Hidrotoplar, yağların ve diğer hidrofobik bileşiklerin suyla daha iyi karışmasını sağlayan küçük organik tuz molekülleridir.
Hidrotoplar, ürünlerin çözünürlüğünü arttırdığından, aynı zamanda yüzey aktif maddeler olarak kabul edilirler.
Bir hidrotop, hidrofobik bileşikleri sulu çözeltilerde misel çözünürlüğünden başka yollarla çözen bir bileşiktir.
Tipik olarak, hidrotoplar bir hidrofilik kısım ve bir hidrofobik kısımdan (yüzey aktif maddelere benzer) oluşur, ancak hidrofobik kısım genellikle kendiliğinden toplanmaya neden olmak için çok küçüktür.
Hidrotoplar, üzerinde kendiliğinden kümeleşmenin kendiliğinden oluşmaya başladığı kritik bir konsantrasyona sahip değildir (kritik bir misel konsantrasyonuna (cmc) ve kritik bir kesecik konsantrasyonuna (cvc) sahip misel ve vezikül oluşturucu yüzey aktif maddeler için olduğu gibi).
Bunun yerine, bazı hidrotoplar, kademeli olarak kümelenme boyutunu artırarak adım adım kendi kendine kümelenme sürecinde toplanır.
Bununla birlikte, bir çözündürücü eklenmedikçe, birçok Hidrotop kendi kendine toplanmıyor gibi görünmektedir.
Hidrotop örnekleri arasında üre, tosilat, kümensülfonat ve ksilensülfonat yer alır.
Hidrotopi terimi ilk olarak Carl Neuberg tarafından, çeşitli organik asitlerin oldukça yüksek konsantrasyonlarda alkali metal tuzlarının eklenmesiyle bir çözünen maddenin çözünürlüğündeki artışı tanımlamak için ortaya atılmıştır.
Bununla birlikte, bu terim, literatürde, çözünmeyen bileşikleri çözebilen sıvı veya katı misel oluşturmayan maddeleri belirtmek için kullanılmıştır.
Geleneksel Neuberg'in hidrotopik tuzlarının (proto-tip, sodyum benzoat) kimyasal yapısı genellikle iki temel kısımdan oluşur, bir anyonik grup ve bir hidrofobik aromatik halka veya halka sistemindedir.
Anyonik grup, hidrotopik bir madde için ön koşul olan yüksek suda çözünürlüğün sağlanmasında rol oynar.
Anyon veya metal iyonunun tipinin fenomen üzerinde küçük bir etkisi olduğu görüldü.
Öte yandan, hidrofobik kısmın düzlemselliği, hidrotopik çözünürlük mekanizmasında önemli bir faktör olarak vurgulanmıştır.
Bir hidrotop oluşturmak için, aromatik bir hidrokarbon çözücüsü sülfonlanarak aromatik bir sülfonik asit oluşturulur.
Hidrotop daha sonra bir baz ile nötralize edilir.
Katkı maddeleri, belirli bir çözücü içinde bir çözünenin çözünürlüğünü artırabilir veya azaltabilir.
Çözünürlüğü artıran bu tuzlara, çözünende "tuz", çözünürlüğü azaltan tuzlara ise çözünende "tuz" denir.
Bir katkı maddesinin etkisi, hidrotopun suyun yapısı üzerindeki etkisine veya hidrotopun çözücü su molekülleri ile rekabet etme kabiliyetine çok bağlıdır.
Son derece nemli bir bölge olan Batı Afrika'da, toprak suyu bilgisi, gelişmiş su kaynakları planlaması ve gıda güvenliği için hidrolojik ve meteorolojik modellemede hayati bir rol oynamaktadır.
SMOS ve MetOp gibi yakın zamanda ve yaklaşmakta olan uydu misyonları, toprak neminin bölgesel olarak gözlemlenmesi için umut vaat ediyor.
Uyduların çözünürlüğü nispeten kabadır (>100 km 2 ), bu da Hydrotope ile birlikte kalibrasyon ve doğrulama amaçları için büyük ölçekli toprak nemi bilgisine olan ihtiyacı beraberinde getirir.
Hidrotoplara dayalı bir toprak nemi numune alma protokolü ortaya koyduk.
Hidrotoplar, kendi içinde tutarlı hidrolojik davranış gösteren peyzaj birimleri olarak tanımlanır.
Bu hidrotop analizi aşağıdaki şekillerde yardımcı olur:
1) genel piksel varyansının azaltılması yoluyla istatistiksel olarak güvenilir doğrulama sağlayarak,
2) örnekleme yanlılığı olasılığını azaltarak, temel doğruluk için örnekleme şemalarını geliştirerek.
Örnek bir uygulama olarak, Volta Havzası içinde hem kuru hem de ıslak dönemlerde farklı nem rejimlerine sahip üç konumdan veri sunuyoruz.
Sonuçlar, genel nem durumuna bağlı olarak, toprak neminin toplam piksel varyansında farklı seviyelerde azalma elde edildiğini göstermektedir.
Farklı hidrotop birimleri arasındaki ayrım ile ilgili olarak, Hydrotope, orta nem koşulları altında, farklı hidrotop birimleri arasındaki ayrımın en yüksek olduğu, aşırı kuru veya ıslak koşulların ise mekansal toprak nemi dağılımı üzerinde homojenleştirici bir etkiye sahip olma eğiliminde olduğu gösterilmiştir.
Bu makale, iyi tanımlanmış hidrotop birimlerinin, kolayca uygulanabilen piksel ölçekli toprak nemi ortalamalarında bir gelişme sağladığını doğrulamaktadır.
Hidrotop örnekleri:
Sodyum naftalinsülfonat ("sülfonat" ile biten herhangi bir tuz)
Disodyum lauret sülfosüksinat ("sülfosüksinat"ta bulunan herhangi bir tuz)
Hidrotop Uygulamaları:
Hidrotoplar, daha konsantre yüzey aktif madde formülasyonlarına izin vermek için temizlik ve kişisel bakım ürünü formülasyonlarında endüstriyel ve ticari olarak kullanılmaktadır.
ABD'de yılda yaklaşık 29.000 metrik ton üretilir (yani üretilir ve ithal edilir).
Avrupa ve Avustralya'da yıllık üretim (artı ithalat) sırasıyla yaklaşık 17.000 ve 1.100 metrik tondur.
Hidrotop içeren yaygın ürünler arasında çamaşır deterjanları, yüzey temizleyiciler, bulaşık deterjanları, sıvı sabunlar, şampuanlar ve saç kremleri bulunur.
Formülü stabilize etmek, viskoziteyi ve bulanıklık noktasını değiştirmek, düşük sıcaklıklarda faz ayrılmasını azaltmak ve köpürmeyi sınırlamak için %0,1 ila %15 arasındaki konsantrasyonlarda kullanılan birleştirme maddeleridir.
Adenozin trifosfatın (ATP) normal fizyolojik konsantrasyonlarda proteinlerin kümelenmesini önlediği ve klasik bir hidrotop tahlilinde yaklaşık olarak sodyum ksilen sülfonattan daha etkili olduğu gösterilmiştir.
ATP'nin hidrotop aktivitesinin, hücrelerde bir "enerji para birimi" olarak Hidrotop aktivitesinden bağımsız olduğu gösterildi.
Ek olarak, biyolojik hidrotop olarak ATP işlevi, doğal koşullara yakın koşullar altında proteom çapında gösterilmiştir.
Bununla birlikte, yakın tarihli bir çalışmada, ATP'nin hidrotopik yetenekleri sorgulanmıştır, çünkü Hidrotop, Hidrotop trifosfat parçası nedeniyle şiddetli tuzlanma özelliklerine sahiptir.
Hidrotopun çevresel hususları:
Oktanol-su bölme katsayısı <1.0 olduğundan hidrotoplar düşük bir biyobirikim potansiyeline sahiptir.
Çalışmalar hidrotopların çok hafif uçucu olduğunu ve buhar basınçlarının <2.0x10-5 Pa olduğunu bulmuştur.
Aerobik olarak biyolojik olarak parçalanabilirler.
Aktif çamurun ikincil atık su arıtma prosesi yoluyla uzaklaştırılması >%94'tür.
Balıklar üzerinde yapılan akut toksisite çalışmaları, LC50 >400 mg aktif bileşen (ai)/L gösterir.
Daphnia için EC50 >318 mg ai/L'dir.
En hassas tür, 230–236 mg ai/L aralığında EC50 değerleri ve 31–75 mg ai/L aralığında Gözlenmeyen Etki Konsantrasyonları (NOEC) ile yeşil alglerdir.
Suda Öngörülen Etkisiz Konsantrasyon (PNEC) 0.23 mg ai/L olarak bulundu.
Öngörülen Çevresel Konsantrasyon (PEC)/PNEC oranı < 1 olarak belirlenmiştir ve bu nedenle ev tipi çamaşır ve temizlik ürünlerindeki Hidrotopların çevresel bir sorun olmadığı belirlenmiştir.
Hidrotopun insan sağlığına etkisi:
Tüketicilere yönelik toplu maruziyetlerin (doğrudan ve dolaylı deri teması, yutma ve soluma) 1.42 ug/Kg vücut ağırlığı/gün olduğu tahmin edilmektedir.
Kalsiyum ksilen sülfonat ve sodyum kümen sülfonatın hayvanlarda geçici, hafif göz tahrişine neden olduğu gösterilmiştir.
Çalışmalar, hidrotopların mutajenik, kanserojen veya üreme toksisitesine sahip olduğunu bulmamıştır.