میسلها و خودآرایی
مولکولهای سورفکتانت با سرهای آبدوست و دمهای آبگریز، بهطور خودبهخودی در غلظتهای بالاتر از یک غلظت بحرانی، به میسلها، دولایهها و ساختارهای دیگر مونتاژ میشوند که نمونه اولیه خودآرایی مولکولی است.
Definition
میسلها تودههایی از مولکولهای سورفکتانت هستند که بهطور خودبهخودی در محلول و بالاتر از یک غلظت بحرانی تشکیل میشوند، و خودآرایی سازماندهی خودبهخودی مولکولهای آمفیفیلیک به ساختارهای منظم است که توسط اثر آبگریز هدایت میشود.
Scope
این موضوع به خودآرایی مولکولهای آمفیفیلیک میپردازد: ساختار سورفکتانتها، اثر آبگریز که محرک تجمع است، و غلظت بحرانی میسل که بالاتر از آن میسلها تشکیل میشوند. این موضوع ترمودینامیک میسلسازی، قوانین پارامتر بستهبندی که تعیین میکنند آیا کرهها، استوانهها، دولایهها یا وزیکولها تشکیل میشوند، و ساختارهای حاصل از جمله غشاها، لیپوزومها و بلورهای مایع را توسعه میدهد. پایداری کلی کلوئیدها و ساختار سطوح مشترک باردار در موضوعات مرتبط مورد بررسی قرار میگیرند.
Core questions
- چرا اثر آبگریز باعث تجمع سورفکتانتها میشود؟
- غلظت بحرانی میسل چیست و بالاتر از آن چه اتفاقی میافتد؟
- چگونه پارامتر بستهبندی شکل ساختار مونتاژ شده را پیشبینی میکند؟
- چگونه دولایهها، وزیکولها و غشاها از اصول یکسانی نشأت میگیرند؟
Key concepts
- آمفیفیلها و سورفکتانتها
- اثر آبگریز
- غلظت بحرانی میسل
- پارامتر بستهبندی و شکل تجمع
- دولایهها، وزیکولها و غشاها
Key theories
- اثر آبگریز و میسلسازی
- تجمع دمهای سورفکتانت تماس نامطلوب بین آب و هیدروکربن را کاهش میدهد، بنابراین بالاتر از یک غلظت بحرانی، میسلها بهطور خودبهخودی با افزایش انرژی آزاد ناشی از آنتروپی، یعنی اثر آبگریز، تشکیل میشوند.
- پارامتر بستهبندی و ساختار
- هندسه تجمع مونتاژ شده، چه میسل کروی، استوانه، دولایه یا وزیکول، توسط نسبت حجم دم سورفکتانت به مساحت سر و طول آن تعیین میشود و امکان پیشبینی مورفولوژی خودآرایی را فراهم میکند.
Clinical relevance
خودآرایی سورفکتانت زیربنای عمل پاککنندگی شویندهها و انحلال روغنها، فرمولاسیون امولسیونها، لوازم آرایشی و وسایل دارورسانی مانند لیپوزومها، قالبگیری مواد نانوساختار و ساختار غشاهای سلولی بیولوژیکی است.
History
مکبین در سال 1913 وجود میسلها را در محلولهای سورفکتانت پیشنهاد کرد، ایدهای که در آن زمان بحثبرانگیز بود؛ تحلیل تانفورد از اثر آبگریز در دهه 1970 و چارچوب پارامتر بستهبندی اسرائیلاشویلی، مبنای ترمودینامیکی و هندسی پیشبینیکنندهای به خودآرایی بخشید.
Key figures
- James William McBain
- Jacob Israelachvili
- Charles Tanford
Related topics
Seminal works
- israelachvili2011
- adamson1997
Frequently asked questions
- غلظت بحرانی میسل چیست؟
- این غلظت سورفکتانت است که بالاتر از آن مولکولهای اضافه شده به جای باقی ماندن به عنوان مونومرهای آزاد، به میسلها مونتاژ میشوند؛ پایینتر از آن، محلول به عنوان یک محلول ساده رفتار میکند، و بالاتر از آن بسیاری از خواص فیزیکی با ظهور میسلها به شدت تغییر میکنند.
- چرا دمهای سورفکتانت در آب به هم میچسبند؟
- مولکولهای آب یک قفس منظم نامطلوب در اطراف دمهای هیدروکربنی در معرض تشکیل میدهند؛ تجمع دمها به دور از آب، این نظم را آزاد میکند و آنتروپی را افزایش میدهد، بنابراین اثر آبگریز خودآرایی را حتی بدون جاذبه مستقیم بین دمها هدایت میکند.