О гидрофобных взаимодействиях в водных растворах поверхностно-активных веществ

Рис. 27. Схема расположения молекул поверхностно-активного вещества на поверхности раздела водный раствор — воздух (сверху). Кружком показана гидрофильная (полярная) насть молекулы, черточкой — гидрофобная (неполярная) а — концентрация молекул очень мала б — концентрация молекул на поверхности настолько велика, что они взаимодействуют друг с другом неполярными частями в — молекулы образовали плотный ыоно-молекулярный слой

Регулирование свойств дисперсных систем, играющих важную роль в производстве, строительстве, сельском хозяйстве — одна из основных задач современной коллоидной химии. Успешные результаты позволили наметить пути интенсификации коллоидных процессов, протекающих в водных дисперсиях, а также получить эффективные, прочные долговечные материалы, регулировать агрономические свойства почвы, структуру грунтов и др. Существенное значение имеет введение в систему различных добавок. Очевидно, одним из факторов, определяющих эффективность добавки, помимо ее состава, является природа поверхности дисперсной фазы, ее энергетическая неоднородноеть (макромозаичность). Наличие на поверхности гидрофильных и гидрофобных участков широко используется при интерпретации структурномеханических свойств дисперсных систем [1—5], при объяснении процесса смачивания водой [6], при выяснении роли гидрофобных взаимодействий в процессе адсорбции из растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) и их смесей твердыми адсорбентами [7]. [c.193]

Гидрофобные молекулы в водном растворе подвергаются сильному отталкиванию , в результате чего возникают долгоживущие структуры, а энтропия и энтальпия системы уменьшается. Согласно второму закону термодинамики, при таком уменьшении энтропии в системе возникают силы, направленные в сторону ее увеличения, что и приводит к значительному структурированию и образованию ассоциатов гидрофобных молекул. Размеры ассоциатов возрастают с увеличением размеров молекул, что уменьшает энтропию растворения и усиливает гидрофобное взаимодействие до тех пор, пока оно не сравняется по интенсивности с электростатическим (таков, например, механизм мицеллообразования в системах с ионогенными поверхностно-активными веществами). Таким [c.75]

О ГИДРОФОБНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ [c.239]

О гидрофобных взаимодействиях водных растворов поверхностно-активных веществ. Маркина 3. Н. Успехи коллоидной химии . М., Наука , 1973. [c.365]

Для адсорбции органических веществ из водных растворов должны применяться прежде всего углеродистые пористые материалы (различные типы активированных углей) либо органические синтетические сорбенты. Полярные гидрофильные материалы — глины, силикагели, алюмогель и гидраты окислов — для адсорбции веществ из водных растворов практически непригодны, так как энергия взаимодействия их с молекулами воды почти равна или превышает энергию адсорбции молеюул органических соединений. Однако, если в водном растворе молекулы или ионы образуют крупные ассоциаты как, например, ионы и молекулы синтетических поверхностно-активных веществ с длинными цепями углеводородных радикалов или ионы прямых красителей в присутствии минеральных солей, то энергия адсорбции таких ассоциатов или мицелл значительно превышает энергию связи молекул воды с поверхностью даже наиболее гидрофильных материалов. Поэтому синтетические поверхностно-активные вещества (моющие, эмульгаторы и т. п.), прямые красители и другие соединения, обладающие свойствами коллоидных электролитов, хорошо поглощаются из мицеллярных растворов не только гидрофобными сорбентами типа активированных углей и синтетических смол, но и кр(упнопористыми гидрофильными материалами, особенно гидратами окислов алюминия и железа. Последним для сорбции коллоидных ассоциатов следует отдать предпочтение, так как у самых крупнопористых обесцвечивающих углей марок ОУ лишь около 20% поверхности пор доступно для крупных мицелл синтетических моющих веществ, гуминовых кислот или прямых красителей, тогда как практически вся поверхность крупных пор свежеосажденных гидратов окислов алюминия и железа доступна для мицелл этих соединений. [c.99]

