Поверхностная активность вещества и длина молекулы

Все многообразие зависимостей поверхностного натяжения от концентрации может быть представлено кривыми трех типов (рис. 43). Для поверхностноактивных веществ (ПАВ) характерны кривые типа 1. ПАВ менее полярны по сравнению с растворителем, обладают меньшим, чем растворитель, поверхностным натяжением. Интенсивность взаимодействия молекул растворителя с молекулами ПАВ меньше, чем молекул растворителя между собой. По отношению к воде, полярному растворителю, поверхностно-активными веществами являются органические соединения, состоящие из углеводородного радикала (гидрофобная или олеофильная часть) и полярной группы (гидрофильная часть) карбоновые кислоты, их соли, спирты, амины. Такое дифильное строение молекулы является характерным признаком ПАВ. Углеводородные цепи, не имеющие постоянного дипольного момента, гидрофобны, взаимодействуют с молекулами воды слабее, чем между собой, и выталкиваются на поверхность. Поэтому органические вещества, не обладающие полярной группой (например, парафины, нафтены), в воде практически нерастворимы. Полярные группы типа —ОН, —СООН, —NH и др. обладают высоким сродством к воде, хорошо гидратируются, и наличие такой группы в молекуле обусловливает растворимость ПАВ. Таким образом, растворимость ПАВ в воде зависит от длины углеводородного радикала (растворимость уменьшается с увеличением длины в гомологическом ряду). Например, карбоновые кислоты i — С4 неограниченно растворяются в воде растворимость кислот С5 — С12 заметно падает с ростом числа С-атомов, а при длине углеводородной цепи более i2 они практически нерастворимы. Увеличение длины углеводородного радикала молекулы ПАВ на одну СНа-группу приводит к увеличению поверхностной активности в 3,2—3,5 раза (это правило называется правилом Дюкло — Траубе). [c.205]

Поверхностно активные вещества широко применяют при электроосаждении металлов для получения плотных высококачественных осадков, обладающих блеском, мелкокристаллической структурой и т.д. Введение в электролит поверхностно активных веществ предотвращает образование на катоде шишек и дендритов, способствует коагуляции шлама, образующегося на аноде. Все многообразие применяемых поверхностно активных веществ можно разделить на три типа катионоактивные, анионоактивные и молекулярные. Многие из этих веществ содержат серу, азот и относятся к различным классам органических соединений. Существенное значение имеет структура поверхностно активных вещества. Так, например, активность алифатического ряда спиртов повышается по мере увеличения длины углеводородного радикала моно- и дикарбоновые кислоты обладают большей активностью, чем соответствующие спирты, а кислоты с большим числом полярных групп активнее кислот с меньшим числом полярных групп действие параизомеров фенола более эффективно, чем орто- и метаизомеров. Следовательно, чем больше число свободных пар электронов в органической молекуле, способных взаимодействовать с поверхностными атомами металла, тем большей активностью обладают эти вещества. [c.247]

К пенообразованию сильно влияет длина гидрофобной цепи молекулы поверхностно-активного вещества и степень ее разветвления. Для анионных поверхностно-активных веществ (сульфокислот) зависимость этих свойств от концентрации и состава сырья представлена на рис. 117—121. [c.338]

Неионогенные поверхностно-активные вещества. Производство неионогенных веществ началось с 30-х годов и в настоящее время достигло значительных размеров. В качестве исходного вещества, составляющего гидрофобную часть молекулы, можно использовать разнообразные соединения, способные реагировать с оксидом этилена и содержащие достаточно длинные цепи углеродных атомов (высшие спирты, карбоновые кислоты, алкилфенолы). В зависимости от этого неионогенные поверхностно-активные вещества классифицируют на следующие основные группы [c.292]

Поверхностно-активные вещества — это органические соединения, в молекулы которых входят одновременно полярная группа (например, ОН, СООН, МНа) и неполярная углеводородная цепь (рис. 25). Для большинства поверхностно-активных веществ характерно линейное строение молекул, длина которых значительно превышает поперечные размеры. Однако такая характеристика ПАВ является несколько ограниченной, так как лишена того содержания, которое вкладывается в этот термин в современной технической литературе. [c.55]

В табл. VII.14 приведены данные по влиянию [92] на растворимость и физическое состояние неионогенных поверхностно-активных веществ длины оксиэтиленовой цепи ири постоянной гидрофобной части молекулы. [c.445]

Найдем зависимость растворимости поверхностно-активного вещества в объеме водной фазы от длины углеводородной цепи молекул. Растворимость, т. е. концентрация насыщенного раствора, никогда не равна нулю, хотя и может быть весьма малой. Константа распределения вещества является, таким образом, конечной величиной и равна [c.51]

К модификациям несовершенного типа относятся аморфизированные кристаллические структуры, основные типы модификаций с искажениями, смешанные кристаллические модификации. При увеличении разницы в длине цепей смешиваемых молекул образуются гетерофазные системы, свойства которых отличаются от твердых растворов. На характерную особенность н-парафинов при фазовых переходах, проявляющуюся в модификационных превращениях кристаллической структуры в твердой фазе указывали авторы работ [156, 157]. Исследованиями установлено, что на кинетику кристаллизации сложной смеси парафинов доминирующее влияние оказывают индивидуальные нормальные парафины строго определенной молекулярной массы. При изучении бинарной смеси нормальных парафинов [158] было показано, что образование той или иной кристаллической модификации сложным образом определяется молекулярной массой и концентрацией смешиваемых компонентов, причем в процессе смешения образуются также промежуточные модификации смешанного типа. Изучались модификационные переходы в парафиновых смесях в растворах [159], а также в присутствии поверхностно-активных веществ [160, 161]. [c.143]

С ростом активности полярной части поверхностно-активного вещества, с изменением длины углеводородной части молекулы, а также при использовании вещества с ненасыщенными связями эффективность его действия усиливается. [c.154]

Предварительная работа. Для проведения опыта, имитирующего ориентацию молекул поверхностно-активных веществ в поверхностном слое жидкости, необходимо предварительно изготовить 25—30 специальных моделей молекул, способных плавать вертикально в воде. Для этой цели из обычной бумаги склеивают трубочку длиной около 10 см, диаметром 7—8 мм. Отверстие трубочки с одного конца заклеивают бумагой, к другому концу с помощью пицеина (сплав воска и канифоли в весовом соотношении 2 1) приклеивают несколько дробинок, так чтобы трубочка свободно плавала в воде в вертикальном положении. После этого трубочку высушивают и парафинируют, погружая ее в расплавленный раствор парафина. Перед парафинированием желательно окрасить подвод- [c.209]

Другая формулировка правила Дюкло — Траубе сводится к тому, что когда длина цепи жирной кислоты возрастает в арифметической прогрессии, поверхностная активность увеличивается в геометрической прогрессии. Подобное же отношение, должно соблюдаться при удлинении молекулы и для величины jA, поскольку поверхностная активность веществ при достаточно малых концентрациях пропорциональна удельной капиллярной постоянной. [c.126]

Все сказанное об ориентации молекул поверхностно-активного вещества на границе вода — воздух относилось к пленкам, полученным из дифильных молекул, очень мало растворимых в воде. Однако это же относится и к поверхностным пленкам растворимых веществ, образованных в результате адсорбции их молекул. Необходимо лишь помнить, что между количеством веществ на поверхности и в объеме всегда устанавливается известное равновесие. Кроме того, следует учесть, что поверхностные пленки растворимых поверхностно-активных веществ, благодаря сравнительно небольшой длине углеводородных радикалов их молекул, почти всегда бывают газообразными. [c.134]

Эмульгирующее действие как ионогенных, так и неионогенных поверхностно-активных веществ тем эффективнее, чем лучше сбалансированы полярные и неполярные части молекулы эмульгатора между обеими фазами эмульсии. Это значит, что дифильная молекула хорошего эмульгатора должна обладать сродством как к полярным, так и к неполярным средам. Только при этом условии молекулы эмульгатора не будут растворяться преимущественно в какой-нибудь одной 1 фаз и будут находиться на межфазной поверхности. Сбалансированность молекул эмульгатора а простейшем случае определяется, с одной стороны, длиной углеводородной цепи и с другой — сродством ионогенной или полярной группы к воде. [c.375]

Существует несколько типов моющих средств (детергентов). Общим признаком этих так называемых поверхностно-активных веществ (ПАВ) является сочетание в молекуле неполярной гидрофобной (водоотталкивающей) части (длинно- [c.379]

Сопоставляя вычисленное значение толщины слоя с длиной молекулы, известной из ее строения, можно сделать заключение об ориентации молекул поверхностно-активного вещества в адсорбционном слое. В большинстве случаев характерна вертикальная ориентация молекул на границе раздела фаз, и тогда толщина адсорбционного слоя б совпадет с длиной адсорбированной молекулы. [c.75]

Зная Гоо, молекулярный вес поверхностно-активного вещества М и его плотность (1, можно также определить толщину адсорбционного слоя 6, соответствующую осевой длине ориентированной молекулы, [c.59]

К неионогенным поверхностно-активным веществам относятся мыла с молекулами, не способными к ионизации. Они обычно содержат длинные углеводородные цепочки с несколькими полярными, но неионогенными группами, обусловливающими растворимость этих мыл. Наибольшее значение имеют неионогенные вещества, полученные при обработке окисью этилена спиртов, фенолов или карбоновых кислот по схеме [c.156]

Группировка атомов, образующая хвост головастика , обусловливает гидрофобность — ненависть к воде . Именно этим хвостом молекула поверхностно-активных веществ может примкнуть к поверхности тоже гидрофобных твердых частиц — сажи, парафина или влезть внутрь гидрофобной жидкости, например связующего. Гидрофобными группировками являются углеводородные радикалы при достаточно большой их длине. [c.20]

Некоторыми исследователями сделан вывод о возможности стабилизации эмульсий ненасыщенными слоями стабилизатора, представляющими собой подобие двумерного газа из ориентированных дифильных молекул. Ненасыиденность таких слоев, имеющая место и в латексных системах дала повод в данном случае усомниться в стабилизирующем действии структурно-механического фактора, тем более, что проведенные измерения не показали наличия структурной и даже просто повышенной вязкости оболочек из поверхностно-активных веществ на межфазной границе. Кроме того, показано, что стабильные эмульсии могут быть получены при помощи эмульгаторов (некаль, триэтаноламин), заведомо не способных давать механически прочные адсорбционные пленки. И, наконец, если бы устойчивость эмульсий обуславливалась только структурно-механическим фактором, невозможно было бы наблюдаемое в ряде экспериментов соблюдение известного правила электролитной коагуляции Шульце—Гарди. С. М. Леви и О. К. Смирновым обнаружено отсутствие в широких пределах связи между длиной углеводородного радикала молекулы эмульгатора и стабильностью коллоидной системы, что также говорит против объяснения устойчивости эмульсий только образованием на поверхности глобул механически прочного адсорбционного слоя. [c.12]

Стирка - физико-химический процесс, его главные "действующие лица" - поверхностно-активные вещества. Молекулы таких веществ состоят из двух частей - гидрофильной, т.е. имеющей сродство к воде, и гидрофобной, которая с водой не взаимодействует, зато охотно вступает в контакт с загрязняющими веществами, например с трудно отмываемыми жирами и маслами. Эти группы - гидрофильные и гидрофобные - находятся на разных концах длинной молекулы Такие молекулы прикрепляются своими гидрофобными концами к жирной поверхности, а гидрофильные торчат наружу, словно иголки у ежа. Вода эти "иголки" хорошо смачивает, она окружает такого "ежа", отрывает его от поверхности и уносит прочь. Примерно так действуют и мыло, и стиральный порошок. А чтобы поскорее удалить грязь с тКани или с наших рук, мы их трем губкой, щеткой, друг о друга... [c.34]

Моющие, или детергентные, присадки представляют собой поверхностно-активные вещества (ПАВ), в молекул е которых содержатся активные полярные группы (гидроксильные, карбоксильные, сульфоновые и др.), способные адсорбироваться на металлических поверхностях трущихся деталей механизмов, и тем самым препятствовать осаждению на них продуктов уплотнения — смолистых и углеродистых веществ. Для обеспечения хорошей растворимости детергентов в масле они должны иметь сравнительно длинную углеродную алкильную цепь (Сю и выше). [c.214]

Стирка — физико-.химический процесс, и главное действующее лицо в нем — поверхностно-активные вещества. У молекул эти.х веществ особое строение. Они. как говорят, дифильные. то есть содержат две разные группы гидрофильные, имеющие сродство к воде, и гидрофобные, отталкивающиеся от воды, но имеюпин сродство к органическим веществам, например к жи-ра.м. Эти группы находятся на разных концах длинной. молекулы. Такая молекула как бы составлена из двух частей — одна любит воду, а другая — органические вещества. Такие. молекулы хорошо адсорбируются на жирной поверхности, прикрепляясь к ней своими гидрофобными концами . При это.м все их гидрофильные концы торчат в разные стороны, как иголки у ежа. А так как они имеют сродство к воде, молекулы воды окружают такого ежа , отрывают частицу грязи от поверхности и уносят ее в воду. [c.44]

Деэмульгирующую способность неионогенных соединений можно легко регулировать, изменяя количество молекул присоединяемой окиси этилена, т. е. длину полпокспэтиленовой цепи. При удлинении оксиэтиленовой цепи растворимость поверхностно-активного вещества в воде увеличивается. [c.86]

Синтетические депрессоры представляют собой соединения, включающие один или несколько алифатических радикалов и полярные группы. При синтезе депрессорных присадок обычно получается смесь, содержащая молекулы одного класса, различающиеся прежде всего по молекулярной массе [175, 176]. Показано [177], что депрессорная активность поверхностно-активных веществ одного гомологического ряда по отношению к высокопарафинистым нефтяным фракциям изменяется по-раз-ному в зависимости от длины алкильной цепи. При этом, как правило, невозможно установление корреляции между параметрами фазовых переходов в НДС и депрес-сорной активностью поверхностно-активного вещества. Несмотря на это представляется возможным детализировать в некоторой степени механизм взаимодействия поверхностно-активных веществ с компонентами нефтяных систем, в частности рассмотреть изменение при этом структурообразования в них. [c.157]

При взаимодейств1щ поверхностно-активных вещести с водой молекулы их погружаются в воду своими гидрофильными группами, гидрофобная же углеводородная цепь (радикал) располагается выше уровня воды, т. е. как бы торчит из воды. Выталкивающее действие воды на гидрофобную часть молекул поверхностно-активных веществ способствует накоплению их в поверхностном слое жидкости. Опыт показывает чем длиннее углеводородный радикал, тем хуже данное вещество растворяется в воде, тем большая доля его находится в поверхностном слое и тем, следовательно, выше его адсорбируемость. За счет накопления поверхностно-активных веществ в поверхностном слое жидкости и нроис- [c.199]

Характерной особенностью всех поверхностно-активных веществ является то, что молекулы их содержат две части полярную гидрофильную группу, например ОН, СООН, ЫНг, и неполярлый углеводородный или ароматический радикал. Полярная группа обладает значительным электрическим моментом диполя и хорошо гидратируется.. Эта группа и определяет сродство поверхностно-активных веществ к воде. В отличие от полярной группы углеводородный радикал гидрофобен, т. е. понижает растворимость поверхностно-активных веществ в воде. При взаимодействии поверхностно-активных веществ с водой молекулы их погружаются в воду своими гидрофильными группами, гидрофобная же углеводородная цепь (радикал) располагается выше уровня воды, т. е. как бы торчит из воды. Выталкивающее действие воды на гидрофобную часть молекул поверхностно-активных веществ способствует накоплению их в поверхностном слое жидкости. Опыт показывает чем длиннее углеводородный радикал, тем хуже вещество растворяется в воде, тем большая доля его находится в поверхностном слое и, стало быть, выше его адсорбируемость. За счет накопления поверхностно-активных веществ в поверхностном слое жидкости и происходит -уменьшение поверхностного натяжения раствора. [c.354]

Как мы уже отмечали, молекулы поверхностно-активных веществ обычно дифильны, т. е. имеют полярную и неполярную часть. Полярной частью молекул поверхностно-активного вещества могут быть группы, обладающие достаточно большим дипольным моментом —СООН —ОН —NH2 —SH — N —NO2 —N S —СНО —SO3H. Неполярной частью молекулы поверхностно-активного вещества обычно являются алифатические или ароматические радикалы. Длина углеводородного радикала сильно сказывается на поверхностной активности молекулы. Дюкло, а затем Траубе, изучая поверхностное натяжение водных растворов гомологического ряда предельных жирных кислот, нашли, что поверхностная активность этих веществ на границе раствор — воздух тем выше, чем больше длина углеводородного радикала, причем в среднем она увеличивается в 3,2 раза на каждую группу СНг-Это легко доказывается тем, что изотермы поверхностного натяжения для гомологического ряда жирных кислот почти полностьк> совмещаются, если при переходе от одного члена ряда к следующему изменить масштаб значений на оси концентраций в 3,2 раза. [c.126]

В заключение отметим, что адсорбция жирных кислот и ряда других по-вер.чностно-активных веществ из их растроров в неполярных жидкостях может приводить, к формированию на поверхности твердых тел граничных полимолекулярных слоев толщиною 0,05—0,5 к.км. Как показали Б. В. Дерягин с сотр. и Г И. Фукс с сотр,, механические свонствг таких слоев отличаются от свойств объемных слоев раствора и зависят от структуры и молекулярного веса молекул поверхностно-активного вещества. Было также показано, что толщина граничного слоя растворов жирных кислот к гексане или бензоле является линейной функцией длины углеводородного радикала, а температура плавления> этого слоя (снижение механических свойств до значения свойств объема раствора) зависит от температуры плавления соответствующих поверхностно-активных веществ. Граничные слои обеспечивают устойчивость дисперсных систем в неполярных жидкостях и играют важную роль в действии смазочных масел. [c.143]

В работах Симха, Эйриха, Фриша и многих других исследователей было показано, что достаточно длинные и гибкие молекулы поверхностно-активных веществ и полимеров способны адсорбироваться на поверхности твердого тела своими отдельными звеньями. При этом большая часть концов цепей или петель, образуемых адсорбированными молекулами, находится в Дисперсионной среде и может совершать микроброуновское движение (рис. IX, 9а), что обусловливает стабилизацию системы. Согласно Овербеку, стабилизация коллоидных частиц в этом случае происходит в результате отталкивания друг от друга гибких участков цепных молекул, торчащих в среду. [c.285]

Шелудко и Эксерова (1961 г.) и Дюйвис (1962 г.) провели точные исследования толщины черной пленки, полученной из растворов поверхностно-активных веществ, и подтвердили результаты предыдущих исследований. Было найдено, что тончайшая пленка, полученная из раствора олеата натрия, имела толщину 40 А, в то время как толщина пленки, полученной из растворов смачивателей ОП-7 и ОП-20, составляла 85 и 100 А соответственно- Толщина этих пленок примерно в два раза больше длины молекулы поверхностно-активного вещества. Следует заметить, что такая малая толщина получается только при достаточной концентрации электролита в растворе. Если содержание электролита слишком мало, то образуются более толстые пленки, причем их равновесная толщина уменьшается постепенно с увеличением содержания электролита в полном соответствии с теорией ДЛФО. [c.389]

Для того чтобы ПАВ было способно образовывать мицеллы, оно должно удовлетворять двум требованиям — с одной стороны, (/иметь достаточно большой углеводородный радикал, снижающий / растворимость в воде, а, с другой - /обладать достаточно сильной полярной группой, способствующей его растворимости. Этому требованию удовлетворяют не все поверхностно-активные вещества. Например, для гомологического ряда алифатических спиртов ми-целлообразование вовсе не характерно. При этом для соединений с числом углеродных атомов меньше 7 мицеллообразованию мешает малая длина углеводородного радикала, а для более высоких гомологов — сравнительно низкая гидрофильность полярной группы. Известно также, что для многих коллоидных ПАВ, например, для оксиэтилированных спиртов, независимо от числа оксиэтиле-новых групп, т. е. от полярности гидрофильной части молекулы, мицеллообразование становится возможным лишь при Длине углеводородного радикала, превышающей 7—8 углеродных атомов. [c.400]

Поверхностно-активные вещества де.пятся на две большие подгруппы 1) истинно растворимые в воде и 2) мицеллярные коллоиды, ПАВ первой подгруппы представляют собой дифильные молекулы с короткими углеводородны.ми радикалами, а ПАВ второй подгруппы — дифильные молекулы с длинными углеводородными радикалами, малорастворимые в воде. [c.300]

Коллоидные поверхностно-активные вещества. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), согласно Ребиндеру, делятся на две группы истинно растворимые в воде и коллоидные. К первой группе относятся вещества с короткой углеводородной цепью, которые являются лишь слабыми смачивателями и пенообразователями. Они не обладают стабилизирующим, солюбилизирующим и мою-И1ИМ действиями. Молекулы второй группы ПАВ отличаются высокой полярностью гидрофильных групп и достаточной длиной углеводородных радикалов. Растворы этих ПАВ проявляют необычные физические свойства. В разбавленных растворах они ведут себя [c.244]

Ионогенные вещества делятся на два основных класса. Если длинная цепочка (углеводородная часть) молекулы с низким сродствол к дисперсионной среде входит в состав аниона, образующегося в водном растворе, соединение относят к анионактивным веществам. Типичным анионным поверхностно-активным веществом является стеарат натрия, образующий в водном растворе ионы Ма и С17Нз5СОО (длинная цепочка). Поверхностную активность определяет анион. Соответственно катионактивные вещества образуют в водных растворах катионы, содержащие длинную цепочку — углеводородный радикал. Примером ПАВ этого класса может служить хлорцетилпиридин. [c.59]

Обладающая значительным дипольным моментом гидрофильная группа (—СООН, —ОН, —ЫНг, -5Н, —СЫ, —ЫОг, —N08, —СНО, —8О3Н) обусловливает сродство ПАВ к воде и твердому телу. Наличие гидрофобного углеводородного радикала объясняет пониженную растворимость этих соединений. Неполярной частью молекулы ПАВ обычно являются алифатические или ароматические радикалы. Длина углеводородного радикала сильно сказывается на поверхностной активности вещества. Согласно правилу Дюкло — Траубе поверхностная активность гомологического ряда предельных жирных кислот возрастает с увеличением массы молекулы кислоты и длины углеводородного радикала, в среднем она увеличивается в 3,2 раза на каждую группу СИг. [c.257]

Ко второй группе относятся вещества, поверхностно-активные на границе двух несмешивающи.хся жидкостей или на твердых поверхностях раздела, но не образующие структур ни в объеме раствора, ни в поверхностных слоях. Адсорбируясь и тем самым понижая свободную поверхностную энергию жидкости или твердого тела, они облегчают процесс образования новых поверхностей, т. е. диспергирование в данной среде. Адсорбируясь на твердых поверхностях, поверхностно-активные вещества второй группы могут резко изменять молекулярную природу твердой повер.хности. В результате такой ориентированной адсорбции поверхностно-активных веществ происходит гидрофобизация первоначально гидрофильных твердых поверхностей. Эффект гидрофобизации усиливается химической связью — фиксацией полярных групп молекул поверхностно-активного вещества на соответствующих участках твердых поверхностей. Длинные углеводородные цепи, ориентированные наружу, вызывают несмачиванне такой поверхности водой или избирательное вытеснение воды с иоверхности неполярной жидкостью. [c.193]

Поверхностно-активные вещества в растворах часто образуют коллоидные ассоциаты, т е. они имеют тенденцию образовывать мицеллы - агрегаты из длинноцепочечных дифильных молекул или ионов ПАВ, образующиеся самопроизвольно в их растворах при определенной концентрации, зависящей от природы полярной группы и особенно от длины цепи молекулы. Существует сравнительно узкая область концентраций, ниже которой мицеллы практически не образуются, тогда как при более высокой концентрации добавленное ПАВ образует мицеллы. ККМ, определяется как концентрация ПАВ, при которой в его растворе возникает большое число мицелл, находящихся в термодинамическом равновесии с молекулами (ионами) индивидуальных ПАВ. При концентращга ПАВ выше ККМ резко изменяется ряд свойств раствора. [c.54]