العوامل النشطة السطحية

تمتص السطحيات، التي سميت نسبة إلى سلوكها في الواجهات، بشكل إيجابي عند واجهات مرحلتين، مما يقلل من التوتر بين الواجهات. تعدد استخداماتهم كمستحلبات ومكثفات وعوامل رغوية ينبع من هذه القدرة. المواد السطحية، التي غالبا ما تسمى الأمفيفيلات، تشترك في خاصية الأمفيباثي، حيث تحتوي الجزيئات على أجزاء محبة للماء وكارهة للماء. الجزء المحبة للماء تسمى الرأس، والجزء الكاره للماء، بما في ذلك بديل ألكيلي ممدود، يشكل الذيل.

تصنف المواد السطحية إلى أربعة أنواع بناء على شحنة مجموعة الرأس القطبية. تشمل المواد الفعالة للتوتر السطحي الأنيوني مركبات مثل الكربوكسيلات والكبريتات والبولي أوكسي إيثيلين سلفونات، وتشمل المواد الكاتيونية الأمونيوم والسلفونيوم والفوسفونيوم، والمواد الفعالة غير الأيونية تحتوي على كحول البولي أوكسي إيثيلين، وكبريتوكسيد التاج، وإيثر التاج، وتشمل المواد الفعالة الأمفوترية تريجليسين، وC-بيتين، وN-بيتين.

تشكل المواد السطحية السطحية ذرات ميسيلز (هياكل كروية تتكون من جزيئات الأمفيفيلية في الماء) عند تخفيفها بالماء فوق تركيزها الحرج للميسيل (CMC). تتنوع تجمع الميسيل في الحجم والشكل، ويظهر تعدد التشتت.

توازن الهيدروفيل-الليبوفيل أو HLB يحدد التوازن بين الأجزاء المحبة للماء والكارهة للماء في المادة السطحية. تشير قيم HLB، التي تتراوح من 1 إلى 40، إلى خصائص الذوبانية. قد تختلف المستحلبات التي تحمل نفس قيمة HLB في الذوبانية، مما يؤثر على نوع المستحلب المتكون. كشفت تجارب غريفين المنهجية أن قيم HLB لخلطات المستحلبات هي قيم جمعية. ساهم ديفيز في تعيين أرقام مجموعات مساهمات HLB للمجموعات الوظيفية، موفرا معادلة قابلة للتطبيق على المواد السطحية الأيونية وغير الأيونية:

HLB = ∑ (رقم المجموعة المحبة للماء) - ∑ (رقم المجموعة الكارهة للماء) + 7.

تمكن هذه المعادلة من تقدير سلوك المادة الفعالة في تصميم الصياغة بناء على تركيبها الجزيئي.