Приведенные здесь данные позволяют представить себе возможные механизмы взаимодействия полярных и гидрофобных цепей неионогенных ПАВ с оксидными адсорбентами. Но для понимания тех особенностей адсорбции, которые обусловлены сочетанием в одной молекуле неионогенных ПАВ как гидрофобных, так и гидрофильных цепей, необходимо исследование адсорбционных равновесий в системах полярный адсорбент — водный раствор типичных неионогенных ПАВ. Такими поверхностно-активными веществами являются оксиэтилированные яфиры нормальных алифатических спиртов. Адсорбция их из разбавленных водных растворов (при концентрации ниже ККМ,) измерялась на широкопористом силикагеле (КСК) с удельной поверхностью 90 м /г и иа хроматографическом оксиде алюминия с удельной поверхностью 80 м7г и объемом пор 0,295 см /г. Для правильного истолкования результатов измерений адсорбции неионогенных ПАВ на оксиде алюминия необходимо иметь в виду, что не все поры этого адсорбента [c.80]

Многообразие сосуществующих форм дифильных молекул поверхностно-активных веществ (ПАВ) в водном растворе, сложное взаимодействие их с водой обусловливают многие специфические свойства этих растворов. В пастоящее время большой интерес исследователей вызывают вопросы гидрофобных взаимодействий в водных растворах ПАВ и, в частности, вопросы мицеллообразования и солюбилизации, пред-став.ияющей собой по существу распределение олеофильного вещества между двумя фазами — водной средой и неполярными ядрами мицелл. [c.239]

Иная ситуация имеет место при проведении эксклюзионной хроматографии в водных средах. Из-за специфических особенностей многих разделяемых систем (белки, ферменты, полиэлектролиты и др.) и разнообразия применяемых сорбентов существует очень много вариаций состава подвижной фазы для подавления различных нежелательных эффектов [34, 35]. Общими приемами модификации является добавка различных солей и применение буферных растворов с определенным значением pH. В частности, поддержание рН=<4 дает возможность подавить слабую ионообменную активность силикагелей, обусловленную присутствием на их поверхности кислых силанольных групп. Требуемая ионная сила подвижной фазы достигается при концентрации буферного раствора 0,05-0,6 М оптимальную концентрацию подбирают экспериментально. Для предотвращения ионообменной сорбции катионных соединений наиболее часто используют такой активный модификатор, как тетраметиламмонийфосфат при рН=3. Однако при разделении некоторых белков могут проявляться гидрофобные взаимодействия, в свою очередь осложняющие эксклюзионный механизм разделения. Те же эффекты иногда проявляются и при работе с дезактивированными гидрофильными сорбентами. Для их устранения к растворителю добавляют метанол. Иногда в водную подвижную фазу вводят полярные органические растворители, полигликоли, кислоты, основания и поверхностно-активные вещества. [c.48]

Рассмотрим подробнее, какие типы взаимодействий могут возникать при образовании прочных межфазных адсорбционных слоев белков и полимеров. Проведенные исследования показывают, что прочность межфазных слоев поливинилового спирта и желатины уменьшается с повышением температуры и при добавлении салицилата натрия это означает, что основными типами связей, скрепляющих пространственную структуру, оказываются водородные связи. В случае глобулярных белков (вторая группа полимеров), у которых прочность межфазных адсорбционных слоев обусловлена в основном гидрофобными взаимодействиями, повышение температуры упрочняет возникающую структуру. Подобное влияние температуры и денатурирующих агентов наблюдалось и при исследовании объемного структурообразования в водных растворах рассмотренных полимеров. Таким образом, наблюдается полная аналогия механизмов образования прочных межфазных адсорбционных слоев и трехмерных (объемных) структур этих же высокомолекулярных поверхностно,-активных веществ. [c.53]

Лучшими адсорбентами из водных растворов являются активированные угли. Поверхностно-активные вещества, обладающие длинными углеводородными радикалами, отличаются большой энергией вандерваальсовского взаимодействия и поэтому могут адсорбироваться не только на углях (гидрофобных адсорбентах), но и на гидрофильных материалах. Ассоциация ионов или молекул ПАВ в мицеллы при концентрации растворов, превышающей ККМ, сопровождается частичной дегидратацией. Благодаря этому энергия адсорбции ПАВ (АРа.р) из мицеллярных растворов возрастает настолько, что становится довольно значительной даже на таких высоко гидрофильных сорбентах, как гидроокиси алюминия, железа или глины. [c.61]

