هيدروتروب

المُذيب المُساعد هو مركب يُذيب المركبات الكارهة للماء في المحاليل المائية بوسائل أخرى غير الذوبان المِذيلّي . يتكون المُذيب المُساعد عادةً من جزء مُحب للماء وجزء كاره للماء (على غرار المواد الفعالة سطحيًا )، ولكن الجزء الكاره للماء يكون صغيرًا جدًا بحيث لا يُسبب التجمع الذاتي التلقائي. لا يمتلك المُذيب المُساعد تركيزًا حرجًا يبدأ عنده التجمع الذاتي تلقائيًا (كما هو الحال في المواد الفعالة سطحيًا المُكوِّنة للمِذيلّات والحويصلات ، والتي لها تركيز حرج للمِذيلّات (CMC) وتركيز حرج للحويصلات (CVC)). بدلًا من ذلك، تتجمع بعض المُذيبات المُساعدة في عملية تجمع ذاتي تدريجية، مما يزيد حجم التجمع تدريجيًا. مع ذلك، لا يبدو أن العديد من المُذيبات المُساعدة تتجمع ذاتيًا على الإطلاق، إلا عند إضافة مُذيب. من أمثلة المُذيبات المُساعدة: اليوريا ، والتوسيلات ، وكومين سلفونات ، وزيلين سلفونات .

صاغ كارل نيوبيرغ مصطلح "التأثير المائي" في الأصل ^{[ 1 ] [ 2 ]} لوصف زيادة ذوبانية المذاب بإضافة تراكيز عالية نسبيًا من أملاح المعادن القلوية لأحماض عضوية مختلفة. مع ذلك، يُستخدم المصطلح في الأدبيات العلمية للإشارة إلى مواد غير مكونة للمذيلات، سواء كانت سائلة أو صلبة، قادرة على إذابة المركبات غير القابلة للذوبان.

يتكون التركيب الكيميائي لأملاح نيوبيرغ الهيدروتروبية التقليدية (النموذج الأولي: بنزوات الصوديوم ) عمومًا من جزأين أساسيين: مجموعة أنيونية وحلقة عطرية كارهة للماء أو نظام حلقي. تساهم المجموعة الأنيونية في تحقيق الذوبانية العالية في الماء، وهو شرط أساسي للمادة الهيدروتروبية. ويبدو أن نوع الأنيون أو أيون المعدن له تأثير طفيف على هذه الظاهرة. ^{[ 1 ]} من ناحية أخرى، تم التأكيد على أن استواء الجزء الكاره للماء عامل مهم في آلية الذوبان الهيدروتروبي. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

لتكوين مادة مساعدة على الاستخلاص، يتم سلفنة مذيب هيدروكربوني عطري، مما ينتج عنه حمض سلفونيك عطري . ثم يتم معادلته بقاعدة . ^{[ 5 ]}

قد تزيد الإضافات أو تقلل من ذوبانية المذاب في مذيب معين. تُسمى الأملاح التي تزيد الذوبانية "تُضيف الملح إلى" المذاب، بينما تُسمى الأملاح التي تقلل الذوبانية "تُخرج الملح من" المذاب. يعتمد تأثير الإضافة بشكل كبير على تأثيرها على بنية الماء أو قدرتها على منافسة جزيئات الماء في المذيب. ^{[ 6 ]} يمكن الحصول على قياس كمي مناسب لتأثير إضافة المذاب على ذوبانية مذاب آخر باستخدام معادلة سيتشيتو: ^{[ 7 ]}

${\displaystyle \log {\frac {S_{0}}{S}}=K\cdot C_{a}}$،

أين

S ₀ هي الذوبانية في غياب المادة المضافة

S هي الذوبانية في وجود المادة المضافة

C _a هو تركيز المادة المضافة

K هو معامل التمليح، وهو مقياس لحساسية معامل نشاط المذاب تجاه الملح.

