TENZIDI

1. TENZIDI

2. POVRŠINSKI AKTIVNE TVARI ILI TENZIDI Omogućuju promjene površinskih svojstava tekućina u kojima se otapaju Termodinamička relacija između površinske koncentracije i promjene napetosti površine u zavisnosti od koncentracije otopljene tvari: J. W. Gibbs

3. Gibbsova jednadžba adsorpcije  = površinska koncentracija otopljene tvari, mol/m2 c = koncentracija otopljene tvari, mol/m3 R = plinska konstanta, 8,314 J/K mol T= temperatura, K  = napetost površine, N/m površinska aktivnost, Nm2/mol

4. - napetost površine je logaritamska funkcija koncentracije otopine • otopljena tvar smanjuje napetost površine ako je: • 0 • dγ/dc<0

5. Na površini se skupljaju samo one tvari koje povećanjem koncentracije smanjuju napetost površine • NAPETOST POVRŠINE • sila koja se suprotstavlja povećanju površine tekućine • mjeri se radom koji treba izvršiti da se površina tekućine poveća za 1 cm2 • jedinica za napetost površine po SI je N/m • H2O (20C) = 0,0728 N/m

7. Objašnjenje ovih i sl. pojava je fenomen površinske napetosti

8. Termodinamički, sustav ima najmanju potencijalnu energiju ako ima najmanju površinu Kugla ima najmanji omjer površine i volumena (kapljice , mjehurići) Težnja za smanjenjem površine; stabilnost

11. METODE ODREĐIVANJA POVRŠINSKE NAPETOSTI • Mjerenje stalagmometrom • Metoda otkidanja prstena po Du Nouyu; torziona vaga • Mjerenje pomoću kapilarne elevacije • Metoda koja se zasniva na kapilarnom pritisku

12. POVRŠINSKA AKTIVNOST TENZIDA površinski aktivne tvari Ili tenzidi Tvari koje imaju svojstvo snižavanja površinske napetosti lat. tendo, tendere=napinjati engl. tension=napetost Efekt = površinska aktivnost

13. Pojave na površinama i u graničnim slojevima su od su od tehnološkog značaja za primjenu površinski aktivnih tvari ili tenzida Tekuće (T), čvrsto (Č), plinovito (P) T/T -stabilizatori emulzija Č/T -sredstva za pranje i močenje P/T -sredstva za pjenjenje, stabilizatori pjene P/Č Č/P -aerosoli T/P

14. PJENE-disperzni sustavi tipa P/T ili P/Č EMULZIJE-disperzni sustavi tipa T/T AEROSOLI-disperzni sustavi tipa Č/P ili T/P

15. OBILJEŽJA STRUKTURE MOLEKULA TENZIDA Kemijska struktura Svojstva TENZID→spoj čija se molekula sastoji od hidrofobnog i hidrofilnog dijela HIDROFOBNOST-netopljivost i nemješljivost s vodom HIDROFILNOST-topljivost u vodi; hidrofilne grupe

16. HIDROFILNE GRUPE

17. U tenzidu je važan odnos hidrofilnog i hidrofobnog dijela, zbog primjenskih svojstava tenzida u sredstvima za močenje i pranje u vodi HIDROFILNI DIO HIDROFOBNI DIO prevladava Tenzid previše topiv u vodi, a slabije u uljnim nečistočama Tenzid je slabo topiv u vodi Smanjena sposobnost močenja i pranja

18. Zaključak: • Odnos hidrofilnog i hidrofobnog dijela u molekuli tenzida određuje njegovu topljivost u vodi • Odnos hidrofilnog i hidrofobnog dijela mora biti takav da tenzid nije niti jako niti slabo topiv u vodi

19. MOLEKULE TENZIDA U VODI Usmjerenost molekula tenzida na granici faza voda/zrak Shematski prikaz molekule tenzida

20. Shematski prikaz molekule tenzida REP Nepolarni dio molekule Hidrofobni dio Ugljikovodični lanac C12 – C16 GLAVA Polarni dio molekule Hidrofilni dio Hidrofilne grupe Duljina lanca C<6 slaba površinska aktivnost C>16 slaba topljivost u vodi

21. SPECIFIČNA STRUKTURA MOLEKULA TENZIDA - DIFILNOST Nagomilavanje na graničnim površinama Tendencija ka udruživanju molekula (miceli) i druge pojave važne za primjenu tenzida u industriji, medicini, farmaciji, kozmetici itd.