Молекулы всех поверхностно-активных веществ (ПАВ) являются дифильными, т. е. независимо от деталей их строения состоят из двух резко отличающихся по характеру взаимодействия с водой частей — неполярного гидрофобного радикала и полярной гидрофильной группы. Растворение ПАВ в воде происходит главным образом за счет взаимодействия полярных групп их молекул с водой. Энергия взаимодействия неполярных участков молекулы ПАВ с водой невелика и в любом случае значительно меньше энергии вандерваальсовского притяжения углеводородных радикалов друг к другу. Под влиянием гидрофобного взаимодействия эти радикалы исключаются из структуры жидкой воды, тогда как гидрофильные группы, образуя с молекулами воды систему ион-дипольных или водородных связей, существенно влияют на структуру водного раствора. При достаточной длине неполярных радикалов или полярной и неполярной составных частей молекулы ПАВ оба эффекта — исключение из структуры жидкой воды углеводородных участков и образование систем связи гидрофильных участков с жидкой водой — протекают в основном независимо. Вследствие этого состояние молекул ПАВ в водном растворе определяется балансом противоположно направленных взаимодействий, или так называемым гидрофильно-липофильным балансом. [c.5]

В разбавленных водных растворах ассоциация органическил ионов-амфифилов обусловлена сольвофобными и особенно гидрофобными взаимодействиями (см. разд. 2.2.7 и 2.5) [399]. Амфифильные ионы, имеющие длинные неразветвленные углеводородные цепи, обладают ярко выраженными гидрофобными и гидрофильными свойствами, благодаря чему в довольно узком диапазоне концентраций, ограниченном критической концентрацией мицеллообразования (ККМ), они способны образовывать в растворах молекулярные ассоциаты, называемые мицеллами (см. рис. 2.12 в разд. 2.5). Именно мицеллы, а не сами по себе амфифильные ионы, могут изменять скорости и механизмы органических реакций в водных растворах поверхностно-активных веществ. В присутствии подходящего поверхностно-активного [c.370]

Метод основан на взаимодействии испытуемого поверхностно-активного вещества с индикатором с образованием окрашенного продукта, который располагается на границе раздела водной и органической фаз. В качестве гидрофобной фазы, в которой не растворяется окрашенный продукт, используют петролейный эфир. [c.94]

Вообще говоря, для стирки можно использовать разные средства в каких-то случаях подойдет и мыло, и сода, и стиральный порошок (а в полном отрыве от цивилизации можно попробовать стирку с древесной золой, которая, как известно, подщелачивает воду). Главное, чтобы выбранное моющее средство более или менее успешно выполняло две функции удаление частиц грязи с очищаемой поверхности и перенос их в раствор. Для этого мыло или стиральный порошок должны содержать в своем составе моющие вещества с молекулами- смывателями , имеющими гидрофобную ( водоотталкивающую ) и гидрофильную ( водолюбивую ) части. Первая будет взаимодействовать с поверхностью загрязненной ткани, а вторая — с водой частицы грязи перейдут в водный раствор вместе с моющими веществами. Такие вещества и получили название поверхностно-активных веществ (ПАВ). Типичные и самые распространенные ПАВ — это соли карбоновых кислот. [c.81]

Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Особую группу коллоидных электролитов составляют поверхностно-активные вещества. Это соединения, молекулы которых состоят из длинных углеводородных радикалов (Се—С18 — гидрофобная часть) и небольших полярных групп (гидрофильная часть). В сильно разбавленных растворах они находятся в виде молекул или ионов. При увеличении числа молекул ПАВ в растворе до критической концентрации мицеллообразования (ККМ) формируются более сложные агрегаты (мицеллы) за счет взаимодействия между гидрофобными участками молекул. В отличие от мицелл типичных коллоидных растворов они образуются за счет взаимодействия между углеводородными радикалами молекул ПАВ и не содержат твердой фазы. В водном растворе ПАВ устанавливается равновесие молекулы (ионы) г мицеллы. Поверхность мицелл гидрофилизируется в результате ориентации в водную фазу полярных групп молекул ПАВ. [c.121]

