계면활성제 (界面活性劑)는 물에 녹기 쉬운 친수성 부분과 기름에 녹기 쉬운 소수성 부분을 가지고 있는 화합물이다. 이런 성질 때문에 비누나 세제 등으로 많이 활용되어 왔다. 계면활성제는 일정 농도 이상에서 계면활성제 분자들끼리 모여 미셀(micelle)이라는 구조를 형성한다. 미셀은 계면활성제의 농도가 임계 미셀 농도 (critical micelle concentration) 이상이고 온도가 임계 미셀 온도 (critical micelle temperature, 또는 Krafft 온도) 이상에서 형성된다. 미셀이 물에서 형성될 때, 계면활성제의 소수성 부분은 중심부에 모여 핵을 형성하고 친수성 부분은 물과 접촉하는 외곽 부분을 형성한다. 기름과 같이 소수성 물질은 미셀의 안쪽 부분에 위치하게 되어 안정화 되고 물에 녹게 되는데 이를 용해화(solubilization)라 하며 이는 세제 작용의 기본 원리이다.
개요 [편집]
계면이란 기체와 액체, 액체와 액체, 액체와 고체가 서로 맞닿은 경계면이다. 계면활성제란 이런 계면의 경계를 완화시키는 역할을 한다. 이 때문에 계면이 가지고 있던 표면장력은 약해진다. 하나의 분자내에 친수성과 친유성을 가진 화학적 구조를 지니고 있다.
계면활성제는 세제용도에 많이 사용되는 것외에도 식품과, 화장품의 유화제, 보습제로도 많이 사용되고 있다. 계면활성제는 조금의 화학구조를 변형시킨 것만으로도 특성이 크게 달라져 종류도 다양하다. 대체로 계면활성제는 물에서 해리되었을 때 친수성 부분의 전하에 따라 음이온성, 양이온성, 양쪽성, 비이온성, 특수계면활성제로 분류할 수 있다.
계면활성제의 종류 [편집]
물속에서 해리될 때 음이온이된다. 친수기로 카르복시산염, 술폰산염 또는 인산염 구조를 가진 것이 많다. 카르복시산염계로 비누의 주성 분인 지방산 나트륨이나 술폰산염계로 합성 세제에 많이 사용되는 알킬벤젠술폰산 나트륨과 Polyacrylamide 전기 영동에 이용되는 라우릴 황산 나트륨 등이있다.
- 비누 (지방산 나트륨) RCOO - Na +
- 모노알킬 황산염 ROSO 3 - M +
- 알킬폴리옥시에틸렌 황산염 RO (CH 2 CH 2 O) m SO 3 - M +
- 알킬벤젠술폰산염 RR'CH 2 CHC 6 H 4 SO 3 - M +
- 모노알킬인산염 ROPO (OH) O - M +
물속에서 해리될 때 양이온이된다. 친수기로 4급암모늄염을 포함하는 것이 많다. 대전방지제, 린스, 유연제 등에 이용된다.
- 모노알킬트리메틸암모늄염 RN + (CH 3) 3 X -
- 디알킬디메틸암모늄염 RR'N + (CH 3) 2 X -
- 알킬벤질메틸암모늄염 RN + (CH 2 Ph) (CH 3) 2 X -
분자 내에 음이온 가능 부위와 양이온 가능 부위를 모두 가지고 있기 때문에, 용액의 pH에 따라 양이온 혹은 음이온이된다. 화장품에 사용된다.
- 알킬설포베타인 RR'RN +(CH 2) n SO 3
- 알킬카르복시베타인 R (CH 3) 2 N + CH 2 COO -
친수부가 비전해질, 즉 이온화하지 친수성 부분이있는 것으로 알킬글리콜 같은 저분자 계열 또는 폴리에틸렌 글리콜과 폴리비닐 알코올과 같은 고분자 계가 존재한다. Triton X, Pluronic, Tween 등의 상품명으로 판매되고있다.
- 폴리옥시에틸렌알킬에테르 RO (CH 2 CH 2 O) m H
- 지방산 솔비탄에스테르
- 지방산 디에탄올아민 RCON (CH 2 CH 2 OH) 2
- 알킬모노글리세릴에테르 ROCH 2 CH (OH) CH 2 OH
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