ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Молекулярное строение, основные свойства и классификация поверхностно-активных веществ из "Практикум по коллоидной химии поверхностно-активных веществ" Поверхностно-активными веществами (ПАВ) называются вещества, положительно адсорбирующиеся на поверхности раздела фаз, т. еУ образующие на ней адсорбционный слой с повышенной концентрацией и снижающие избыток поверхностной энергии. [c.5] Такое определение ПАВ является весьма общим. Любое вещество в газообразном или растворенном состоянии может проявлять повер/ностную активность на подходящей поверхности разделав В более узком, обычно принятом смысле этого термина к ПАВ относят органические вещества, молекулы которых состоят из двух асимметрично расположенных частей, резко различающихся по молекулярной природе и свойствам, — полярной группы и неполярного (или слабополярного) углеводородного радикала. Таковыми являются, например, жирные спирты и амины, карбоновые кислоты и их соли, разнообразные по составу и строению синтетические ПАВ. [c.5] Полярная группа (—ОН, —ЫНг, —СООН, —ОЗОзЫа, —ЗОзЫа и др.) служит носителем дипольного момента, обладает более или менее интенсивным молекулярно-силовым полем и проявляет способность к гидратации, т. е. сообщает молекуле гидрофильные свойства. [c.5] Углеводородный радикал (в простейшем случае прямая насыщенная алкильная цепочка) имеет дипольный момент, равный нулю или близкий к таковому, и проявляет гидрофобные свойства, т. е. практически не имеет молекулярного сродства к воде. Вместе с тем он проявляет сродство к близким по полярности фазам — углеводородам и другим нерастворимым или слаборастворимым в воде органическим соединениям (маслам). [c.5] Таким образом, молекулы типичных ПАВ, сочетая в себе одновременно полярные и неполярные свойства, являются д и ф и л ь и ы м и, т. е. проявляют сродство к воде (гид-рофильность) и к маслам (олеофильность, или липофиль-ность). Другими словами, в молекулах типичных ПАВ сочетаются две противоположные тенденции. Нерастворимый в воде углеводородный радикал стремится выйти в близкую по полярности фазу, выталкивается из воды. Этому способствует интенсивное взаимное притяжение полярных молекул воды друг к другу (силы когезии воды). Эти силы значительно больше, чем силы взаимодействия между углеводородными радикалами и молекулами воды. Полярная же группа определяет обратную тенденцию — растворимость ПАВ в воде. [c.6] Дифильный характер молекул типичных ПАВ обусловливает два близких по природе явления 1) адсорбцию ПАВ на различных поверхностях раздела 2) возможность агрегации молекул (ионов) ПАВ в растворах с образованием коллоидных частиц — мицелл. Оба процесса протекают самопроизвольно и носят о р и е н т а ц ионный характер, т. е. сопровождаются определенной ориентацией асимметричных молекул ПАВ в адсорбционных слоях или в мицеллах, обеспечивающей уменьшение энергии Гиббса системы. [c.6] Адсорбция. Различают два вида адсорбции дифильных молекул. На границах раздела вода — неполярная фаза (вода — воздух, вода — углеводород) адсорбция имеет, по определению П. А. Ребиндера, пассивный характер, так как происходит путем , выталкивания углеводородных радикалов нз водной фазы вследствие интенсивного взаимного притяжения полярных молекул воды. Носителем поверхностной активности при адсорбции из воды на границе с неполярной фазой служит углеводородный радикал. Уменьщение энергии Гиббса в этом процессе достигается такой ориентацией молекул ПАВ в адсорбционном слое, при которой гидрофобная часть молекулы в большей или меньшей степени переходит в неполярную ф аз у, полярная группа остается в воде (йр я м а я ориентаЙ . Такая адсорбция является неспецифической, для нее характерно подчинение правилу Дюкло — Траубе. [c.6] Хемосорбционное закрепление полярных групп на твердой поверхности приводит к обратной ориентации молекул ПАВ, при которой углеводородный радикал обращается в водную фазу. Обусловленное этим возрастание поверхностной энергии с избытком компенсируется энергией возникающей химической связи. [c.7] К рассмотренному случаю примыкает и адсорбция ПАВ из углеводородной среды на границе с водной фазой. [c.7] При этом углеводородные радикаль , слипаясь за б ван-дер-ваальсовых сил, образуют внутреннюю углеводородную часть (ядро) мицеллы, а полярная группа обращается в водную фазу. В результате каждая мицелла — это как бы ультрамикрокапелька углеводорода, заключенная в оболочку из гидратированных полярных групп. [c.7] Возникающие выше ККМ термодинамически устойчивые, но двухфазные ультрамикрогетерогенные системы представляют собой пример лиофильных дисперсных систем. [c.7] Помимо обычных мыл — щелочных солей средних и высших жирных кислот — к коллоидным ПАВ относится большое число веществ (синтетических и природных), близких к ним по строению молекул и проявляющих сходные физикохимические и технологические свойства. [c.9] Особую группу образуют появившиеся в последнее время соли сульфатов оксиэтилированных соединений (например, сульфаты оксиэтилированных спиртов К0(СН2СН20) 50зМе) — вещества, выгодно сочетающие свойства ионогенных и неионогенных ПАВ. [c.11] Коллоидные ПАВ обладают, как правило, высокдй поверхностной активностью и способны значительно понижать поверхностное натяжение уже в очень разбавленных растворах благодаря адсорбции и определенной ориентации молекул на поверхности раздела фаз. Важной количественной характеристикой этого явления служит работа адсорбции (адсорбционный потенциал). [c.11] Набота адсорбции — это работа, которую совершает система при обратимом изотермическом процессе переноса растворенного вещества из объема раствора в поверхностный слой. Величина работы адсорбции, отнесенная к 1 молю адсорбированного вещества, называется адсорбционным потенциалом. Другими словами, адсорбционный потенциал — это выигрыш энергии, который достигается при адсорбции 1 моля ПАВ. [c.11] Здесь отношение А1кт по смыслу отвечает (при условии мономолекулярности адсорбции) степени заполнения адсорбционного слоя адсорбтивом в(0 = А/Ат)- Таким образом, уравнение (19) связывает поверхностное натяжение раствора со степенью насыщенности адсорбционного слоя. [c.16] Вернуться к основной статье