Surfaktant

Från Wikipedia
(Omdirigerad från Tensider)
Hoppa till: navigering, sök
Natriumlaurylsulfat (SLS) har ett anjoniskt huvud och en lång kolvätesvans, vilket gör föreningen till en amfifil surfaktant. SLS används ofta i till exempel tandkräm och schampoo.

En surfaktant (av engelska Surface Active Agent), ofta även tensid, är ett ytaktivt ämne som kan modifiera ytspänningen hos en fasgränsyta. Surfaktantmolekyler har en amfifil karaktär, vilket betyder att en del av molekylen är löslig (lyofil) i den ifrågavarande vätskan medan den andra är olöslig (lyofob). De kommer därför att anlagras i gränsytan mellan två faser, och orientera sig så att varje del pekar mot den fas där den är mest löslig. Om den ena fasen är vatten talar man om surfaktantens hydrofila och hydrofoba delar.

Inom fysiologin avses med surfaktanter oftast speciella proteiner som reducerar ytspänningen i lungornas alveoler.

Indelning[redigera | redigera wikitext]

Sorfaktanter klassificeras i fyra grupper: nonjoniska, anjoniska, katjoniska, och amfotera.

Salter såsom natriumklorid vars joner är i samma storlek som vattenmolekyler har motsatt verkan än surfaktanter eftersom de höjer ytspänningen hos vatten. I låga koncentrationer kan dock göra proteiner vattenlösligare och är anledningen till att man tex kan få bort blodfläckar genom att lägga tyg i saltvatten.

Alkoholer reducerar ytspänningen, speciellt långkedjade alkoholer. Verkliga, tekniskt användbara surfaktanter har dock betydligt större verkan. De består vanligen av ett "huvud" som är starkt polärt eller joniskt och en lång kolvätekedja som "svans". Utgående från den hydrofila delen delas surfaktanter upp i:

  • Anjoniska surfaktanter med negativa huvud
  • Katjoniska surfaktanter med positiva huvud
  • Zwitterjoniska (amfotera) surfaktanter som innehåller både positiva och negativa grupper
  • Nonjoniska surfaktanter som innehåller starkt polära grupper, men inga joner

Anjonaktiva tensider[redigera | redigera wikitext]

Anjonaktiva surfaktanter (tensider) är surfaktanter där den hydrofila delen utgörs av sulfater (R-O-SO3-), sulfonater (R-SO3-) eller karboxylater (R-CO2-). R-grupperna som är hydrofoba är vanligen alkylgrupper (aromater kan förekomma) och dessa kan ha vegetabiliskt, animaliskt eller fossilt ursprung. De anjonaktiva surfaktanterna är den historiskt viktigaste gruppen av surfaktanter och är fortfarande den klart vanligaste. Denna typ av surfaktanter återfinns i emulgeringsmedel, rengöringsmedel av skilda slag, diskmedel, tvättmedel, tvålar och schampoo. Tvål, såpa och LAS tillhör denna grupp av surfaktanter.

Katjonaktiva tensider[redigera | redigera wikitext]

Katjonaktiva tensider är tensider där den hydrofila delen utgörs av ammoniumsalter (R-NH4+) eller vanligen kvarternära ammoniumsalter (R4N+). R-grupperna som är hydrofoba är vanligen alkylgrupper, men kan även utgöras av en pyridiniumjon. De första katjonaktiva tensider var av typen ammoniumsalter som dock gav problem vid höga pH-värden och har därför mer och mer kommit att ersättas av kvarternära ammoniumsalter. De katjonaktiva tensiders egenskaper skiljer sig från övriga typer genom att de adsorberas till negativt laddade ytor exempelvis hår, hud, textilfibrer och vänder sina hydrofoba grupper ut från ytan och bildar en vattenavvisande film, samt motverkar statisk elektricitet. De är generellt dåliga rengörare och emulgatorer. De flesta är antiseptiska och svårnedbrytbara i miljön. På grund av dessa egenskaper används de i sköljmedel, hårbalsam, desinfektionsmedel (invertsåpa). De fungerar bäst i sur miljö i frånvaro av anjonaktiva tensider (kombineras ändå ofta i 2-in-1-schampon).

