Ytaktivt ämne

Från Wikipedia
(Omdirigerad från Tensider)
Hoppa till: navigering, sök
Ytaktiva ämnen klassificeras i fyra grupper: icke-joniska, anjoniska, katjoniska, och zwitterjoniska.

Ytaktiva ämnen, ofta kallade tensider (från latinets tensus – 'spänd', via tyska tenside) och ibland surfaktanter (från engelska surfactant, en ihopdragning av surface active agent), är ämnen som minskar ytspänningen i fasgränsytor, och som därmed bland annat möjliggör att blanda ämnen som egentligen är oblandbara (t.ex. olja och vatten). Eftersom de underlättar bildandet av dispersioner genom solubilisering, har de fått stor användning inom kemiindustrin.

Ytaktiva ämnen används i en lång rad tekniska tillämpningar och har olika namn beroende på område. Namnet beskriver dock inte deras molekyler och samma ytaktiva ämne kan ha olika användningsområden. Vid tekniska tillämpningar använder man oftast benämningarna tensider eller surfaktanter. Framförallt utnyttjas deras egenskaper i rengöringsmedel, emulgeringsmedel, vätmedel, flotationsmedel och dispersionsmedel.

Inom fysiologin används benämningen "surfaktant" i princip uteslutande för det ytaktiva lipoproteinet som reducerar ytspänningen i lungornas alveoler. Lipoproteiner används dock som surfaktanter i många andra sammanhang, tex för att transportera fettlösliga ämnen som kolesterol i blodet.

Funktion[redigera | redigera wikitext]

Principen för de ytaktiva ämnenas funktion är att de består av en polär och en opolär del. Eftersom deras användning framförallt är kopplad till vatten säger man oftast att de är amfifila och att den polära delen är hydrofil och den opolära hydrofob. Den hydrofoba delen utgörs av en kolväte kedja, som bildar en "svans" (eller två), medan den hydrofila delen bildar ett "huvud" som kan vara icke-joniskt, anjoniskt, katjoniskt eller zwitterjoniskt (med både negativ och positiv laddning). Huvudets uppbyggnad används för klassificering av de ytaktiva ämnena.

Miceller[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel: micell
En micell i tvärsnitt.

Miceller är aggregat av ytaktiva ämnen i en kolloidal dispersion. Typiskt sett bildas de i vatten och det ytaktiva ämnets hydrofoba "svansar" kommer då peka inåt och skyddas av ett lager hydrofila "huvuden". Miceller kan bara bildas när koncentrationen av ytaktiva ämnen är större än den kritiska micellkoncentrationen (CMC) och temperaturen överstiger den kritiska micelletemperaturen. Vid den kritiska micellkoncentrationen kommer inte heller ytspänningen längre att minska nämnvärt trots ytterligare tillsatser av det ytaktiva ämnet.

Micellers främsta användbara egenskap är de kan innesluta små mängder av hydrofoba ämnen. Och därmed "lösa" (solubilisera) till exempel oljor i vatten.

Inom fysiologi[redigera | redigera wikitext]

Dipalmitoylfosfatidylkolin, en zwitterjonisk surfaktant är den vanligaste fosfolipiden i lungorna.

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.

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.

Klasser av ytaktiva ämnen[redigera | redigera wikitext]

Anjoniska tensider[redigera | redigera wikitext]

Natriumlaurylsulfat är ett anjoniskt ytaktivt ämne som bland annat används, som förtjockningsmedel och skapar skum, i tandkräm och schampoo.

Anjoniska tensider är ytaktiva ämnen med negativt laddade "huvuden" som utgörs av sulfater (R-O-SO3-), sulfonater (R-SO3-) eller karboxylater (R-CO2-). R-grupperna ("svansarna") som är hydrofoba är vanligen alkylgrupper (aromater kan förekomma) och dessa kan ha vegetabiliskt, animaliskt eller fossilt ursprung. De anjoniska tensiderna är den historiskt viktigaste gruppen av ytaktiva ämnen och är fortfarande den klart vanligaste. Denna typ av ytaktiva ämnen återfinns i emulgeringsmedel och rengöringsmedel av skilda slag som diskmedel, tvättmedel och schampoo. Hit hör även natriumstearat och kaliumstearat, till vardags – tvål respektive såpa.

Katjoniska tensider[redigera | redigera wikitext]

Katjoniska tensider är ytaktiva ämnen med positivt laddade "huvuden" som utgörs av ammoniumsalter (R-NH4+) eller vanligen kvarternära ammoniumsalter (R4N+). Deras hydrofoba del är vanligen alkylgrupper, men kan även utgöras av en pyridiniumjon. De första katjoniska tensiderna att framställas gjordes med ammoniumsalter, men har mer och mer kommit att ersättas av kvarternära ammoniumsalter (på grund av att de gav problem vid höga pH-värden). De katjoniska tensidernas egenskaper skiljer sig från övriga typer genom att de adsorberas till negativt laddade ytor som 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 emulgatorer och rengörare, de flesta är antiseptiska. På grund av dessa egenskaper används de i sköljmedel, hårbalsam, desinfektionsmedel (invertsåpa). De fungerar bäst i sur miljö och i frånvaro av anjoniska tensider samt är svårnedbrytbara i miljön.

Icke-joniska tensider[redigera | redigera wikitext]

Icke-joniska tensider är ytaktiva ämnen 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. Deras "svansar" är vanligen alkylgrupper. Icke-joniska tensider har goda emulgerande och rengörande egenskaper, även vid låg temperatur (polyetylenglykoletrars vattenlöslighet minskar med ökande temperatur) och löddrar lite. Ofta tillsätts de till anjoniska 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 icke-joniska tensiden blir gradvis vattenolöslig, vilket visar sig genom att lösningen blir opak. Man har då uppnått den s.k. grumlingpunkten. Ovanför grumlingspunkten kan icke-jontensider verka skumdämpande, vilket har stor betydelse i till exempel maskindiskmedel och torkmedel.

Zwitterjoniska tensider[redigera | redigera wikitext]

Zwitterjoniska (amfotera) ytaktiva medel har både katjoniska och anjoniska centra kopplade till samma molekyl. Den katjoniska delen är baserad på primära, sekundära eller tertiära aminer eller kvaternära ammonium-katjoner. Den anjoniska delen varierar mer med bland annat sulfonater och ammonium-karboxylat. De vanligaste biologiska zwitterjoniska ytaktiva medlen har en fosfat-anjon.

Se även[redigera | redigera wikitext]

Källor[redigera | redigera wikitext]

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