Physikalisch-chemische Eigenschaften

Detergenzien können durch eine Reihe von Parametern charakterisiert werden. Die wichtigsten davon sind die CMC, die Aggregationszahl, die CMT, der Krafft-Punkt, der Trübungspunkt, das partielle spezifische Volumen und die HLB-Zahl. 

Kritische mizellare Konzentration - CMC

Die Bedeutung dieses Parameters liegt darin, dass Solubilisierungsprozesse häufig über die mizellare Form des beteiligten Detergens ablaufen. Die CMC ist definiert als die Tensidkonzentration, bei der die Bildung von Mizellen beginnt. Konzentrationserhöhungen über diesen Punkt hinaus führen zu einer Zunahme der Mizellenanzahl, erhöhen aber nicht die Konzentration der Monomere. Der CMC-Wert ist für jedes Tensid charakteristisch, wird aber stark von Umgebungsfaktoren wie pH-Wert, Temperatur und speziell bei ionischen Tensiden durch Ionenstärke und Art der Gegenionen beeinflusst. In Lösungen von ionischen Detergenzien wird die CMC reduziert, wenn die Konzentration der Gegenionen erhöht wird (die die Abstoßung zwischen den gleich geladenen polaren Gruppen verringern). Die CMC wird auch durch die Struktur des Detergens beeinflusst, z. B. führt eine Zunahme der Länge der unpolaren Kohlenwasserstoffkette zu einer Zunahme der Mizellengröße und einer niedrigeren CMC, da weniger Moleküle zur Bildung einer Mizelle erforderlich sind. Die CMC kann auch als Maß für die Hydrophobie eines Detergens und als Indikator für die Stärke der Bindung des Detergens an Proteine angesehen werden. Detergenzien mit niedrigem CMC-Wert sind im Allgemeinen fester gebunden als Detergenzien mit hoher CMC. 

Aggregationszahl - Na

Die Aggregationszahl ist die durchschnittliche Anzahl der Moleküle, die eine Mizelle des jeweiligen Tensids bilden; sie ist somit ein Kriterium für die Mizellengröße. Die Aggregationszahl ist relevant für die Solubilisierung von Membranbestandteilen, aber auch für analytische Trennverfahren wie Dialyse oder Gelchromatographie. Wie bei der CMC ist die Na abhängig von äußeren Faktoren wie pH-Wert, Temperatur und Ionenstärke. 

Kritische Mizellartemperatur - CMT und Krafft-Punkt - Tk

Die kritische Mizellartemperatur und der Krafft-Punkt sind von Bedeutung, wenn ein Tensid bei niedrigen Temperaturen eingesetzt werden soll. Die CMT fällt mit der Temperatur des Übergangs von der mizellaren zur kristallinen Phase zusammen und der Krafft-Punkt ist als Tripelpunkt definiert, bei dem Monomere, Mizellen und hydratisierte Kristalle koexistieren.

Nur wenige Tenside fallen in der Kälte aus, da in den meisten Fällen der CMT und der Krafft-Punkt deutlich unter 0 °C liegen. 

Trübungspunkt - cp

Der Trübungspunkt ist eine typische Eigenschaft von polyethoxylierten nichtionischen Tensiden. Oberhalb einer bestimmten Temperatur trennt sich die wässrige Tensidlösung in eine schwerere, tensidreiche und eine leichtere, tensidarme Phase. Der Grund für diese Phasentrennung ist die temperaturabhängige Dehydratisierung der Polyoxyethylenkette. Die temperaturbedingte Phasentrennung kann für biochemische Trennungen genutzt werden, z. B. für die Extraktion von Membranproteinen. 

Partielles spezifisches Volumen - v

Bei der Zentrifugation ist das partielle spezifische Volumen v des Tensids mindestens so wichtig wie die Mizellengröße, denn der Auftriebsfaktor (1 - vp) bestimmt die Sedimentationsrate bei jeder Dichte p. 

Hydrophil-Lipophil-Gleichgewicht - HLB

Die HLB-Zahl ist ein Maß für den hydrophilen oder lipophilen Charakter von Tensiden. Auf einer HLB-Skala von 1 - 20 liegen W/O-Emulgatoren bei 3 - 8, während hydrophile Tenside (O/W-Emulgatoren) zwischen 10 und 20 liegen. Die HLB-Zahl kann entweder aus der chemischen Zusammensetzung berechnet oder experimentell bestimmt werden. HLB-Zahlen für Tensidmischungen können mit einer einfachen Mischungsregel bestimmt werden.


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