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Mizellen – Aufbau
Mizellen sind Strukturen, die entstehen, wenn ein Tensid auf Wasser trifft. Tenside sind spezielle Flüssigkeiten/Substanzen, die die Grenzflächenspannung zwischen zwei Flüssigkeiten verringern können. Es handelt sich um Aggregate aus amphiphilen Molekülen, die sich spontan zusammenlagern. Den Vorgang der Mizellbildung nennt man auch Selbstaggregation.
Mizellen können sich ab einer bestimmten Stoffkonzentration aus Tensidmolekülen, aufgrund der Neigung der Tenside zur Phasentrennung, bilden. Tenside sind spezielle Flüssigkeiten/Substanzen, die dafür eingesetzt werden, um zwei Flüssigkeiten, die sich nicht miteinander vermengen wollen, leichter zu vereinen. Es handelt sich somit um grenzflächenaktive Substanzen. Die bekanntesten Tenside sind Waschmittel.
Grenzflächenaktive Substanzen verringern die Grenzflächenspannung beziehungsweise die Oberflächenspannung zwischen zwei Flüssigkeiten. Dabei geht es um zwei Flüssigkeiten, die sich nicht miteinander vermengen, wenn man sie zusammen gibt.
Ein Beispiel dafür ist ein Öl-Wasser-Gemisch. Wenn du die beiden Substanzen zusammen gibst, setzt sich das Öl oben auf dem Wasser ab. Das Phänomen, dass die Ölteilchen zusammenbleiben und mit dem Wasser nur wenig im Kontakt stehen, nennt sich Grenzflächenspannung. Die Tenside ermöglichen, dass sich die beiden Flüssigkeiten vermischen können.
Tenside haben zwei wichtige Eigenschaften, die es ihnen erlaubt, ein Wasser-Öl-Gemisch zu vermengen. Sie besitzen einen lipophilen ("fettliebenden") Teil, bestehend aus Kohlenwasserstoffresten und einen hydrophilen ("wasserliebenden") Teil, als Molekül.
Mizellen sind üblicherweise wenige Nanometer groß. Sie haben in der Regel einen Durchmesser von 20 bis 50 Nanometern.
In unpolaren organischen Lösungsmitteln kommen Mizellen mit umgekehrter Orientierung vor, bei denen sich die hydrophilen Gruppen und eventuell eingeschlossene Wassertröpfchen im Inneren befinden. Diese Mizellen werden als inverse Mizellen bezeichnet.
In diesem Fall zeigen die hydrophoben Schwänze nach außen und die hydrophilen Köpfe nach innen. Die Mizellen können in organischen Lösungsmitteln nur so vorliegen, da diese Lösungsmittel kohlenstoffhaltige Substanzen wie zum Beispiel Öle sind, die die wasserliebenden Teile der Mizellen abstoßen würden. Neben der geometrischen Form als Kugel gibt es bei den Mizellen auch andere Formen, wie zum Beispiel Stäbchen oder Plättchen. Diese Formen sind abhängig von dem Größen- und Längenverhältnis von Kopf bis Schwanz.
Bildungsenergie
Die Bildung von Mizellen erfolgt durch ein thermodynamisches Gleichgewicht. Das thermodynamische Gleichgewicht fasst das mechanische, chemische und thermische Gleichgewicht zusammen. Die Voraussetzung ist dabei, dass sich nichts in der Umgebung wie Teilchenzahl, Druck oder Temperatur verändert. Von außen betrachtet, scheint es so als würde sich bei der Reaktion nichts mehr verändern. Jedoch laufen die Hin- und Rückreaktion gleichzeitig zum selben Maß ab.
Aufgrund dieses Gleichgewichts bilden sich Mizellen immer spontan. Die Mizellen bilden sich, wenn die Tensidmoleküle von den umliegenden Wassermolekülen freigesetzt werden. Das Wasser verteilt sich nun um die Mizellen herum, wobei die Mizellen, je nach dem um welche Umgebung es sich handelt, Öle oder Make-up Reste einschließen. Dadurch nimmt die Entropie zu.
Die Entropie wird als Maß für die Anordnungsmöglichkeiten von Teilchen definiert. Wenn die Entropie zunimmt, bedeutet das, dass das Maß der Unordnung steigt und es jetzt mehr Anordnungsmöglichkeiten für die Teilchen gibt.
Die Wärme (Enthalpie) der Mizellbildung lässt sich anhand dieser Formel beschreiben:
- n = Konstante, variiert zwischen 1 und 2 je nach Ladung der Mizellen
- ck = kritische Konzentration der Mizellenbildung
- T = Temperatur in Kelvin
- R = universelle Gaskonstante
- ΔHm = Mizellenbildungsenthalpie
Im Allgemeinen bezeichnet die Bildungsenthalpie die Energiemenge, die bei der Bildung einer Verbindung freigesetzt (exotherme Reaktion) oder verbraucht (endotherme Reaktion) wird.