تُستخدم المواد المُذيبة للسطح (الهيدروتوب) صناعيًا وتجاريًا في تركيبات منتجات التنظيف والعناية الشخصية، مما يسمح بتركيبات أكثر تركيزًا من المواد الفعالة سطحيًا. يُنتج في الولايات المتحدة الأمريكية حوالي 29,000 طن متري سنويًا (أي يُصنع ويُستورد). ^{[ 5 ]} ويبلغ الإنتاج السنوي (بالإضافة إلى الاستيراد) في أوروبا وأستراليا حوالي 17,000 و1,100 طن متري على التوالي. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

تشمل المنتجات الشائعة التي تحتوي على مواد مُذيبة للرطوبة منظفات الغسيل، ومنظفات الأسطح، ومنظفات غسل الأطباق، والصابون السائل، والشامبو، والبلسم. ^{[ 5 ]} وهي عوامل ربط، تُستخدم بتراكيز تتراوح من 0.1 إلى 15% لتحقيق استقرار التركيبة، وتعديل اللزوجة ونقطة التعكر، والحد من انفصال الطور في درجات الحرارة المنخفضة، والحد من الرغوة. ^{[ 9 ]}

ثبت أن الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) يمنع تكتل البروتينات عند التركيزات الفيزيولوجية الطبيعية، وأنه أكثر فعالية بحوالي عشرة أضعاف من سلفونات زيلين الصوديوم في اختبار الهيدروتروب الكلاسيكي. ^{[ 10 ]} كما ثبت أن نشاط الهيدروتروب لـ ATP مستقل عن نشاطه كـ"عملة طاقة" في الخلايا. ^{[ 10 ]} بالإضافة إلى ذلك، ثبتت وظيفة ATP كهيدروتوب بيولوجي على مستوى البروتينوم في ظروف قريبة من الظروف الطبيعية. ^{[ 11 ]} مع ذلك، في دراسة حديثة، تم التشكيك في قدرات ATP الهيدروتروبية نظرًا لخصائصه الملحية الشديدة بسبب جزء ثلاثي الفوسفات فيه. ^{[ 12 ]}

تتميز المواد الهيدروتروبية بانخفاض قدرتها على التراكم الحيوي ، حيث أن معامل توزيع الأوكتانول-الماء أقل من 1.0. ^{[ 5 ]} وقد وجدت الدراسات أن هذه المواد متطايرة بشكل طفيف للغاية، بضغط بخار أقل من 2.0 × 10⁻⁵ باسكال. ^{[ 5 ]} وهي قابلة للتحلل الحيوي هوائياً. وتتجاوز نسبة إزالتها عبر عملية المعالجة الثانوية لمياه الصرف الصحي باستخدام الحمأة المنشطة 94%. ^{[ 9 ]} وتشير دراسات السمية الحادة على الأسماك إلى أن تركيز LC50 يزيد عن 400  ملغم من المادة الفعالة/لتر. أما بالنسبة لدافنيا، فإن تركيز EC50 يزيد عن 318  ملغم من المادة الفعالة/لتر. وتُعد الطحالب الخضراء أكثر الأنواع حساسية، حيث تتراوح قيم EC50 فيها بين 230 و236  ملغم من المادة الفعالة/لتر، وتتراوح تراكيز عدم ملاحظة التأثير (NOEC) بين 31 و75  ملغم من المادة الفعالة/لتر. ^{[ 9 ]} وُجد أن تركيز عدم التأثير المتوقع في البيئة المائية (PNEC) هو 0.23  ملغم/لتر من المادة الفعالة. ^{[ 8 ]} وقد حُددت نسبة التركيز البيئي المتوقع (PEC) إلى تركيز عدم التأثير المتوقع (PNEC) بأنها أقل من 1، وبالتالي، فقد تقرر أن المواد الهيدروتروبية في منتجات الغسيل والتنظيف المنزلية لا تُشكل مصدر قلق بيئي. ^{[ 5 ] [ 8 ]}

قُدِّرَ إجمالي تعرض المستهلكين (عن طريق التلامس الجلدي المباشر وغير المباشر، والابتلاع، والاستنشاق) بـ 1.42  ميكروغرام/كيلوغرام من وزن الجسم/يوم. ^{[ 8 ]} وقد ثبت أن كبريتات زيلين الكالسيوم وكبريتات كومين الصوديوم تُسببان تهيجًا طفيفًا ومؤقتًا للعين لدى الحيوانات. ^{[ 9 ]} ولم تجد الدراسات أن المواد المُذيبة للطحال مُسببة للطفرات أو السرطان أو لها سمية تناسلية. ^{[ 9 ]}