Nonjonaktiva tensider[redigera | redigera wikitext]

Nonjonaktiva tensider är tensider där den hydrofila delen utgörs av neutrala grupper som polyetylenglykoletrar (R-[OCH2CH2]n-OH), alkoholer (R-OH), amidalkoholer (R-CO-N[CH2CH2OH]nn=1-2), polyglukosidetrar. R-grupperna som är hydrofoba är vanligen alkylgrupper. Nonjonaktiva tensider har goda emulgerande och rengörande egenskaper, även vid låg temperatur och löddrar lite (polyetylenglykoletrars vattenlöslighet minskar med ökande temperatur). Ofta tillsätts nonjonaktiva tensider till anjonaktiva tensider för att stabilisera dessa och öka viskositeten. Denna typ av tensider återfinns i emulgeringsmedel i krämer och hudvårdsprodukter, rengöringsmedel av skilda slag, diskmedel, tvättmedel, tvålar och schampon.

Den hydrofila delen kallas något förenklat för etylenoxidkedja. Denna blir hydrofil genom att den omges av "ett moln" av vattenmolekyler. Vid en temperaturökning kommer vattenmolnet att skingras varvid den nonjonaktiva tensiden blir gradvis vattenolöslig, vilket visar sig genom att lösningen blir opak. Man har då uppnått den s.k. grumlingpunkten. Ovanför grumlingspunkten kan nonjontensider verka skumdämpande, vilket har stor betydelse i till exempel maskindiskmedel och torkmedel.

Miceller[redigera | redigera wikitext]

En micell i tvärsnitt

Vid höga koncentrationer kommer vissa surfaktanter inte längre att kunna anrikas i fasgränserna, då ytfilmen som uppstår där blir alltför tjock. De bildar då miceller. Miceller är vanligen runda aggregat av surfaktantmolekyler där de hydrofoba delarna pekar in mot mitten. Den koncentration vid vilken miceller börjar bildas kallas kritisk micellkoncentration och förkortas c.m.c. Den kan lätt bestämmas då ytspänningen efter c.m.c. inte längre minskar nämnvärt trots ytterligare tillsatser av surfaktanten.

Miceller har också användbara egenskaper. De kan användas för att lösa oljor som är olösliga i vatten. Inne i micellen, dit de oljelösliga delarna av surfaktantmolekylen pekar, finns då små oljedroppar.

Tekniska surfaktanter[redigera | redigera wikitext]

Surfaktanter används till en lång rad tekniska tillämpningar, och har olika namn beroende på område. Namnet beskriver dock inte surfaktantmolekylen och samma surfaktant kan ha olika användningsområden.

Inom fysiologi[redigera | redigera wikitext]

Hos däggdjur är surfaktanter en typ av lipoproteiner som produceras av typ II pneumocyter i lungornas alveoler. Deras funktion är att reducera ytspänningen i alveolen vilken annars skulle leda till kollaps av lungvävnaden vid utandning.

Dessa lipoproteiner består av proteiner med bundna fosfolipider, varav den vanligaste fosfolipiden är dipalmitoylfosfatidylkolin.

Indikationer antyder att surfaktanter även har en andra uppgift, nämligen att motverka att lungorna drabbas av ödem. Genom att ytspänningen minskar vid utandning behåller alveolen till stor del sin volym, därmed tar den upp lika mycket utrymme i lungan. Om alveolens volym minskar (som är fallet utan surfaktanter) skulle trycket i lungvävnaden utanför alveolerna sjunka, vilket i sin tur leder till diffusion av vätska från kapillärer genom osmos.

Källor[redigera | redigera wikitext]

  • Paul C. Hiemenz: Principles of Colloid and Surface Chemistry (1997)
  • Tharwat F. Tadros: Applied Surfactants: Principles and Applications (2005)