Micelle

Ein micelle (ausgesprochen oder, Mehrzahlmicelles, micella, oder micellae) ist eine Anhäufung von surfactant in einem flüssigen Kolloid verstreuten Molekülen. Ein typischer micelle in der wässrigen Lösung bildet eine Anhäufung mit den wasserquellfähigen "Haupt"-Gebieten im Kontakt mit dem Umgebungslösungsmittel, die hydrophoben einzelnen Schwanz-Gebiete im Micelle-Zentrum absondernd. Diese Phase wird durch die ungenügenden sich verpacken lassenden Probleme verfolgten lipids der Single in einem bilayer verursacht. Die Schwierigkeit, die sich das ganze Volumen des Interieurs eines bilayer füllt, während sie, das Gebiet pro Kopf Gruppe anpasst, die auf dem Molekül durch die Hydratation der Lipid-Hauptgruppe gezwungen ist, führt zur Bildung des micelle. Dieser Typ von micelle ist als eine normale Phase micelle (Öl im Wasser micelle) bekannt. Gegenteil micelles hat den headgroups am Zentrum mit den Schwänzen, die sich (Wasser im Öl micelle) ausstrecken. Micelles sind in der Gestalt ungefähr kugelförmig. Andere Phasen, einschließlich Gestalten wie Ellipsoide, Zylinder und bilayers sind auch möglich. Die Gestalt und Größe eines micelle sind eine Funktion der molekularen Geometrie seiner surfactant Moleküle und Lösungsbedingungen wie Surfactant-Konzentration, Temperatur, pH und Ionenstarke. Der Prozess, micellae zu bilden, ist als micellization bekannt und bildet einen Teil des Phase-Verhaltens von vielen lipids gemäß ihrem polymorphism. Das ist gewöhnlich findet in Seifen statt, wenn hydrophylic das Wasser besetzt und hydrophob den Schmutz in der Kleidung ergreifen, die gewaschen wird.

Geschichte

Die Fähigkeit einer seifigen Lösung, als ein Reinigungsmittel zu handeln, ist seit Jahrhunderten anerkannt worden. Jedoch war es nur am Anfang des zwanzigsten Jahrhunderts, dass die Verfassung solcher Lösungen wissenschaftlich studiert wurde. Das Wegbahnen für Arbeit in diesem Gebiet wurde von James William McBain an der Universität Bristols ausgeführt. Schon in 1913 hat er die Existenz "gallertartiger Ionen" verlangt, um das gute elektrolytische Leitvermögen von Natrium palmitate Lösungen zu erklären. Diese hoch beweglichen, spontan gebildeten Trauben sind gekommen, um micelles, ein Begriff genannt zu werden, der von der Biologie geliehen ist und von G.S. Hartley in seinen klassischen Buchparaffinkettensalzen verbreitet: Eine Studie in der Micelle Bildung.

Solvation

Individuelle surfactant Moleküle, die im System sind, aber nicht ein Teil eines micelle sind, werden "monomers" genannt. Lipid micelles vertreten einen molekularen Zusammenbau, in dem die individuellen Bestandteile thermodynamisch im Gleichgewicht mit monomers derselben Arten im Umgebungsmedium sind. In Wasser sind die wasserquellfähigen "Köpfe" von surfactant Molekülen immer im Kontakt mit dem Lösungsmittel, unabhängig davon, ob die surfactants als monomers oder als ein Teil eines micelle bestehen. Jedoch haben die lipophilic "Schwänze" von surfactant Molekülen weniger Kontakt mit Wasser, wenn sie ein Teil eines micelle — dieser sind, die Basis für den energischen Laufwerk für die micelle Bildung seiend. In einem micelle versammeln sich die hydrophoben Schwänze von mehreren surfactant Molekülen in einen ölähnlichen Kern, dessen stabilste Form keinen Kontakt mit Wasser hat. Im Vergleich surfactant werden monomers durch Wassermoleküle umgeben, die einen "Käfig" von durch Wasserstoffobligationen verbundenen Molekülen schaffen. Dieser Wasserkäfig ist einem clathrate ähnlich und hat eine eisähnliche Kristallstruktur und kann gemäß der hydrophoben Wirkung charakterisiert werden. Das Ausmaß der lipid Löslichkeit wird durch den ungünstigen Wärmegewicht-Beitrag wegen der Einrichtung der Wasserstruktur gemäß der hydrophoben Wirkung bestimmt.

Aus ionischem surfactants zusammengesetzte Micelles haben eine elektrostatische Anziehungskraft zu den Ionen, die sie in der Lösung, die als Gegenionen bekannten Letzteren umgeben. Obwohl die nächsten Gegenionen teilweise einen beladenen micelle maskieren (durch bis zu 90 %), betreffen die Effekten der Micelle-Anklage die Struktur des Umgebungslösungsmittels in merklichen Entfernungen vom micelle. Ionische micelles beeinflussen viele Eigenschaften der Mischung einschließlich seines elektrischen Leitvermögens. Das Hinzufügen von Salzen zu einem Kolloid, das micelles enthält, kann die Kraft von elektrostatischen Wechselwirkungen vermindern und zur Bildung von größerem ionischem micelles führen. Das wird aus dem Gesichtswinkel von einer wirksamen Anklage in der Hydratation des Systems genauer gesehen.