22. DIFILNOST JEDAN DIO MOLEKULE TENZIDA UVIJEK IMA AFINITET PREMA DANOM OTAPALU u VODI u ULJU Liofilni dio=nepolaran Liofobni dio=polaran Hidrofilni dio=polaran Hidrofobni dio=nepolaran

23. MICELI – udružene molekule tenzida različitog oblika - nakupine ili aglomerati tenzida u vodenim otopinama Npr. U procesu pranja pojedinačne molekule su aktivnije od “tromih” micela Miceli imaju i pozitivno djelovanje u procesu pranja , opkoljuju nečistoće koje su pojedinačne molekule otrgnule od podloge i spriječavaju njeno ponovno taloženje na podlogu (redepoziciju) Kuglasti oblik micela

24. Oblici micela u vodenim otopinama: • Kuglaste micele • Cilindrične micele • Cilindrični heksagonalno pakovane cilindrične micele • Laminarne micele

25. JAKO RAZRIJEĐENE OTOPINE TENZIDA -pojedinačne molekule tenzida KRITIČNA MICELARNA KONCENTRACIJA (KMC) -koncentracija tenzida kod koje dolazi do stvaranja micela KONCENTRIRANIJE OTOPINE TENZIDA -udružene molekule tenzida ili micele

26. Tenzidi stvaraju koloidne otopine U pogodnom otapalu spontano stvaraju koloidnu otopinu, ali nastale koloidne čestice nisu ni pojedinačne molekule, ni sitni kristalići, već agregati malih molekula specifične strukture . TENZIDI ili POVRŠINSKI AKTIVNE TVARI (PAT) Ili MICELARNI ili agregacioni KOLOIDI

27. Koloidne sustave mogu tvoriti slijedeće grupe tvari: • Disperzoidi • Makromolekule • Micelarni koloidi(ili površinski aktivne tvari ili tenzidi) Ne postoj jedinstvena definicija koloidne kemije; jedna od: “Koloidna kemija je fizikalna kemija makromolekula, površinski aktivnih tvari, disperznih i drugih sustava koji sadrže elemente čija je bar jedna dimenzija u području 1-100 nm.”

28. KLASIFIKACIJA TENZIDA Prema upotrebi Prema ionskom naboju • Sredstva za pranje (detergenti) • Sredstva za močenje • Sredstva za emulgiranje • Sredstva za dispergiranje • Sredstva za pjenjenje • Anionski • Kationski • Neionski • Amfolitski

29. ANIONSKI TENZIDI Otapanjem disociraju Anion je površinski aktivan KATIONSKI TENZIDI Otapanjem disociraju Kation je površinski aktivan NEIONSKI TENZIDI Otapanjem ne disociraju Njihova topljivost uvjetovana je prisutnošću kisikovih mostova i hidroksilnih grupa AMFOLITSKI TENZIDI Disocijacijom daju površinski aktivni dio molekule koji ima pozitivni i negativni naboj

30. TENZIDI IMAJU VAŽNU ULOGU U MNOGIM PRAKTIČNIM PRIMJENAMA I U SASTAVU SU MNOGIH PROIZVODA Za pranje i čišćenje u kućanstvu i industriji (detergenti) U tekstilnoj industriji (omekšivači tkanina; močila) U prehrambenoj industriji U naftnoj industriji U proizvodnji premaznih sredstava U industriji agrokemikalija (proizvodnja herbicida, pesticida, insekticida) U industriji papira Kao aditivi za cement Kod fluidizacije ugljena i flotacije ruda Kod površinske obrade metala U emulzijskoj polimerizaciji U farmaceutskoj i kozmetičkoj industriji

31. Kod inhibicije korozije U obradi otpadnih voda .... i druge primjene DETERGENTI OMEKŠIVAČI EMULGATORI PJENILA AEROSOLI ADHEZIVI MOČILA

32. ANIONSKI TENZIDI (sapuni) Alkilaril sulfonati Sulfati masnih alkohola Olefin sulfati i sulfonati Sulfatirani monogliceridi Sulfatirani eteri Sulfo (fosilne) smole Alkan sulfonati Fosfatni esteri Alkilizotionati Saharozni esteri Fluor tenzidi

33. KATIONSKI TENZIDI Amino spojevi kvarterne amonijeve soli kvarterne soli piridinske osnove

34. NEIONSKI TENZIDI • 1) Derivati etilen oksida (EO) • Dobivaju se reakcijama kondenzacije EO sa: • masnim alkoholima, • masnim kiselinama • masnimaminima • masnimamidima • propilen oksidom • Alkiloamidi • 3) Masni amin oksidi

35. AMFOLITSKI TENZIDI Dobivaju se reakcijama masnih kiselina i aminoetiletanol amina

36. PRIMJENA TENZIDA ANIONSKI TENZIDI Sredstva za pranje, močenje i emulgiranje KATIONSKI TENZIDI Emulgatori u kozmetici i dezinficijensi NEIONSKI TENZIDI Sredstva za pranje, emulgatori, primjena u farmaceutskoj industriji AMFOLITSKI TENZIDI Za kozmetičke preparate

37. Pojave na graničnim površinama Č/T • Od međudjelovanja molekula na graničnim površinama Č/T ovise pojave koje su od velikog praktičnog značenja: • MOČENJE • STVARANJE FILMOVA • ADSORPCIJA raznih tvari iz otopine • ADSORPCIJA IONA i IZMJENA IONA

38. MOČENJE = pojava koja se odnosi na međudjelovanje molekula u graničnom sloju Č/T Na graničnoj površini Č/T djeluju tri karaktristične sile koje određuju ponašanje kapi tekućine na čvrstoj površini: γč/p =površinska napetost na graničnoj površini Č/P γč/t =površinska napetost na graničnoj površini Č/T γt/p =površinska napetost na graničnoj površini T/P

39. U stanju ravnoteže vrijedi: Young-ova jednadžba • = kut močenja ili kontaktni kut • = mjerilo intenziteta močenja čvrste površine tekućinom; određuje se različitim metodama Mjerenje kontaktnih kuteva nalazi široku primjenu između ostalog (ulja za podmazivanje, adheziva i sl.) i kod ispitivanja primjene tenzida kao močila

43. Sredstva za močenje Primjenjuju se u tekstilnoj industriji Pri primjeni tenzida kao sredstava za močenje važna je granična površinska napetost tekstil/voda TEKSTIL / VODA

44. Sredstva za emulgiranje ; emulgatori Zbog primjene tenzida kao emulgatora važna je površinska napetost na granici faza T/T Međufazna površinska napetost ULJE / VODA Usmjerenost molekula tenzida na granici faza ulje/voda

45. EMULZIJE = disperzni sustavi tipa T/T kod kojih je jedna tekućina dispergirana u drugoj u vidu finih kapljica =sastoje se od najmanje dvije faze koje se međusobno ne miješaju =sastoji se od dvije tekuće faze , najčešće vode i ulja DISPERZNA FAZA (interna faza ili diskontinuirana) koja je raspodijeljena u vidu finih kapljica u disperznom sredstvu 2 faze DISPERZNO SREDSTVO (eksterna faza ili kontinuirana) u kojoj su raspodjeljene kapljice disperzne faze

46. -disperzna faza i disperzno sredstvo su obavezne komponente svake emulzije, no emulzije koje se sastoje iz ove dvije komponente nisu stabilni sustavi i prisutne faze se relativno lako razdvajaju -da bi dobili stabilnu emulziju nužno je uvesti i treću komponentu koja nije posebna faza , a čija je uloga stabilizacija emulzije -stabilizatori emulzija tj. sredstva koja pomažu dispergiranju jedne tekućine u drugoj nazivaju se EMULGATORI. -STABILNE EMULZIJE= dvo ili višefazni disperzni sustavi tipa T/T, koji se sastoje iz najmanje tri komponente od kojih je jedna disperzna faza, druga disperzno sredstvo, a treća emulgator.

47. DISPERZNA FAZA DISPERZNO SREDSTVO EMULGATOR STABILNA EMULZIJA

50. Najčešće stabilne tehničke emulzije su polidisperzni sustavi čije čestice imaju promjer u intervalu 0,5 – 10 m i koje obično sadrže 1-3 % emulgatora Mikroemulzije= promjeri kapljica od 20 – 80 nm Prema koncentraciji disperzne faze (vol. udio disperzne f.) emulzije su: 1)razrijeđene ili nisko koncentrirane (< 0,3) 2)srednjih koncentracija (0,3 – 0,65) 3)visoko koncentrirane (> o,65) Od volumnog udjela disperzne faze jako ovisi VISKOZITET emulzija, veličina i raspodjela veličina kapljica, te druge fizikalne osobine (optička i električka svojstva)