1. Estructura molecular
L'estructura molecular de la carboximetil cel·lulosa sòdica (CMC) té una influència decisiva en la seva solubilitat en aigua. CMC és un derivat de la cel·lulosa, i la seva característica estructural és que els grups hidroxil de la cadena de cel·lulosa són parcialment o completament substituïts per grups carboximetil. El grau de substitució (DS) és un paràmetre clau, que indica el nombre mitjà de grups hidroxil substituïts per grups carboximetil a cada unitat de glucosa. Com més gran sigui el grau de substitució, més forta serà la hidrofilicitat de CMC i major serà la solubilitat. Tanmateix, un grau massa elevat de substitució també pot conduir a interaccions millorades entre molècules, que al seu torn redueix la solubilitat. Per tant, el grau de substitució és proporcional a la solubilitat dins d'un interval determinat.
2. Pes molecular
El pes molecular de CMC afecta la seva solubilitat. En general, com més petit és el pes molecular, més gran és la solubilitat. El CMC d'alt pes molecular té una cadena molecular llarga i complexa, que condueix a un augment de l'entrellat i la interacció en la solució, limitant la seva solubilitat. És més probable que la CMC de baix pes molecular formi bones interaccions amb molècules d'aigua, millorant així la solubilitat.
3. Temperatura
La temperatura és un factor important que afecta la solubilitat de CMC. En general, un augment de la temperatura augmenta la solubilitat de CMC. Això es deu al fet que les temperatures més altes augmenten l'energia cinètica de les molècules d'aigua, destruint així els enllaços d'hidrogen i les forces de van der Waals entre les molècules CMC, facilitant la dissolució a l'aigua. Tanmateix, una temperatura massa alta pot provocar que el CMC es descomposi o desnaturalitzi, cosa que no condueix a la dissolució.
4. Valor del pH
La solubilitat de CMC també té una dependència important del pH de la solució. En un entorn neutre o alcalí, els grups carboxil de les molècules CMC s'ionitzaran en ions COO⁻, fent que les molècules CMC es carreguin negativament, millorant així la interacció amb les molècules d'aigua i millorant la solubilitat. Tanmateix, en condicions fortament àcides, la ionització dels grups carboxil s'inhibeix i la solubilitat pot disminuir. A més, les condicions extremes de pH poden provocar la degradació de CMC, afectant així la seva solubilitat.
5. Força iònica
La força iònica de l'aigua afecta la solubilitat de CMC. Les solucions amb alta força iònica poden conduir a una neutralització elèctrica millorada entre les molècules CMC, reduint la seva solubilitat. L'efecte de salting out és un fenomen típic, on les concentracions d'ions més altes redueixen la solubilitat de CMC a l'aigua. La baixa força iònica sol ajudar a dissoldre CMC.
6. Duresa de l'aigua
La duresa de l'aigua, determinada principalment per la concentració d'ions de calci i magnesi, també afecta la solubilitat de CMC. Els cations multivalents de l'aigua dura (com ara Ca²⁺ i Mg²⁺) poden formar ponts iònics amb els grups carboxil de les molècules CMC, donant lloc a una agregació molecular i una solubilitat reduïda. En canvi, l'aigua suau és favorable a la dissolució completa de CMC.
7. Agitació
L'agitació ajuda el CMC a dissoldre's en aigua. L'agitació augmenta la superfície de contacte entre aigua i CMC, afavorint el procés de dissolució. Una agitació suficient pot evitar que el CMC s'aglomera i ajudar-lo a dispersar-se uniformement a l'aigua, augmentant així la solubilitat.
8. Condicions d'emmagatzematge i manipulació
Les condicions d'emmagatzematge i manipulació de CMC també afecten les seves propietats de solubilitat. Factors com la humitat, la temperatura i el temps d'emmagatzematge poden afectar l'estat físic i les propietats químiques de CMC, afectant així la seva solubilitat. Per mantenir la bona solubilitat de CMC, s'ha d'evitar l'exposició a llarg termini a altes temperatures i alta humitat, i l'embalatge s'ha de mantenir ben tancat.
9. Efecte dels additius
L'addició d'altres substàncies, com ara auxiliars de dissolució o solubilitzants, durant el procés de dissolució de CMC pot canviar les seves propietats de solubilitat. Per exemple, alguns tensioactius o dissolvents orgànics solubles en aigua poden augmentar la solubilitat de CMC canviant la tensió superficial de la solució o la polaritat del medi. A més, alguns ions o productes químics específics poden interactuar amb molècules CMC per formar complexos solubles, millorant així la solubilitat.
Els factors que afecten la màxima solubilitat de la carboximetil cel·lulosa sòdica (CMC) a l'aigua inclouen la seva estructura molecular, pes molecular, temperatura, valor de pH, força iònica, duresa de l'aigua, condicions d'agitació, condicions d'emmagatzematge i manipulació i la influència dels additius. Aquests factors s'han de considerar exhaustivament en aplicacions pràctiques per optimitzar la solubilitat de CMC i complir els requisits específics d'aplicació. La comprensió d'aquests factors és essencial per a l'ús i el maneig de CMC i ajuda a millorar els seus efectes d'aplicació en diversos camps.
Hora de publicació: 10-jul-2024