الفاعل بالسطح Surfactant

الفاعل بالسطح Surfactant

تعرف أيضا باسم المنشط السطحي أو الفاعل السطحي أو الفاعـل بالسطح أو المؤثر السطحي أو المادة الخافضة للتوتر السطحي Surfactant هي مادة تقلل من التوتر السطحي بين طورين، مثل سائلين أو سائل وغاز ، أو حتى سائل وصلب. على سبيل المثال ، تؤدي إضافة المنظفات إلى تقليل التوتر السطحي في المياه الزيتية ، مما يسهل إزالة الأوساخ من الأقمشة أو أواني الطهي. فمصطلح “الفاعـل بالسطح Surfactant ” ، الذي تمت صياغته حوالي عام 1950 ، أتى اسمها من أوائل حروف (surface acting agents ). وعرفها النظام الألماني لعوامل التنظيف والمنظفات (Waschmittelgesetz)، بإنها مركبات قطبية عضوية ذات أطراف كارهة للماء و أطراف محبة للماء.

 

كيف تعمل الفاعلات بالسطح

معظم المواد الخافضة للتوتر السطحي هي مركبات عضوية تحتوي على “أطراف” محبة للماء hydrophilic و “أطراف” كارهة للماء hydrophobic . فالرأس المحب للماء قطبي وقد يحمل أو لا يحمل شحنة كهربائية. أما الطرف الكاره للماء هو هيدروكربون أو سيلوكسان siloxane أو فلوروكربون.

في حالة الزيت والماء ، فالطرف الكاره للماء يمتد نحور الزيت ، بينما الطرف المحب للماء يمتد نحو الماء ، و هنا يعمل “الفاعـل بالسطح” على التأثير على قوى التماسك الطبيعية بين جزيئات الماء، فتصبح القوى بين الجزئية بين جزيئات الماء أقل ، لذلك ينخفض التوتر السطحي.

أمثلة على الفاعلات بالسطح

يصنف الكيميائيون المواد الفاعـلة بالسطح بناءً على ما إذا كانت أنيونية (شحنة سالبة) ، كاتيونية(شحنة موجبة) ، غير أيونية (محايدة) ، أو جزيء متعادل أو مزدوج zwitterionic (يمكن أن تكون موجبة أو سالبة). فالمواد الفاعـلة بالسطح هي المسؤولة عن وظائف الصابون و سائل غسل الصحون و منظفات الغسيل و الشامبو و منعم الأقمشة و العلاجات المضادة للكهرباء الساكنة و عوامل الترطيب و عوامل الرغوة والمستحلبات في الأطعمة ومستحضرات التجميل.

نوع الفاعل بالسطح	الأمثلة	الاستخدامات
أنيوني	صابون ، كبريتات الكيل ، تيكسابون ، كالسوفت	سائل غسيل الصحون و مساحيق غسيل الملابس و الشامبو
كاتيوني	أملاح الامونيوم الرباعية	ملطفات الملابس و المنتجات مضادات الكهرباء الساكنة
غير أيوني	Triton X-100 ، Span ، Tergitol ، كحولات أليفاتية إيثوكسيلية ، مواد خافضة للتوتر السطحي من البولي أوكسي إيثيلين	عوامل الترطيب و مضافات الأغذية
أيون مزدوج	أمفواسيتات ، البيتين	مساحيق التجميل

 

الفاعل بالسطح الرئوي

في الرئتين ، تنتج الخلايا الحويصلية من النوع الثاني مزيجًا من المركبات التي تعمل بمثابة خافض للتوتر السطحي الرئوي. فالفاعل بالسطح الرئوي عبارة عن مزيج من الدهون الفوسفورية والبروتينات التي تمتص على الحويصلات الهوائية عند السطح البيني بين السائل والهواء ذي الأساس المائي. وتواجه الأطراف المحبة للماء الغشاء المخاطي ، بينما تتجه أطراف الجزيئات الكارهة للماء نحو الهواء.

 

تكوين الفاعل بالسطح الرئوي

• ~ 40٪ ديبالميتويل فوسفاتيديل كولين  (DPPC) dipalmitoylphosphatidylcholine
• ~ 40٪ فوسفوليبيدات أخرى (فسفاتيديل كولين phosphatidylcholine أو PC)
• ~ 10٪ بروتينات الفاعل بالسطح (SP-A و SP-B و SP-C و SP-D)
• ~ 10٪ دهون محايدة (كولسترول)
• كميات قليلة جدا من مواد أخرى

تظهر الأجسام الصفائحية  lamellar bodies -التي هي العضيات في الخلايا الحويصلية من النوع الثاني التي تفرز الفاعل بالسطح الرئوي- لأول مرة في الأسبوع العشرين تقريبا من الحمل. و تتكون المواد الفعالة بالسطح الاصطناعية التي تُعطى للخدج من خليط من DPPC مع مركبات أخرى أو مستخلص من رئة البقر أو العجل أو الخنزير.

 

وظائف الفاعل بالسطح الرئوي

تحتوي الحويصلات الرطبة wet alveoli على مساحة هوائية. وبدون الفاعل بالسطح ، فإن التوتر السطحي يضغط على حجم فقاعة الهواء داخل الحويصلات الهوائية. ويقلل الفاعل بالسطح من ضغط الهواء الضروري للحفاظ على التوازن بين الانكماش الناتج عن التوتر السطحي والتمدد من الهواء.

كما يعمل الفاعل بالسطح الرئوي وظائف عديدة في الرئتين ومنها:

• يزيد من قدرة الصدر والرئة على التوسع. وهذا ما يسمى الامتثال الرئوي.
• يساعد الفاعل بالسطح الرئوي على منع انهيار الحويصلات الهوائية (انخماص الرئة) بعد الزفير.
• يساعد في إصلاح المسالك الهوائية المنهارة.
• ينظم حجم الحويصلة الهوائية. أثناء الاستنشاق ، يزداد حجم الحويصلات الهوائية وينتشر الفاعل بالسطح عبر سطحها الداخلي. يؤدي هذا إلى زيادة التوتر السطحي وإبطاء معدل تمدد الحويصلات الهوائية ، مما يساعد جميع الحويصلات الهوائية على التمدد بنفس المعدل تقريبًا. أثناء الزفير ، يتحكم الفاعل بالسطح في معدل الانكماش الحويصلة. ومع تقلص الحويصلات الهوائية ، يصبح الفاعل بالسطح أكثر تركيزًا ويقل التوتر السطحي بسهولة أكبر.
• يمنع الفاعل بالسطح تراكم السوائل في الرئتين ويبقي مجرى الهواء جافًا.حيث يساهم الفاعل بالسطح الرئوي في المناعة الفطرية. كما تعمل البروتينات SP-A و SP-D على ربط السكريات على أسطح مسببات الأمراض بحيث يتم هضمها بسهولة أكبر بواسطة الخلايا البلعمية. كما ينظم الفاعل بالسطح التهاب الرئة.

 

المصدر :

• الموسوعة العلمية الكيميائية للأستاذ أكرم العلي
• www.sciencenotes.org
• wikipedia

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي

 

تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات التي تعمل بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play و من بينها تطبيق ملصقات الجـدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصـر على حدة (اللغة العربية).

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2