Energie der Bildung

Micelles formen sich nur, wenn die Konzentration von surfactant größer ist als die kritische micelle Konzentration (CMC), und die Temperatur des Systems größer ist als die kritische micelle Temperatur oder Temperatur von Krafft. Die Bildung von micelles kann mit der Thermodynamik verstanden werden: Micelles kann sich spontan wegen eines Gleichgewichtes zwischen Wärmegewicht und enthalpy formen. In Wasser ist die hydrophobe Wirkung die treibende Kraft für die micelle Bildung, ungeachtet der Tatsache dass die Versammlung surfactant Moleküle zusammen ihr Wärmegewicht reduziert. Bei sehr niedrigen Konzentrationen des lipid sind nur monomers in der wahren Lösung da. Da die Konzentration des lipid vergrößert wird, wird ein Punkt erreicht, an dem die ungünstigen Wärmegewicht-Rücksichten, auf das hydrophobe Ende des Moleküls zurückzuführen gewesen ist, werden Sie dominierend. An diesem Punkt müssen die lipid Kohlenwasserstoff-Ketten eines Teils des lipids weg vom Wasser abgesondert werden. Deshalb fängt der lipid an, micelles zu bilden. Ganz allgemein gesprochen, über dem CMC, ist die entropic Strafe, die surfactant Moleküle zu sammeln, weniger als die entropic Strafe, den surfactant monomers mit Wassermolekülen einzusperren. Auch wichtig sind enthalpic Rücksichten wie die elektrostatischen Wechselwirkungen, die zwischen den beladenen Teilen von surfactants vorkommen.

Gegenteil/Rückseite micelles

In einem nichtpolaren Lösungsmittel ist es die Aussetzung der wasserquellfähigen Hauptgruppen zum Umgebungslösungsmittel, das energisch ungünstig ist, ein System des Wassers im Öl verursachend. In diesem Fall werden die wasserquellfähigen Gruppen im micelle Kern abgesondert, und die hydrophoben Gruppen strecken sich weg vom Zentrum aus. Diese Gegenteil micelles wird proportional mit geringerer Wahrscheinlichkeit bei der Erhöhung headgroup Anklage seit dem wasserquellfähigen Ausschluss bilden, würden hoch ungünstige elektrostatische Wechselwirkungen schaffen.

Gebrauch

Wenn surfactants über dem CMC da sind (Kritische micelle Konzentration), können sie als Emulgatoren handeln, die eine Zusammensetzung erlauben werden, die normalerweise (im Lösungsmittel unlöslich ist, das wird verwendet), um sich aufzulösen. Das kommt vor, weil die unlöslichen Arten in den micelle Kern vereinigt werden können, der selbst solubilized im Hauptteil-Lösungsmittel auf Grund von den günstigen Wechselwirkungen der Hauptgruppen mit lösenden Arten ist. Das allgemeinste Beispiel dieses Phänomenes ist Reinigungsmittel, die schlecht auflösbares lipophilic Material reinigen (wie Öle und Wachse), der durch Wasser allein nicht entfernt werden kann. Reinigungsmittel reinigen auch durch das Senken der Oberflächenspannung von Wasser, das Bilden davon leichter, Material von einer Oberfläche zu entfernen. Das emulgierende Eigentum von surfactants ist auch die Basis für Emulsion polymerization.

Bildung von Micelle ist für die Absorption von fett-auflösbaren Vitaminen und kompliziertem lipids innerhalb des menschlichen Körpers notwendig. Galle-Salze, die in der Leber gebildet sind und durch die Gallenblase verborgen sind, erlauben micelles von Fettsäuren sich zu formen. Das erlaubt die Absorption von kompliziertem lipids (z.B, lecithin) und lipid auflösbare Vitamine (A, D, E und K) innerhalb des micelle durch den Dünndarm.

Siehe auch

Referenzen

  • J. M. Seddon, R. H. Templer. Polymorphism von Lipid-Wassersystemen, aus dem Handbuch der Biologischen Physik, Vol. 1, Hrsg. R. Lipowsky und E. Sackmann. (c) 1995, Elsevier Wissenschaft B.V. Internationale Standardbuchnummer 0-444-81975-4
  • S.A. Baeurle, J. Kroener, wirksame Wechselwirkungen von micellar Anhäufungen von ionischem surfactants mit dem Gauss-Kernpotenzial, J Modellierend. Mathematik. Chem. 36, 409-421 (2004).
  • McBain, J.W. Trans. Faraday Soc. 1913, 9, 99.
  • Hartley, G.S. Wässrige Lösungen von Paraffinkettensalzen, Einer Studie in der Micelle Bildung, 1936, Hermann und Cie, Paris.
  • Makoto Takeo (1999). Verstreuen Sie Systeme, WILEY-VCH, internationale Standardbuchnummer 3-527-29458-9

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