Поверхностно-активные вещества - зто, как правило, органические соединения, молекулы которых содержат атомные группы, сильно различающиеся по силе взаимодействия с растворителем, например с водой. Так, в молекулах ПАВ имеются лиофильные и лиофобные (обычно гидрофильные и гидрофобные) группы. Слабое взаимодействие с водой гидрофобных групп вызывает стремление молекулы перейти из водной среды в углеводородную. ги фофиЛьные группы, наоборот, удерживают молекулу в водной среде. Таким образом поверхностная активность молекулы обусловливается гидрофобными радикалами, а растворимость в воде - гидрофильными группами. Ионные ПАВ диссоциируЕот в воде на ионы, один иа которых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, поэтому они накапливаются в поверхностном слое, другие (противоионы) не обладают ею, поэтому они уходят в раствор. [c.15]

Поскольку энергия дисперсионного взаимодействия тем боль-ше, чем более многоэлектронными системами являются адсорбированные молекулы, дисперсионное взаимодействие молекул воды с углеродными структурами поверхности активных углей или с углеводородными сетчатыми структурами полимерных гидрофобных адсорбентов (полисорбов) гораздо слабее взаимодействия органических молекул, с углеродными сорбентами. Лишь незначительная часть молекул воды, контактирующих с поверхностью- активных углей (около 2-—3 %), взаимодействует с поверхностными кислородсодержащими ионогенными и другими гидрофильными функциональными группами, образуя с ними водородные связи. Поэтому гидрофобные адсорбенты наиболее эффективны при адсорбции органических веществ из водных растворов. Применение же гидрофильных адсорбентов с высокой [c.25]

Мицеллярный катализ оказывает сильное влияние на скорости реакций. Мицеллы — это агрегаты с большим содержанием молекул мыла или детергента, довольно рыхло связанные преимущественно за счет гидрофобных (неполярных) взаимодействий. При увеличении концентрации детергента в водном растворе происходит постепенное изменение физико-химических свойств раствора поверхностного натяжения, плотности, pH и электропроводности. Однако наступает такой момент, когда изменения перестают быть плавными и при небольшом увеличении концентрации детергента какое-либо из свойств раствора резко меняется. Концентрация детергента, при которой наступает такой скачок, называется критической концентрацией ми-целлообразования (ККМ). Мицеллы обычно образуются в водном растворе полярные и неполярные группы находятся соответственно на поверхности и внутри мицелл. Известны и обращенные мицеллы, т. е. агрегаты поверхностно-активных веществ в неполярных растворителях, в которых полярные и неполярные группы расположены соответственно внутри и на поверхности мицелл. За счет неполярных взаимодействий мицеллы связывают множество органических субстратов, что приводит к ускорению химических реакций (или порой к их замедлению). Катализируемые мицеллами реакции обычно протекают на поверхности мицелл. Более того, мицеллярный катализ носит определенные ферментоподобные черты например, кинетика мицеллярных процессов подчиняется уравнению Михаэлиса— Ментен, и катализ характеризуется заметной стереоспецифичностью. Все это указывает на то, что мицеллы можно использовать для моделирования ферментативного катализа [22]. [c.337]

В поверхностно-активных веществах (ПАВ) достаточно длинная углеводородная цепь, обладающая гидрофобными (водоотталкивающими) свойствами, связана с гидрофильной (любящей воду) группой. Такая молекула способна взаимодействовать с органиче ской и водной фазами системы. По такому же принципу построены молекулы мыла R— OONa. Гидрофильная группа погружена в воду, а гидрофобная выталкивается из воды (рис. 30). Благодаря такой ориентации молекул мыла на границе двух фаз поверхностное натяжение снижается, а смачивающая и пенообразующая способности мыльного раствора и, следовательно, его моющее [c.229]

Поверхностно-активные свойства веществ обусловлены ди-фильиостью (или амфифильностью) их молекул. Так, молекулы мыл и СМС имеют гидрофобный углеводородный хвост и гидро-филы1ую головку (диссоциирующую солевую, например карбонатную или сульфитную фуппировку, цвиттер-ионную фуппировку и т.п.). При этом за счет гидрофобно-гидрофильных взаимодействий в системах с водными растворами такие молекулы выстраиваются на поверхности раздела водный раствор/гидрофобная твердая или не смешивающаяся с водой жидкая фаза , ориентируя гидрофильные головки в сторону воды, а гидрофобный хвост — в сторону гидрофобной фазы (рис. 14.3). [c.267]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология