عوامل الفعالية السطحية أوفاعل بالسطح بالإنگليزية: Surfactants : أتى اسمها من أوائل حروف (surface acting agents ). وكما عهدها النظام الألماني لعوامل التنظيف والمنظفات (Waschmittelgesetz)، فإنها مركبات قطبية عضوية ذات أجزاء كارهة للماء وزمرة محبة للماء.

يحدد المصطلح أيضا المركبات الذوابة في الماء المستخدمة من أجل التبليل، والغسيل، والاستحلاب، والتشتييت، والتي تتراكم عند السطوح الحدودية، فتنقص الشد السطحي. ويبلغ هجريز عوامل الفعالية السطحية في السطح الحدودي حوالي 500 ضعف الهجريز داخل المحلول المائي.

إن لبنية جزيئات العوامل مقومان مميزان. الجزء الأول من الجزيء هوالذيل الكاره للماء، مثل سلسلة ألكيلية طويلة (C₁₅H₃₁–)، والجزء الآخر هوالرأس المحب للماء وهوزمرة أيونية أوقطبية مثل شاردة الكربوكسيلات (–CO₂ –). تمثل عوامل الفعالية السطحية برسم تخطيطي يتألف من خط يمثل الجزء العضوي الكاره للماء (محب للدهن)، الذيل، وبدائرة تمثل الزمرة المحبة للماء، الرأس. تحتوي الزمرة الكارهة للماء عادة على سلسلة هيدروكربونية مع مركبات ألكيلية و/أوأريلية. وظيفة الزمرة الكارهة للماء كجزء من عوامل الفعالية السطحية هي نبذها من الأوساط المائية عندما توضع فيها.

يجب حتى نذكر أيضاً وجود روابط ڤان در ڤالز بين السلسلة الهيدروكربونية (النمط المفضل في الزمرة الكارهة للماء) وجزئيات الماء. من جهة أخرى، فإن جزيئات الماء ترتبط مع بعضها بروابط أقوى وبالتالي تميل لإزاحة السلسلة الهيدروكربونية. وهذا يشرح لما يلعب حجم السلسلة الهيدروكربونية دوراً أساسيا في إنحلالية عوامل الفعالية السطحية.

الخواص

تعمل عوامل الفعالية السطحية على تقليل التوتر السطحي للسائل أوالغاز عن طريق امتصاص السطح الفاصل بين الغاز والسائل، كما تقلل التوتر الوجهي عن طريق امتصاص السطح الفاصل سائل وسائل (كالزيت والماء مثلاً). الكثير من عوامل الفاعلية السطحية بإمكانها حتى تشكل تجمعات كبيرة في المحاليل الضخمة، يقسم عامل الفعالية السطحية إلى مذيلات وحويصلات، هجريز عامل الفعالية السطحية الذي تبدأه الذيقد يكون أولاً عبر المذيلات يسمى بالهجريز المذيلي الحرج، عندما تتكون المذيلات في الماء فان ذيولها تكون في الصميم لتوقف عمل الزيت الاعتيادي، ويبقى رأسها متصلاً مع الماء أيضاً في الوقت نفسه، لكن إذا تجمع عامل الفعالية السطحية في الزيت فان شكلهقد يكون معاكساً حيث حتى الرأسقد يكون في الصميم والذيل متصلاً مع الزيت.

يصنف عامل الفعالية السطحية إلى أربعة أقسم رئيسية: أنيوني وكاتيوني وغير أيوني وأمفوتيرية.

الديناميكا الحرارية لعامل الفعالية السطحية مهمة جداً نظرياً وعملياً لأنه يمثل أجهزة في حالات مرتبة وغير مرتبة، محاليل قد تتضمن فترة مرتبة (كما في المذيلات) وفترة غير مرتبة (كما في جزيئات وأيونات فاعل بالسطح).

المنظفات مثلاً قد تحتوي عامل فعالية سطحية لأن الأخير يساعد على قدرة اختراق الماء للتربة ويمتد تأثيره لأيام معدودة، ويجدر التنويه إلى حتى الكثير من هذه المنظفات تحتوي على مراحل متطورة من مركبات كيميائة مثل الصوديوم والبورون والتي تكون ضارة جداً للنباتات ولا يجب استعمالها، وهذا هوأحد مسببات نصح الناس ما زال الفهماء في درس مستمر لايجاد نوع من الفواعل بالسطح لا تضر النباتات ولكن إلى ذلك الحين ما زالوا يقوموا بعملية حت التربة عن طريق المكروبات (الكائن المتولد المجهري).

مبدأ التوتر السطحي

عندما يشكل الماء سطحاً مع الهواء, فإن لجزيئات الماء الموجود على السطح قوى جذب تجاه بعضها, ونتيجة لذلك يبقى سطح الماء في محاولة مستمرة للانكماش, مما يجعل قطرات الماء متماسكة فيما بينها. يحدث ما يشابه ذلك على السطوح الداخلية للأسناخ. ففي هذه الحالة تكون السطوح المائية في محاولة مستمرة للتقلص أيضاً, ولكن في هذه الحالة, يأخذ سطح الماء المبطن للأسناخ والمحيط بهواء السنخ, والذيقد يكون في محاولة مستمرة للتقلص شكل البالون, ومن الواضح حتى هذه المحاولات لدفع الهواء خارج الأسناخ عبر القصبات تجعل الأسناخ تحاول الانخماص.

السورفاكتانت وتأثيره على التوتر السطحي

السورفاكتانت عامل فعال على بالسطح, يعني ذلك أنه عندما ينتشر على سطح السائل, فإنه ينقصلا بشكل كبير التوتر السطحي (عندما ينتشر السورفاكتانت على سطح مائيقد يكون لهذا السطح قوة توتر سطحي تعادل من 1/12 إلى 1/2 كم لتوتر السطحي لسطح الماء النقي).

افرازه: يُفرز السورفاكتانت من خلايا ظهارية خاصة تشكل نحو10% من مساحة سطح السنخ.

هجريبه: يتألف السورفاكتانت من مزيج معقد من الشحميات الفوسفورية والبروتينات والكربوهيدرات والشوارد, وتعد المادة الشحمية داي بالميتول ليسيتين بالإضافة إلى صمائم البروتين الفعال سطحياً وشوارد الكالسيوم أبرز العوامل المسؤولة عن خفض التوتر السطحي, وهي لاتنحل بالسائل بل تنتشر على سطحه.

الضغط الانخماصي للأسناخ المغلقة الناجم عن التوتر السطحي

الضغط الانخماصي للأسناخ = 2 * التوتر السطحي/قطر السنخ

متوسط قطر الأسناخ الرئوية حوالي 100 مكرومتر, ويكون مبطناً بالسورفاكتانت, ومنه يحسب الضغط حوالي 4سم ضغط مائي (أو3مم ز), أما إذا كانت الأسناخ مبطنة بالماء النقي فيصبح المقدار حوالي 18سم ضغطاً مائياً. وبذلك يلاحظ المرء مدى أهمية السورفاكتانت في إنقاص كمية الضغط عبر الرئوي المطلوب للحفاظ على تمدد الرئتين.

تأثير حجم الأسناخ على الضغط الانخماصي الناجم من التوتر السطحي

يلاحظ من المعادلة السابقة حتى الضغط الانخماصي المتولد في الأسناخ يتناسب عكساً مع قطر الأسناخ, وهذا يعني أنه حدثا صغر السنخ زاد الضغط الانخماصي, وهذا مهم جداً وبشكل خاص عند صغار الولدان الخدج الذينقد يكون قطر الأسناخ لديهم أقل من ربع السوي, وعلاوة على ذلك,قد يكون لديهم نقص في السورفاكتانت.

يؤدي السورفاكتانت دوراً هاماً في تثبيت حجم الأسناخ, ويتم ذلك بزيادة كمية السورفاكتانت في الأسناخ الصغيرة الحجم, بحيث حتى السنخ الصغير الحجم يحوي كمية كبيرة من السورفاكتانت أكبر من السنخ الأكبر منه في الحجم, مما يؤدي إلى إنقاص التوتر السطحي وبالتالي الحفاظ على ثبوت الأسناخ.

الاستخدامات والمصادر

تلعب المؤثرات السطحية دوراً هاماً في الكثير من الاستخدامات والمنتجات العملية، ومنها:

• منظف
• منعم القماش
• Emulsifiers and Emulsions
• دهانات
• Adhesives
• أحبار
• قشع الضباب
• علاج التربة
• Dispersants
• Wetting
• Ski wax, snowboard wax
• Deinking of recycled paper, both in flotation, washing and enzymatic processes
• عامل مرغي
• مزيل الرغاوي
• ملينات
• صياغات كيماوية زراعية
  • بعض مبيدات الأعشاب
  • مبيد حشري
• Quantum dot coating
• Biocides (sanitizers)
• شامپو
• Hair conditioners (بعد الشامپو)
• معاجين الأسنان
• Cosmetics
• قاتل الحيوانات المنوية (nonoxynol-9)
• مكافحة النيران
• Pipeline, Liquid drag reducing agent
• Alkali Surfactant Polymers (used to mobilize oil in oil wells)
• مائع حديدي
• كاشفات التسرب

Pulmonary surfactants are also naturally secreted by type II cells of the lung alveoli in mammals.

انظر أيضاً

• مضاد الضباب
• Cleavable detergent
• Niosomes
• Emulsion
• Pulmonary surfactant

ثبت المراجع

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع [[commons: Category:Surfactants | Surfactants ]].

• (إنگليزية) Surfactants explained for Parents
• Sigma-Aldrich: Surfactants - structures, information, and applications