BAHTIGÜL AYSİN 200410105040

MİSEL OLUŞUMU VE HİDROFOBİK ETKİLEŞİMLER

Yüzeyaktif maddelerin molekülleri veya iyonları, kolloid boyutundaki molekül kümeleri, miseller şeklinde kümeleşir, bunların hidrofobik kuyrukları biraraya gelme eğiliminde iken, hidrofilik başlar ise koruma sağlar. Miseller ancak bir kritik misel derişiminin (CMC) üzerinde ve Kraft sıcaklığının üstünde meydana gelir.

KRAFT SICAKLIĞI Misel oluşturan sürfaktantların çözünürlükleri Krafft noktası olarak bilinen belli bir sıcaklığın üzerinde artar. Bu davranış, miseller yüksek derecede çözünebilir özellik gösterirken, birleşmemiş sürfaktantın sınırlı çözünürlüğe sahip olması gerçeği ile açıklanır. Krafft sıcaklığının altında sürfaktantın çözünürlüğü miselleşme için yetersizdir. Sıcaklık arttırıldığında, çözünürlük Krafft  sıcaklığında cmc ye ulaşılıncaya kadar yavaşça artar. Kısmen çok miktarda sürfaktant misel formunda dağılabilir, bunun sonucunda çözünürlükte büyük bir artış gözlenir.

Yeterli miktarda surfaktan çözeltide çözündüğünde, yüzey gerilmi, hidrokarbonlardaki çözünürlük, iletkenlik gibi çözelti özelliklerinden bazıları önemli ölçüde değişir. Bu değişimlerin gözlenmeye başladığı minimum surfaktan konsantrasyonuna ‘kritik misel konsantrasyonu (CMC)’ denir. CMC’ nin altında surfaktanlar su molekülleri ile çevrilmiş birimlere, üzerinde ise misel formuna dönüşür.

Miselin içindeki hidrokarbon bölgesi bir yağ damlasına benzer. NMR çalışmaları hidrokarbon kuyrukların hareketli olduklarını göstermiştir, ancak bu hareketlilik, normal çözelti halindekinden biraz daha sınırlıdır. Miseller, çözücülük fonksiyolarından dolayı endüstride ve biyolojide öneme sahiptir.

Madde hidrokarbon içinde çözündükten sonra, su içine taşınabilir Madde hidrokarbon içinde çözündükten sonra, su içine taşınabilir.Bu sebepten misel sistemleri deterjan ve ilaç taşıyıcı olarak ve organik sentezde, köpüklü flotasyonda ve petrol geri toplamada kullanılır.

İyonik olmayan yüzey aktif maddeler, 1000’ li veya daha fazla moleküllü kümeler şeklinde toplanabilir, ancak iyonik türler baş grupları arasındaki elektriksel itme sonucunda dağılacağından iyonlar en fazla 100’ lü küme oluşturacak şekilde birikebilirler. Misel populasyonu genellikle polidispers haldedir ve misellerin şekilleri derişim ile değişir.

Misellerin küresel olması mümkündür, ancak CMC derişiminin üzerinde gittikçe yassılaşır. CMC derişiminin çok üstünde miseller iki molekül kalınlğında lamelli miseller denen uzamış paralel levhalar halindedir. Tek tek moleküller, sulu çözeltilerde hidrofilik kısım dışa, apolar ortam da ise içe bakacak şekilde bu levhalara dik olarak yerleşir.

Lamelli miseller biyolojik membranlara büyük benzerlik gösterir ve bu yüzden de biyolojik yapıları incelemekte kullanışlı bir model oluşturur. Derişik çözeltilerde yüzey aktif maddenin moleküllerinden oluşan miseller uzun silindir şeklini alıp, epey sıkı bir şekilde hegzagonal diziliş ile istiflenebilir. Bu düzenli misel dizilişlerine liyotropik mesomorf adı verilir ve daha genel olarak sıvı kristal fazları olarak bilinir.

Sulu sistemlerdeki misel oluşumu, genel olarak endotermik olup yüzey aktif maddenin molü başına ΔH=1-2 kJ civarıdır. CMC’ nin üzerinde misel oluşması, bunların oluşmasındaki entropi değişiminin pozitif olması gerektiğini göstermektedir. Yapılan ölçümler oda sıcaklığında bu değerin +140 J/K mol olduğunu göstermektedir. Moleküllerin biraraya toplanmalarına rağmen, entropi değişiminin pozitif olması entropiye çözücüden de bir katkı olduğunu ve çözücü molekülleri çözünen moleküllerinin birikip bir küme oluşturduktan sonra daha serbestçe hareket ettiğini göstermektedir.

Bu açıklama son derece mantıklıdır, çünkü her bir çözünenin molekülü düzenli bir çözücü kafesinde bulunur. Ancak misel bir kere oluştu mu, çözücü moleküllerinin tek (ve tabi daha büyük) bir kafes oluşturmaları yeterlidir.

Hidrofobik grupların beraberce kümeleşmeleri sonunda olan enerji artışı ve çözücüden olan yapısal taleplerin azalması hidrofobik etkileşimin temelini oluşturur ve bu da biyolojik makromoleküllerde hidrofobik grupların kümeleşmesini kararlı kılar. Hidrofobik etkileşim, çözücünün daha fazla düzensizliğe kayması sayesinde bir düzenlileşme sürecinin mümkün olmasına bir örnektir.