Miseller ve Kendi Kendine Birleşme
Hidrofilik başlara ve hidrofobik kuyruklara sahip sürfaktan molekülleri, kritik bir konsantrasyonun üzerinde kendiliğinden miseller, çift katmanlar ve diğer yapılar halinde birleşmektedir; bu durum moleküler kendi kendine birleşmenin bir prototipi olarak kabul edilmektedir.
Tanım
Miseller, kritik bir konsantrasyonun üzerinde çözeltide kendiliğinden oluşan sürfaktan moleküllerinin agregatlarıdır; kendi kendine birleşme ise amfifilik moleküllerin hidrofobik etki tarafından yönlendirilen düzenli yapılara kendiliğinden organize olmasıdır.
Kapsam
Bu konu, amfifilik moleküllerin kendi kendine birleşmesini kapsamaktadır: sürfaktanların yapısı, kümelenmeyi yönlendiren hidrofobik etki ve misellerin oluştuğu kritik misel konsantrasyonu. Miselleşmenin termodinamiği, küreler, silindirler, çift katmanlar veya veziküllerin oluşup oluşmadığını belirleyen paketleme parametresi kuralları ve membranlar, lipozomlar ve sıvı kristaller dahil olmak üzere ortaya çıkan yapılar incelenmektedir. Kolloidlerin genel stabilitesi ve yüklü arayüzeylerin yapısı kardeş konularda ele alınmaktadır.
Temel sorular
- Hidrofobik etki neden sürfaktanları kümelenmeye (agregasyona) yönlendirmektedir?
- Kritik misel konsantrasyonu nedir ve bu konsantrasyonun üzerinde neler olmaktadır?
- Paketleme parametresi, birleşen yapının şeklini nasıl öngörmektedir?
- Çift katmanlar, veziküller ve membranlar aynı prensiplerden nasıl ortaya çıkmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Amfifiller ve sürfaktanlar
- Hidrofobik etki
- Kritik misel konsantrasyonu
- Paketleme parametresi ve agregat şekli
- Çift katmanlar, veziküller ve membranlar
Temel kuramlar
- Hidrofobik etki ve miselleşme
- Sürfaktan kuyruklarının kümelenmesi, su ile hidrokarbon arasındaki elverişsiz teması azaltmaktadır; bu nedenle kritik bir konsantrasyonun üzerinde, hidrofobik etki olarak bilinen, entropi güdümlü bir serbest enerji kazancıyla miseller kendiliğinden oluşmaktadır.
- Paketleme parametresi ve yapı
- Küresel misel, silindir, çift katman veya vezikül olsun, birleşen agregatın geometrisi, sürfaktan kuyruk hacminin baş alanına ve uzunluğuna oranına göre belirlenmektedir; bu durum kendi kendine birleşen morfolojinin öngörülmesine olanak tanımaktadır.
Klinik önem
Sürfaktanların kendi kendine birleşmesi, deterjanların temizleme etkisinin ve yağların çözünürleştirilmesinin, emülsiyonların, kozmetiklerin ve lipozomlar gibi ilaç dağıtım araçlarının formülasyonunun, nanoyapılı malzemelerin kalıplanmasının ve biyolojik hücre zarlarının yapısının temelini oluşturmaktadır.
Tarihçe
McBain, 1913 yılında sürfaktan çözeltilerinde misellerin varlığını öne sürmüştür; bu o dönemde tartışmalı bir fikirdi. Tanford'un 1970'lerdeki hidrofobik etki analizi ve Israelachvili'nin paketleme parametresi çerçevesi, kendi kendine birleşmeye öngörücü bir termodinamik ve geometrik temel sağlamıştır.
Öne çıkan isimler
- James William McBain
- Jacob Israelachvili
- Charles Tanford
İlgili konular
Temel eserler
- israelachvili2011
- adamson1997
Sıkça sorulan sorular
- Kritik misel konsantrasyonu nedir?
- Eklenen moleküllerin serbest monomerler olarak kalmak yerine miseller halinde birleştiği sürfaktan konsantrasyonudur; bu konsantrasyonun altında çözelti basit bir çözelti gibi davranmakta, üzerinde ise miseller ortaya çıktıkça birçok fiziksel özellik keskin bir şekilde değişmektedir.
- Sürfaktan kuyrukları suda neden bir araya toplanmaktadır?
- Su molekülleri, açıkta kalan hidrokarbon kuyruklarının etrafında elverişsiz, düzenli bir kafes oluşturmaktadır; kuyrukların sudan uzaklaşarak kümelenmesi bu düzeni ortadan kaldırmakta ve entropiyi artırmaktadır, bu nedenle hidrofobik etki, kuyruklar arasında doğrudan bir çekim olmasa bile kendi kendine birleşmeyi yönlendirmektedir.