المواد الفعالة بالسطح هي فئة من المواد الكيميائية التي تستخدم على نطاق واسع في الحياة اليومية والإنتاج الصناعي.

تتميز هذه المواد بقدرتها على تقليل التوتر السطحي للسائل وتعزيز قدرة التفاعل بين السائل والصلب أو الغاز.

TMAO، أكسيد ثلاثي ميثيل أمين، ثنائي الهيدرات، رقم CAS: 62637-93-8، وهو عامل فعال سطحي ومواد خافضة للتوتر السطحي، ويمكن استخدامه في مساعدات الغسيل.

مؤكسدات TMAO الضعيفة

يستخدم أكسيد ثلاثي ميثيل أمين، كمؤكسد ضعيف، في التفاعلات الكيميائية لتخليق الألدهيدات، وأكسدة البوران العضوي، وإطلاق الروابط العضوية من مركبات كربونيل الحديد.

•  بنية المواد الفعالة بالسطح

تنقسم المواد الفعالة سطحياً إلى قسمين: مجموعات محبة للماء ومجموعات كارهة للماء. المجموعة المحبة للماء هي مجموعة قطبية تتكون من ذرات مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الكبريت، وهي ذرات محبة للماء. أما المجموعات الكارهة للماء فهي أجزاء غير قطبية، تتكون عادةً من مجموعات غير قطبية مثل مجموعات الألكيل طويلة السلسلة أو المجموعات العطرية. يسمح هذا التركيب للمواد الفعالة سطحياً بالتفاعل مع كل من الماء والمواد الكارهة للماء مثل الزيوت.

•  آلية عمل المواد الخافضة للتوتر السطحي

تُشكّل المواد الفعالة سطحياً طبقة جزيئية على سطح السوائل، تُعرف بطبقة الامتزاز. ويعود تكوّن هذه الطبقة إلى تكوين روابط هيدروجينية بين المجموعات المحبة للماء في جزيئات المادة الفعالة سطحياً وجزيئات الماء، بينما تتفاعل المجموعات الكارهة للماء مع جزيئات الهواء أو الزيت. تُسهم طبقة الامتزاز هذه في خفض التوتر السطحي للسائل، مما يُسهّل ترطيبه للسطح الصلب.

يمكن للمواد الفعالة سطحياً أن تُشكّل تراكيب ميسيلية. فعندما يتجاوز تركيز المادة الفعالة سطحياً التركيز الميسيلي الحرج، تتجمع جزيئاتها ذاتياً لتكوين الميسيلات. والميسيلات عبارة عن تراكيب كروية صغيرة تتكون من مجموعات محبة للماء تواجه الطور المائي ومجموعات كارهة للماء تواجه الداخل. تستطيع الميسيلات تغليف المواد الكارهة للماء، مثل الزيت، وتشتيتها في الطور المائي، مما يُحقق تأثيرات الاستحلاب والتشتيت والإذابة.

• مجالات تطبيق المواد الخافضة للتوتر السطحي

1. مواد التنظيف: تُعدّ المواد الفعالة بالسطح المكوّن الرئيسي لمواد التنظيف، حيث تعمل على تقليل التوتر السطحي للماء، مما يُسهّل ترطيبه واختراقه، وبالتالي تحسين فعالية التنظيف. على سبيل المثال، تحتوي مواد التنظيف مثل مسحوق الغسيل وسائل غسل الأطباق على مواد فعالة بالسطح.

2. منتجات العناية الشخصية: يمكن للمواد الفعالة بالسطح أن تجعل منتجات العناية الشخصية مثل الشامبو وجل الاستحمام تنتج رغوة غنية، مما يوفر تأثيرات تنظيف وتطهير جيدة.

3. مستحضرات التجميل: تلعب المواد الفعالة سطحياً دوراً في استحلاب وتشتيت وتثبيت مستحضرات التجميل. على سبيل المثال، تُعد المستحلبات والمشتتات الموجودة في المستحضرات والكريمات ومستحضرات التجميل من المواد الفعالة سطحياً.

4. المبيدات الحشرية والمضافات الزراعية: يمكن للمواد الخافضة للتوتر السطحي أن تحسن قابلية التبلل ونفاذية المبيدات الحشرية، وتعزز تأثيرات امتصاصها ونفاذها، وتعزز فعالية المبيدات الحشرية.

5. صناعة البترول والكيماويات: تلعب المواد الفعالة بالسطح دورًا هامًا في عمليات مثل استخراج النفط، وحقن المياه في حقول النفط، وفصل النفط عن الماء. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم هذه المواد على نطاق واسع في مواد التشحيم، ومثبطات الصدأ، والمستحلبات، وغيرها من المجالات.

ملخص:

المواد الفعالة سطحياً هي نوع من المواد الكيميائية التي تتميز بقدرتها على تقليل التوتر السطحي للسوائل وتعزيز التفاعل بين السوائل والمواد الصلبة أو الغازات. يتكون تركيبها من مجموعات محبة للماء وكارهة للماء، قادرة على تكوين طبقات امتزاز وبنى ميسيلية. تُستخدم المواد الفعالة سطحياً على نطاق واسع في مواد التنظيف، ومنتجات العناية الشخصية، ومستحضرات التجميل، والمبيدات الحشرية، والمضافات الزراعية، وصناعات البترول والكيماويات، وغيرها من المجالات. من خلال فهم المبادئ الكيميائية للمواد الفعالة سطحياً، يُمكننا فهم تطبيقاتها وآليات عملها في مختلف المجالات بشكل أفضل.