양친 매성 또는 양친 매성 분자들이 주어진 용매에 대한 친 화성을 동시에 또는 반발력을 느낄 수있는 것들이다. 용매는 화학적으로 극성 또는 무극성으로 분류됩니다. 친수성 또는 소수성. 따라서 이러한 유형의 분자는 물을 "증오"할 수 있기 때문에 물을 "사랑"할 수 있습니다.
이전의 정의에 따르면, 이것이 가능하도록하는 유일한 방법이 있습니다.이 분자들은 구조 내에 극성 및 무극성 영역을 가져야합니다. 이들은 다소 균일하게 분포되어 있거나 (예 : 단백질의 경우), 이질적으로 국부 화되어 있습니다 (계면 활성제의 경우).
기포, 양친 매성 화합물 인 계면 활성제의 작용으로 공기-액체 계면 생성물의 표면 장력이 감소하여 발생하는 물리적 현상. 출처 : Pexels.
세제라고도하는 계면 활성제는 태고 적부터 가장 잘 알려진 양친 매성 분자 일 것입니다. 인간은 비누의 준비와 청소 제품에 대한 걱정으로 기포의 이상한 지리학에 사로 잡힌 이후로 표면 장력 현상을 몇 번이고 접하게되었습니다.
기포를 관찰하는 것은 양친 매성 분자의 배열에 의해 형성된 벽이 공기의 기체 함량을 유지하는 "트랩"을 목격하는 것과 같습니다. 이들의 구형은 공기-물 계면의 표면 장력을 최소화하기 때문에 수학적으로나 기하학적으로 가장 안정적입니다.
즉, 양친 매성 분자의 두 가지 다른 특성이 논의되었습니다. 그들은 결합하거나 자기 조립하는 경향이 있고 액체에서 일부 낮은 표면 장력 (이를 수행 할 수있는 것을 계면 활성제라고 함)입니다.
결합하는 경향이 높기 때문에, 이들 분자는 나노 응집체와이를 구성하는 초분자에 대한 형태 학적 (그리고 심지어 건축 학적) 연구 분야를 열었습니다. 기능화 될 수 있고 세포 및 생화학 적 매트릭스와 헤아릴 수없는 방식으로 상호 작용할 수있는 화합물을 설계하는 것을 목표로합니다.
구조
양친 매성 분자의 일반적인 구조. 출처 : Gabriel Bolívar.
양친 매성 또는 양친 매성 분자는 극성 영역과 무극성 영역을 가지고 있다고합니다. 무극성 영역은 일반적으로 포화 또는 불포화 탄소 사슬 (이중 또는 삼중 결합 포함)으로 구성되며 "무극성 꼬리"로 표시됩니다. 가장 전기 음성적인 원자가 존재하는 "극성 머리"와 함께.
상위 일반 구조는 이전 단락의 주석을 보여줍니다. 극성 머리 (보라색 구)는 영구적 인 쌍극자 모멘트를 갖고 수소 결합을 형성 할 수있는 작용기 또는 방향족 고리 일 수 있습니다. 따라서 가장 높은 산소 및 질소 함량이 그곳에 있어야합니다.
이 극성 헤드에는 이온, 음전하 또는 양전하 (또는 동시에 둘 다)가있을 수도 있습니다. 이 영역은 물 및 기타 극성 용매에 대해 높은 친 화성을 나타내는 영역입니다.
반면에, 우세한 CH 결합이 주어지면 무극성 꼬리는 런던 산란 력을 통해 상호 작용합니다. 이 영역은 양친 매성 분자가 공기 중의 지방 및 무극성 분자 (N 2 , CO 2 , Ar 등)에 대한 친 화성을 보여 주기도 합니다.
일부 화학 텍스트에서 상부 구조에 대한 모델은 막대 사탕 모양과 비교됩니다.
분자간 상호 작용
양친 매성 분자가 극성 용매, 예를 들어 물과 접촉하면 그 영역이 용매 분자에 다른 영향을 미칩니다.
우선, 물 분자는 무극성 꼬리에서 멀리 떨어져 극성 머리를 용 매화하거나 수화 시키려고합니다. 이 과정에서 분자 장애가 생성됩니다.
한편, 무극성 꼬리 주변의 물 분자는 마치 작은 결정처럼 배열되는 경향이있어 반발을 최소화 할 수 있습니다. 이 과정에서 분자 순서가 생성됩니다.
무질서와 질서 사이에 양친 매성 분자가 다른 분자와 상호 작용하려고하는 지점이 올 것이고, 이는 훨씬 더 안정적인 과정을 초래할 것입니다.
기타
둘 다 관련 영역이 먼저 상호 작용하는 방식으로 무극성 꼬리 또는 극성 머리를 통해 접근합니다. 이것은 상단 이미지에있는 두 개의 "보라색 막대 사탕"이 검은 색 꼬리를 얽히거나 두 개의 보라색 머리를 결합하는 것을 상상하는 것과 같습니다.
그리고 흥미로운 연관 현상이 시작되는데,이 분자들 중 여러 개가 연속적으로 결합됩니다. 그것들은 임의로 연관되지는 않지만 일련의 구조적 매개 변수에 따라 "무극성 핵"의 일종으로 무극성 꼬리를 분리하고 극지방 머리를 극지방 껍질로 노출시킵니다.
그때 구형 잡화가 태어 났다고합니다. 그러나 miscela가 형성되는 동안 지질 이중층으로 알려진 예비 단계가 있습니다. 이것들과 다른 것들은 양친 매성 분자가 채택 할 수있는 많은 거시 구조 중 일부입니다.
양친 매성 분자의 특성
협회
양친 매성 분자에 의해 형성된 구형 잡종. 출처 : Gabriel Bolívar.
무극성 꼬리를 검은 색 단위로, 극점 머리를 보라색 단위로 취하면, 위 이미지에서 잡종의 껍질이 보라색이고 그 핵이 검은 색인 이유를 이해할 수 있습니다. 핵은 무극성이며 물 또는 용매 분자와의 상호 작용은 무효입니다.
반면에 용매 나 매질이 무극성이면 반발을 겪게되는 것은 극성 헤드이고 결과적으로 미셀 라의 중앙에 위치하게됩니다. 즉, 반전됩니다 (A, 하단 이미지).
다양한 유형의 기타 구조 또는 형태. 출처 : Gabriel Bolívar.
거꾸로 된 miscelain은 검은 색 무극성 껍질과 자주색 극성 핵을 갖는 것으로 관찰됩니다. 그러나 미셀 라가 형성되기 전에 양친 매성 분자가 개별적으로 발견되어 용매 분자의 순서를 변경합니다. 농도가 증가하면 1 층 또는 2 층 구조 (B)로 결합하기 시작합니다.
B에서 층층은 곡선을 시작하여 소포 인 D를 형성합니다. 극지 머리에 대한 무극성 꼬리의 모양에 따라 다른 가능성은 이들이 연관되어 원통형 잡종 (C)을 생성한다는 것입니다.
나노 응집체 및 초분자
따라서 이들 분자의 근본적인 특성을 나타내는 다섯 가지 주요 구조가 있습니다. 즉, 나노 응집체를 형성하기 위해 응집되는 초분자 체로 결합하고 자기 조립하는 경향이 높습니다.
따라서 양친 매성 분자는 단독으로 발견되는 것이 아니라 연관되어 있습니다.
물리적 인
양친 매성 분자는 중성 또는 이온 전하를 띨 수 있습니다. 음전하를 띤 사람들은 극성 머리에 음의 공식 전하를 가진 산소 원자를 가지고 있습니다. 이러한 산소 원자의 일부는 -COO 등의 기능 그룹에서 온 - , -SO 4 - , -SO 3 - 또는 -PO 4 - .
양전하와 관련하여 일반적으로 아민, RNH 3 +에서 발생 합니다.
이러한 전하의 존재 또는 부재는 이러한 분자가 일반적으로 결정질 고체를 형성한다는 사실을 변경하지 않습니다. 또는 상대적으로 가볍다면 오일로 발견됩니다.
예
양친 매성 또는 양친 매성 분자의 몇 가지 예가 아래에 언급됩니다.
-엽 지질 : 포스파티딜 에탄올 아민, 스 핑고 미엘린, 포스파티딜 세린, 포스파티딜콜린.
-콜레스테롤.
-포도당 지질.
-라 우릴 황산 나트륨.
-단백질 (양친 매성이지만 계면 활성제는 아님).
-페놀 지방 : 카르 다놀, 카르 돌, 아나 카르 디알 산.
-Cetyltrimethylammonium bromide.
-지방산 : 팔 미트 산, 리놀레산, 올레산, 라 우르 산, 스테아르 산.
-장쇄 알코올 : 1- 도데 칸올 및 기타.
-양친 매성 폴리머 : 에톡 실화 페놀 수지와 같은.
응용
세포막
이러한 분자가 결합하는 능력의 가장 중요한 결과 중 하나는 일종의 벽인 지질 이중층 (B)을 형성한다는 것입니다.
이 이중층은 화합물이 세포로 들어가고 나가는 것을 보호하고 조절하기 위해 확장됩니다. 무극성 꼬리가 회전하여 양친 매성 분자가 움직일 수 있기 때문에 동적입니다.
마찬가지로이 막을 두 끝단에 부착하면 수직으로두기 위해 투과성을 측정하는 데 사용됩니다. 이를 통해 서로 다른 구조적 매개 변수를 가진 새로운 양친 매성 분자의 합성을 통해 생물학적 물질 및 합성 막의 설계에 대한 귀중한 데이터를 얻을 수 있습니다.
분산제
석유 산업에서 이러한 분자와 이들로부터 합성 된 폴리머는 아스 팔텐을 분산시키는 데 사용됩니다. 이 응용 프로그램의 초점은 아스 팔텐이 콜로이드 고체로 구성되어 있으며 심각한 경제 문제를 일으키는 갈색-검정색 고체로 응집되고 침전되는 경향이 높다는 가설에 있습니다.
양친 매성 분자는 오일의 물리 화학적 변화에 직면하여 아스 팔텐을 더 오랫동안 분산시키는 데 도움이됩니다.
유화제
이 분자는 일반적인 조건에서 혼합 될 수없는 두 액체가 혼합되도록 도와줍니다. 예를 들어 아이스크림에서는 물과 공기가 지방과 함께 동일한 고체의 일부를 형성하도록 도와줍니다. 이러한 목적으로 가장 널리 사용되는 유화제는 식용 지방산에서 추출한 것입니다.
세제
이러한 분자의 양친 매성 특성은 지방 또는 무극성 불순물을 포획 한 다음 물과 같은 극성 용매에 의해 동시에 세척되는 데 사용됩니다.
공기가 갇힌 기포의 예와 같이 세제는 미셀 내부에 지방을 가두어 극성 껍질을 가지고있어 물과 효율적으로 상호 작용하여 먼지를 제거합니다.
항산화 제
극성 머리는 이러한 분자가 신체 내에서 가질 수있는 여러 용도를 정의하므로 매우 중요합니다.
예를 들어 방향족 고리 (페놀 고리의 유도체 포함)와 자유 라디칼을 중화 할 수있는 극성 고리를 가지고 있다면 양친 매성 항산화 제가있을 것입니다. 또한 독성 효과가 부족하면 시장에 새로운 항산화 제가 출시 될 것입니다.
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