Anwendung der Mizellen-Technologie
Mizellen gelten nach aktuellem Wissensstand als ungefährlich. Sie werden in verschiedenen Kosmetikprodukten verwendet, weil sie sowohl wasserlösliche als auch fettlösliche Rückstände von Make-up oder Schmutz entfernen können. Ein häufig verwendetes Produkt in diesem Zusammenhang ist das sogenannte Mizellenwasser.
Mizellenwasser fungiert aufgrund der amphiphilen Eigenschaft von Mizellen als Make-up-Entferner und Gesichtswasser in einem Produkt. Wenn das Mizellenwasser auf fettige Make-up Reste trifft, werden diese Schmutzpartikel im Inneren der Mizellen eingeschlossen. Dabei hat Mizellenwasser jedoch Vor- und Nachteile.
Der Vorteil ist, dass Mizellenwasser ohne viel Aufwand bei der Gesichtsreinigung bis in die tiefen Hautschichten reinigt. Daher ist es oftmals effektiver als normale Seife. Der Nachteil ist, dass einige Produkte bedenkliche Stoffe enthalten. Einige Produkte enthalten aggressive Tenside wie zum Beispiel Polyethylenglykolderivate (PEGs), Poloxamere oder Polysorbate.
Diese Substanzen können die Hautbarriere schwächen und die Haut somit anfälliger für UV-Strahlen machen. Besonders bei empfindlicher Haut können Rötungen entstehen. Eine weitere Substanz, die oft in Mizellenwasser vorkommt, ist Polyminopropylbiguanid (PHMB). Das ist ein bedenkliches Konservierungsmittel, das im Rahmen der europäischen Chemikaliengesetzgebung als "vermutlich krebserregend" eingestuft wird.
Auch Butylhydroxytoluol (BHT) ist ein Konservierungsstoff, der als Antioxidans verhindern soll, dass sich das Mizellenwasser durch den Kontakt mit Sauerstoff verändert. Es gibt jedoch den Verdacht, dass BHT wie ein Hormon wirkt, denn in einem Tierversuch beeinträchtigt es die Schilddrüsenfunktion.
Es empfiehlt sich aufgrund dieser bedenklichen Substanzen immer auf die Zutatenliste von Mizellenwasser zu schauen. Auch Naturkosmetik ist eine gute Wahl, weil oftmals Zucker oder Kokosfett als Tenside eingesetzt werden.
Mizellen - Das Wichtigste
- Mizellen sind Strukturen, die entstehen, wenn ein Tensid auf Wasser trifft.
- Es handelt sich um Aggregate aus amphiphilen Molekülen, die sich spontan zusammenlagern.
- Der Kopf von Mizellen ist hydrophil und richtet sich zu den benachbarten Wassermolekülen, während der Schwanz hydrophob ist und eine eigene Phase bildet.
- Mizellen haben in der Regel einen Durchmesser von 20 bis 50 Nanometern.
- Mizellen werden in verschiedenen Kosmetikprodukten verwendet, weil sie sowohl wasserlösliche als auch fettlösliche Rückstände von Make-up oder Schmutz entfernen können.
- Einige Kosmetikprodukte enthalten jedoch aggressive Tenside wie zum Beispiel Polyethylenglykolderivate (PEGs), Poloxamere oder Polysorbate.
Nachweise
- Moroi (2013). Micelles. Springer Science & Business Media
- Gelbart (2012). Micelles, Membranes, Microemulsions, and Monolayers. Springer Science & Business Media
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Häufig gestellte Fragen zum Thema Mizellen
Sind Mizellen schädlich?
Mizellen gelten nach aktuellem Wissensstand als ungefährlich.
Wie funktionieren Mizellen?
Mizellen werden in verschiedenen Kosmetikprodukten verwendet, weil sie aufgrund ihrer amphiphilen Eigenschaft sowohl wasserlösliche als auch fettlösliche Rückstände von Make-up oder Schmutz entfernen können. Ein häufig verwendetes Produkt in diesem Zusammenhang ist das sogenannte Mizellenwasser.
Sind Mizellen krebserregend?
Mizellen gelten nach aktuellem Wissensstand als ungefährlich und werden in verschiedenen Kosmetikprodukten wie zum Beispiel Mizellenwasser verwendet. Einige dieser Produkte enthalten aggressive Tenside wie zum Beispiel Polyethylenglykolderivate (PEGs), Poloxamere oder Polysorbate. Diese Substanzen können die Hautbarriere schwächen und die Haut somit anfälliger für UV-Strahlen machen. Eine Substanz, die oft in Mizellenwasser vorkommt, ist Polyminopropylbiguanid (PHMB). Das ist ein bedenklicher Konservierer, der im Rahmen der europäischen Chemikaliengesetzgebung als "vermutlich krebserregend" eingestuft wird.
Was ist das beste Mizellenwasser?
Es empfiehlt sich darauf zu achten, Mizellenwasser ohne aggressive Tenside wie zum Beispiel Polyethylenglykolderivate (PEGs), Poloxamere oder Polysorbate zu verwenden. Es sollte daher immer auf die Zutatenliste von Mizellenwasser geachtet werden. Auch Naturkosmetik ist eine gute Wahl, weil oftmals Zucker oder Kokosfett als Tenside eingesetzt werden.
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