عنوان مقدار وزن متوسط منومري و ميسلي مورد استفاده قرار گيرد. اندازه گيري ضريب نفوذ به روش NMR مي تواند براي توصيف كمپلكسهاي بزرگ تشكيل شده بين پروتئين ها و فعال كننده هاي سطحي مورد استفاده قرار گيرد. يك مزيت مطالعه با روش NMR اين است كه در اندازه گيري ضريب نفوذ، NMR يك روش غير تخريبي است و همان محلول ميتواند در اندازه گيري كمي نيز مورد استفاده قرار گيرد. طرح پژوهشی در رابطه با مخلوط مواد فعال کننده سطحی كاربردهاي وسيع و متنوع مواد فعال كننده سطحي لزوم مطالعه اين گونه تركيبات را شديدا افزايش داده است. مواد فعال كننده سطحي را مي توان بطور مجزا يا بصورت مخلوط (دو يا چند) مورد مطالعه قرار دارد. مخلوط مواد فعال كننده سطحي در بيشتر موارد بهتر از يك ماده فعال كننده سطحي خا لص عمل مي كنند. بنا براين معمولا" از لحاظ اقتصادي به صرفه تر هستند. حضور يك ماده فعال كننده سطحي ديگر تشكيل ميسل واندازه آن را تحت تاثير قرار مي دهد، مثلا افزودن يك ماده فعال كننده سطحي غير يوني به محلول ماده فعال كننده سطحي يوني، بطور موثر مي تواند غلظت بحراني ميسل شدن را (cmc) را كاهش ياافزايش دهد. از طرف ديگر خواص فيزيكوشيميايي تجمعات ميسلي حسا سيت زيادي به شرايط محيطي مانند pH، دما، افزودني ها، فشارو... دارد. دراين پژوهشی خواص ترموديناميكي مخلوط دو ماده فعال كننده سطحي كاتيوني، ستيل پيريد نيم كلريد (CPC) و هگزاد سيل تري متيل آمونيوم برميد (HTAB) را در حضور الكل هاي متانول، اتانول وپروپانول با استفاده از روش هدايت سنجي وميكروكالريمتري بطور جامع مورد مطالعه قرار داده و پارامترهايي همچون cmc، α،β ، ΔGmic، ΔHmic و... را تعيين و مورد تجزيه و تحليل قرار دادیم.