Aszociációs kolloidok, micellaképződés Egyes amfifil molekulák (tenzidek) oldatainak bizonyos fizikai-kémiai tulajdonságai: - felületi feszültség - fagyáspont - ozmózisnyomás - elektromos vezetőképesség (ionos molekulák esetén) - optikai zavarosság (turbiditás) a koncentráció növekedésével szokatlan viselkedést mutatnak, a változásuk sebessége megtörik. Oka: a molekulák egy kritikus koncentráció érték fölött jellegzetes alakú asszociátumokat, úgynevezett micellákat alkotnak. Ez a koncentráció az úgynevezett kritikus micellaképződési koncentráció (cM).

Más felépítésű amfifilek: epesavak – hidrofil és hidrofób oldal Kolát Dezoxikolát C H 3 O b a hidrofób oldal hidrofil oldal kólsav Tulajdonságaik jelentősen eltérnek az alifás szénláncot tartalmazó tenzidekétől. Az aggregációs szám kisebb, mint az alifás szénláncot tartalmazó tenzideké. A micellák méreteloszlása erősen polidiszperz. Több kritikus micellaképződési koncentráció.

másodlagos micellák elsődleges micellák Small-féle kétlépcsős aggregációs modell hidrofób oldal hidrofil oldal másodlagos micellák elsődleges micellák

A micellaképződés termodinamikája A kritikus micellaképződési koncentráció alatt a molekulák asszociálatlanul, monomer formában vannak jelen az oldatban (és feldúsulnak a felületen), e koncentráció fölött a monomerek és a micellába rendeződött molekulák között dinamikus egyensúly áll fenn: , a folyamat egyensúlyi állandója: A kritikus micellaképződési koncentráció fölött a monomerek koncentrációja gyakorlatilag állandó A micellaképződés oka: - energetikailag kedvezőbb elrendeződést jelent, mint a szabad tenzidek jelenléte (Hardy-Harkins elv) energianyereség főleg a víz-víz kölcsönhatások kialakulásából ered! Micellaképződést segítő tagok: víz energiája Uvíz víz entrópiája Svíz tenzid energiája Utenzid (nemionos tenzidek esetén) Micellaképződést gátló tagok tenzid energiája Utenzid (ionos tenzidek esetén) tenzid entrópiája Stenzid A tenzid fajlagos entrópiája annál jobban csökken micellaképződéskor (és ezért annál jobban gátolja a micellaképződést), minél kisebb a tenzid koncentrációja. A többi tag koncentrációfüggetlen. Mivel a koncentráció növekedésével csak a –TDStenzid tag változik (csökken), így a szabadenergia változás is csökken, a kritikus micellaképződési koncentrációnál éri el a nulla értéket, afölött negatívvá válik. Azaz a gátló és segítő hatások a kritikus micellaképződési koncentrációnál lesznek egyforma erősek, e fölött a segítő hatások jutnak túlsúlyba, megindul a micellaképződés.

A micellák alakja lehet - gömb - henger - lemez (kettős réteg) - lamella (kettős rétegek együttese) - vezikula (görbült, zárt kettős réteg) - szabálytalan A micella alakja sok tényezőtől függ: - tenzid koncentrációja - tenzid molekulaszerkezete - oldószer - hőmérséklet - oldott idegen anyagok minősége és mennyisége

lamella

epesav másodlagos micella

Krafft pont: az a hőmérséklet, mely fölött megindul a micellaképződés (alatta a tenzid már a cmc alatt kicsapódik)

DOPC

GM1 - Glc5 GalNAc4 sphingosine Gal2 Glc1 arachic amide 128 127 125 126 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 114 113 106 112 111 110 109 107 108 95 105 104 103 102 101 100 99 98 97 96 72 94 93 92 91 89 90 88 87 85 86 84 83 82 81 80 79 78 77 76 75 74 70 71 69 68 67 66 64 65 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 73 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 12 24 23 22 21 20 19 18 17 6 15 14 13 11 10 9 8 7 5 4 3 2 1 - sphingosine Gal2 Glc1 Glc5 GalNAc4 arachic amide GM1

Szolubilizáció biológiai rendszerekben: epesavak (zsírban oldódó tápanyag molekulák, vitaminok szolubilizációja)