powierzchniowo czynne substancje
 
Encyklopedia PWN
powierzchniowo czynne substancje, surfaktanty,
grupa związków chemicznych, których cząsteczki są zbudowane z 2 elementów o przeciwnym powinowactwie do wody — z części hydrofobowej (o małym powinowactwie do wody) oraz części hydrofilowej (o dużym powinowactwie do wody);
część hydrofobową stanowi najczęściej alifatyczna lub alkiloaromatyczna grupa węglowodorowa zawierająca 10–22 atomów węgla, część hydrofilową — ugrupowanie o charakterze soli (np. –COONa, –SO3Na, –N(CH3)3Cl) lub większa liczba polarnych grup org. (np. –OH, –CH2–O–). Charakterystyczną cechą wszystkich substancji powierzchniowo czynnych jest zdolność do adsorbowania się na granicy faz, tj. gromadzenia się rozpuszczalnych w wodzie cząsteczek substancji powierzchniowo czynnych na powierzchni zetknięcia roztworu z fazą gazową (powietrze), ciekłą (np. olej) lub stałą (powierzchnia naczynia, tkaniny itp.); obniża to napięcie powierzchniowe na granicy faz lub zmienia ładunek powierzchniowy i dzięki temu substancja powierzchniowo czynna wykazuje właściwości emulgujące, myjące i piorące. Substancje powierzchniowo czynne są stosowane przede wszystkim w postaci roztworów wodnych i z tego względu klasyfikowane w zależności od rodzaju grupy hydrofilowej. Rozróżnia się związki anionowo czynne, kationowo czynne, amfoteryczne i niejonowe.
Związki anionowo czynne ulegają w roztworze wodnym dysocjacji na aniony, w których znajdują się grupy hydrofobowe, oraz kationy, będące jonami metalu (np. Na+) lub zasadami org. (np. H3N+CH2–CH2OH, HN+(CH2–CH2OH)3) albo grupą amonową NH4+; typowymi związkami anionowo czynnymi są mydła, do innych ważnych anionowo czynnych substancji należą: alkilosulfoniany — sole, gł. sodowe, sulfonowanych węglowodorów alifatycznych o wzorze ogólnym CnH2n+1SO3Na (n = 10–18), alkiloarylosulfoniany — sole sulfonowych kwasów alkilobenzenowych (np. dodecylobenzenosulfonian sodu) i alkilonaftalenowych (np. butylonaftalenosulfonian sodu), oraz alkilosiarczany — sole sodowe, potasowe lub amonowe monoestrów kwasu siarkowego i alifatycznych alkoholi, o wzorze ogólnym CnH2n+1OSO3Na.
Związki kationowo czynne ulegają w roztworze wodnym dysocjacji na kationy i aniony stanowiące resztę kwasową, np. fluorowiec, grupę SO42–; przykładem związku kationowo czynnego jest chlorek cetylotrimetyloamoniowy [C16H33N(CH3)3]+Cl; do związków kationowo czynnych mających duże znaczenie praktyczne należą chlorki i bromki alkilotrimetyloamoniowe, chlorek alkilodimetylobenzyloamoniowy oraz chlorki, bromki i siarczany alkilopirydyniowe.
Związki amfoteryczne dysocjują w zasadowych roztworach podobnie jak związki anionowo czynne, w roztworach kwaśnych zaś — podobnie jak związki kationowo czynne; w roztworze obojętnym tworzą tzw. jony obojnacze (w których znajdują się grupy — hydrofobowa i hydrofilowa), obdarzone zarówno ładunkiem dodatnim, jak i ujemnym; do ważniejszych związków tego typu należą tzw. pochodne betain, o wzorze ogólnym
w których R1 — alkil zawierający 10–20 atomów węgla, R2 i R3 — alkile o krótkich łańcuchach. Związki niejonowe nie dysocjują w roztworze wodnym na jony, a ich rozpuszczalność w wodzie jest spowodowana obecnością w cząsteczce wielu grup org., np. hydroksylowych, eterowych, odznaczających się dużym powinowactwem do wody; do związków niejonowych o dużym znaczeniu przem. należą oksyetylenowane alkilofenole i oksyetylenowane alkohole — produkty kondensacji odpowiednio alkilofenoli i wyższych alkoholi z tlenkiem etylenu (charakterystyczna jest ich lepsza rozpuszczalność w zimnej niż gorącej wodzie). Oferowane w handlu s.p.cz. nie są indywiduami chem., ale mieszaninami substancji homologicznych, różniących się np. długością łańcucha alkilowego lub długością łańcucha polioksyalkilenowego. Największe znaczenie praktyczne mają związki anionowo czynne i niejonowe; ich udział w ogólnej produkcji substancji powierzchniowo czynnych wynosi ok. 90%. Substancje powierzchniowo czynne są stosowane jako środki zwilżające i emulgatory, jako podstawowy składnik czynny środków piorących, myjących i czyszczących oraz jako środki pomocnicze, m.in. w przemyśle włók., skórz., tworzyw sztucznych. Związki kationowo czynne i niektóre związki amfoteryczne wykazują silne właściwości bakteriobójcze i są stosowane m.in. do dezynfekcji.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia