Дифильные вещества

Рис. 10. Схема ориентации молекул дифильного вещества (нитробензол) на поверхности воды

Из правила П. Д. Ребиндера также следует, что дифильные молекулы поверхностно-активного вещества должны ориентироваться на границе раздела адсорбент — среда таким образом, чтобы полярная часть молекулы была обращена к полярной фазе, а неполярная часть — к неполярной. Воздух, если он является одной из фаз, можно считать неполярной фазой. Ориентацию молекул дифильных веществ, например, молекул жирной кислоты, на границе раздела между различными фазами поясняет схема, представленная на рис. VI, 1. [c.141]

Эмульгаторы стабилизируют эмульсии типа м/в благодаря ориентации своих дифильных молекул на меж-фазной границе углеводородной цепью в дисперсную фазу, а полярной гидратированной группой в воду. Этим же обуславливается действие таких эмульгаторов, как, например, поливиниловый спирт, казеин и др. Напомним, что дифильные вещества (например, жирные кислоты) это такие молекулы, которые могут ориентироваться на границе раздела фаз по-разному, в зависимости от природы веществ, составляющих данные фазы. При этом вода, как известно, полярна, а воздух, если он представляет одну из фаз, считают неполярной фа- [c.255]

При малых концентрациях эти ПАВ образуют истинные растворы, диспергируясь до отдельных молекул (или ионов). Однако с ростом концентрации двойственность свойств молекул таких дифильных веществ приводит к самоассоциации их в растворе, результатом чего является образование так называемых мицелл. [c.317]

Рис. 1. Ориентация поверхностно-активных молекул ди-фильного вещества в поверхностном слое. I—Условное изображение молекулы дифильного вещества а) / — неполярная группа, —полярная группа в) — гидратация молекулы поверхностно-активного вещества в воде (полярных жидкостях), 3 — гидратационная оболочка с) - сольватация той же молекулы в бензоле (неполярных жидкостях)

Следовательно, гидрофобные адсорбенты (уголь, тальк) лучше адсорбируют органические (дифильные) вещества из водных растворов, а гидрофильные адсорбенты (силикагель, глины) лучше адсорбируют их из неполярных и слабополярных жидкостей. [c.277]

Подобное уравнивание, или сглаживание , разности полярностей в межфазной поверхности разрыва возможно, когда полярность третьего компонента оказывается промежуточной между полярностями двух других компонентов, образующих контактирующие фазы. Особенно полное сглаживание полярностей происходит при адсорбции дифильных веществ, молекулы которых имеют резко различающиеся по полярности участки. Таковы органические ПАВ, способные скомпенсировать разность полярностей между водой и любой (жидкой или твердой) углеводородной фазой, обычно называемой для краткости маслом . Молекулы ПАВ при этом ориентируются полярной группой в воду, а углеводородной цепью — в сторону масла (рис. П1— [c.87]

Один из наиболее простых методов повышения адгезии полиэтилена к металлу состоит в нанесении на поверхность металла мономолекулярного слоя жирной кислоты [96—98]. Для этого пользуются широко известным методом Лэнгмюра — Блоджет. Мономолекулярные слои дифильных веш еств можно наносить иа поверхность и механохимическим способом, заключаюш,имся в полировке поверхности металлов пастами на основе соответ-ствуюш их дифильных веш еств и абразивного порошка. Бо.лее простой способ нанесения мономолекулярных слоев на поверхность металла заключается в применении растворов дифильных веществ. Например, можно нанести слои стеариновой или олеиновой кислот, окуная образцы в растворы этих кислот [99, 119, 138]. [c.378]

Равновесные системы и необратимые процессы. Известно несколько систем, в которых одна из фаз в соответствии с условиями истинного термодинамического равновесия выделяется в виде частиц или доменов определенного размера и числа. Яркий пример таких систем — растворы дифильных веществ, включающих как низкомолекулярные ПАВ [69], так и дифильные полимеры [69, 70] в этих системах образуются мицеллы. Аналогичное явление происходит при микрофазовом разделении в блоксополимерах, в которых равновесие может быть заморожено , когда материал переходит в твердое состояние из расплава или при испарении раствора [70, 71]. Другой пример —самопроизвольное эмульгирование некоторых содержащих кислотные группы сополимеров в водных растворах щелочи [72 ]. Во всех указанных системах, рост частиц сверх определенного размера ограничен, поскольку в результате этого часть добавленных молекул оказывается в энергетически невыгодном состоянии. Достижение равновесия возможно только вследствие достаточно высокой подвижности или растворимости разделяющихся фаз, допускающих такое разделение. [c.163]

В последнее время синтезирован ряд дифильных веществ, обладающих ценными стабилизирующими свойствами эти вещества применяются как моющие средства или как добавки к эмульсиям, золям, суспензиям, значительно изменяя их свойства в сторону, необходимую для тех или иных нужд производства. Они получили название вспомогательных средств (веществ) или детергентов. [c.22]

Особого вида мицеллы возникают при растворении некоторых дифильных веществ, например, мыл в воде. Обычное мыло — (натриевая соль олеиновой кислоты), в разбавленных растворах диссоциирует на ионы натрия и кислотные радикалы. Последние при увеличении концентрации, сближаясь своими неполярными группами, объединяются в сферические или пластинчатые образования, несущие заряд составляющих их ионов, вблизи которых распределяются противоположные ионы, создающие противоионный слой. В результате образуется мицеллярная система, по своим основным свойствам идентичная с коллоидными (рис. 5). При разбавлении [c.31]

Молекулы высокомолекулярных органических веществ в большинстве случаев включают в свою цепочку как гидрофильные, так и гидрофобные группы, и сольватация их протекает подобно молекулам дифильных веществ лишь частично, в зависимости от природы растворителя. Число молекул воды, приходящихся на одну гидрофильную группу для ОН — 3 СООН — 4 ЫН4 и СООН— 2 ЫНз — 2 — 3 и т. д. Таким образом, молекула высокомолекулярного вещества сольватирована не полностью, а лишь на определенных участках. [c.37]

Принято различать адсорбционное и химическое модифицирование поверхности пигментов . При адсорбционном модифицировании на поверхности частиц создаются мономолекулярные слои поверхностно-активных веществ (ПАВ), в качестве которых используются ионогенные (анионо- и катионоактивные) и неионогенные дифильные вещества. Эти адсорбционные слои могут быть насыщенными (предельными монослоями) или разреженными. [c.36]

Рис. 1.1. Иллюстрация поверхностной активности дифильных веществ и их способности к мицеллообразованию.

Глава 5 ТЕРМОДИНАМИКА МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ ПРОСТЫХ ДИФИЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ [c.88]

Полное строгое термодинамическое описание мицеллообразования не представляет принципиальных трудностей. Проблема заключается в оценке констант равновесия самоассоциации мономера дифильного вещества (7 ) в мицеллы (2 , ), для всех значений т от 2 до оо. [c.88]

И общая стехиометрическая концентрация дифильного вещества в ра-растворе ( общ)- [c.90]

Для простых дифильных веществ (полярная группа, несущая один заряд, и углеводородный хвост) принято рассматривать А как сумму двух членов [c.91]

Где свободная энергая смещения записана через величины объемных допей vs VA и молекул растворителя, изолированных мо-лекул дифильного вещества и агрегатов i —гю типа размера к— константа Больцмана и Т - абсолютная температура. Суммирование по индексу g приводится от 2 до для мицелл и между числом, определяющим минимальный размер везикул (см. ниже), и для везикул. Суммирование по I идет по всем типам агрегатов. Введем в явном виде величины объемных допей для молекул растворителя и изолированных молекул дифильного вещества. Тогда вьфажение для полного потенциала Ф можно переписать в виде [c.104]

В зависимости от адсорбента и молекулярной структуры синтетического дифильного вещества, его молекулы могут располагаться на поверхности либо полярной группой к поверхности, а неполярной к среде, либо наоборот, неполярной к поверхности, а полярной к среде. Если, например, полярные группы детергента обращены к гидрофильной поверхности, а неполярные гидрофобные группы к среде, то после образования сплошного молекулярного слоя вся поверхность окажется покрытой гидрофобной пленкой. Аналогичным образом гидрофобную поверхность можно превратить в гидрофильную. Первым приемом пользуются, например, при подготовке тканей к крашению обычно на хлопчатобумажной нити сохраняются участки, покрытые природной роговидной, не смачивающейся оболочкой, на которую не накладывается краситель. Предварительно гидрофилизированная — она окраши- [c.22]

Таким образом основной функцией детергента является максимальное уменьшение Омв и Отв при минимальном изменении сГтм, что и достигается при использовании дифильных веществ, хорошо адсорбирующихся как на поверхности раздела МВ, так и ТВ. Типичные детергенты — мыла, стиральные порошки. При этом следует учитывать, что само по себе уменьшение а на границе вода — воздух (проявляющееся, например, в образовании пены) еще не является указанием на то, что данное ПАВ — хороший детергент. Как правило, хорошие детергенты — это анионные ПАВ с длиной цепи пс — 10—18, т. е. коллоидные электролиты, где поверхностноактивные анионы R- представлены остатком карбоновых кислот (обычные мыла) или алкилсульфатами и алкилсульфонатами (стиральные порошки). [c.329]

В общем случае можно считать, что гидрофобные адсорбенты (уголь, тальк) должны лучше адсорби- ровать органические (дифильные) вещества из водных растворов. Гидрофильные адсорбенты (силикагель, глины) должны лучше адсорбировать их из неполярных или слабоиолярных жидкостей. [c.171]

После того как была проведена граница между растворами полимеров и коллоидными системами, правомерность самого термина лио-фильные коллоиды была поставлена под сомнение. Термодинамически устойчивые, равновесные дисперсные системы, образуемые низкомолекулярными дифильными веществами, мапример, солями жирных кислот в воде, называют семиколлоидами , полуколлоидами , мицелляр-ными коллоидами , отмечая их некоторую исключительность среди коллоидных систем. Образование мицелл в растворах таких веществ при достижении критической концентрации осторожно характеризуется как образование новой квазифазы , или псевдофазы . [c.37]

Являясь эффективными солюбилизаторами для углеводородов в водных растворах и полярных жидкостей, в углеводородных средах мылообразные вещества служат удобными моделями для изучения механизма солюбилизирующего действия других, еще более сложных дифильных веществ в их растворах. При таком самопроизвольном переходе нерастворимых веществ в растворенное состояние под влиянием малых поверхностноактивных добавок к растворителю углеводород, например, поглощается гидрофобным ядром мицелл, вызывая разбухание этого ядра. Солюбилизация олеофильных полярных соединений, таких, как малорастворимые в воде спирты, амины, жирные кислоты и т. д., может рассматриваться как включение их молекул между молекулами мыла во внещней обкладке мыльной мицеллы. При солюбилизации воды в углеводородных растворах мыл, как это было детально показано на примере бензольных растворов натриевых солей эфиров сульфоян-тарной кислоты (аэрозоли ИБ, МА и ОТ), вода сольва-тирует полярные группы молекул мыла, сосредоточенные внутри мицелл с карбофильнымн оболочками, Та- [c.389]

Другая важная функция поверхностно-активных веществ при эмульсионной полимеризации состоит в солюбилизации водонерастворимых моно.меров благодаря способности дифильных веществ образовывать мицеллы в водных растворах. Гидрофобные органические группы, стремясь выделиться из водной фазы, образуют пластинчатые или сферические агрегатные структуры, состоящие из миниатюрных углеводородных слоев или капель, окруженных полярными группами. Углеводородная часть мицеллы может растворить значительное количество водонерастворимых, но растворимых в масле материалов. С приближением к пределу солюбилизации лшцеллярный раствор постепенно превращается в эмульсию (рис, 14.2), [c.434]

Совершенно иная картина наблюдается, если, например, в золь золота (гидрофобный коллоид) ввести небольшое количество желатина, который представляет собой высокомолекулярное поверхностноактивное (дифильное) вещество. Гидрозоль золота становится при этом значительно более устойчивым. Теперь при прибавлении электролитов даже в количествах, значительно превосходящих порог коагуляции, а также при дли-гельнОхМ стоянии указанный золь не испытывает даже первых стадий коагуляции, проявляющихся в перемене окраски. Концентрацию золя теперь можно сильно повысить без выпадения дисперсной фазы в осадок. Более того, золь можно даже выпарить, причем полученный сухой препарат с водой снова образует прежний золь. Таким образом, гидрофобный золь золота Е результате обработки его желатином как бы приобрел свойства гидрофильного золя и стал обратимым. Подобное явление получило название защиты. Вещества, повышающие устойчивость гидрофобных (вообще лиофобных) золей, получили название защитных. Это — по преимуществу высокомолекулярные вещества дифильной природы (т. е. поверхностноактивные). [c.440]

Мицеллы - это образования коллоидных частиц в растворе, которые возникают при агрегации от 20 до нескольких тысяч небольших дифильных молекул или ионов. Дифильность, т.е. наличие в одной молекуле полярной и неполярной частей, является основной особенностью мицеллообразующих мономеров. Множество мономеров образует мицеллы с самым различным составом поверхности и внутренней области. Дифильные вещества используются во всех областях науки и техники,, а образуемые ими мицеллы находят еще более широкое применение. Образование мицелл наступает при кооперативном связывании между собой мономеров при концентрациях, превышающих некоторую довольно узкую область, называемую критичео-кой концентрацией мицеллообразования (ККМ). [c.9]

Полное строгое термодинамическое описание мицеллообразования получается, если записать константы равновесия для образования мицелл всех возможных степеней ассоциации. Все наблюдаемые параметры (ККМ, размер мицелл, распределение по размерам и т.п.) можно выразить через эти константы равновесия, которые в свою очередь получают, исходя из зависимости свободной энергии молекулы мономера от состояния ассоциации. Эта свободная энергия является суммой гидрофобного вклада (предпочтительной ассоциации) и члена, соответствующего ограничению размера из-за отталкивания между полярными группами. Гидрофобный вклад может быть рассчитан очень точно на основании имеющихся сведений, и в большинстве случаев приводит к дискообразной форме мицелл в водной среде (так, чтобы свести к минимуму площадь контакта между углеводородом и водой). Расчет члена, соответствующего отталкиванию, более труден, особенно для неионных мицелл. Если мицеллообразуюшие дифильные вещества образуют устойчивые монослои на границе раздела вода — уг.юводород, то фактор отталкивания можно оценить по данным о сжатии монослоя. Используя этот метод, были рассчитаны характеристики мицелл додецилсульфата натрия в 0,1 М N301, и результаты прекрасно согласуются с экспериментом. [c.88]

Соотношение поверхность/объем уменьшается значительно быстрее с ростом агрегации при дискообразной форме, и, следовательно, интуитивно следует ожидать предпочтительного образования дискообразных агрегатов по крайней мере при низких концентрациях дифильных веществ, когда термодинамическое давление поддерживает низкую степень агрегации. Подобные соображения были впервые высказаны Клевенсом [6] и Тартаром [4]. Они были подтверждены гидродинамическими данными как для ионных, так и для неионных мицелл [ 7 ]. [c.92]

Агрегация дифильных молекул в мицеллы рассматривалась или как постепенная ассоциация молекул, или как фазовый переход [2, 3]. Образование сферических везикул из дифильных молекул в растворе до настоящего времени не исследовалось с точки зрения термодинамики. В первых работах [4] по исследованию процесса мицеллообразования считалось, что в системе могут сосуществовать мицетъпы всевозможных размеров. Предполагалось, что при низких концентрациях дифильного вещества размеры агрегатов монотонно уменьшаются при уменьшении размеров молекул. При увеличении концентрации дифильного вещества функция распределения, исходно монотонно убывающая, переходила в функцию, у которой имеется два экстремума — один максимум и один минимум. Критическая концентрация дифильного вещества определялась как такая концентрация, при которой происходят изменения вида функции распределения агрегатов по размерам. Было показано [5], что определенная таким образом критическая концентрация близка к критической концентрации мицеллообразования (ККМ). В области концентраций, близкой к ККМ, физико-химические свойства системы изменяются бь стро, но непрерывно, а концентрация изолированных молекул дифильного вещества в растворе при этом растет медленно. Расчеты показати, что увеличение концентрации ПАВ выше ККМ приводит не только к увеличению количества агрегатов, но также к увеличению среднего размера агрегатов. Эти предсказания теории хорс шо согласуются с экспериментальными данными. Надо отметить, что при таком подходе несущественна конкретная модель мицеллообразования. Однако при этом предполагается, что существуют определенные типы агрегатов - мицеллы. [c.103]

Задачей настоящей статьи является определение условий, при которых образуются мицеллы и (или) везикулы. Будет показано, что стандартный термодинамический подход позволяет описать прс цесс агрегации дифильных веществ с одной или двумя гидрофобными цепочками в водном растворе в мицелпы и (или) в сферические везикулы. [c.103]

В следующем разделе будет представлена модель распределения для агрегатов пршзвольной формы и размера. Точное выражение для свободной энергаи будет получено в разд. 3. Типы агрегат тов дифильных веществ с одним и двумя углеводородными хвостами будут рассмотрены в разд. 4 и 5. [c.103]

Пусть рассматриваемая система состоит из мотекуп растворителя. Л/д отдельных молекул дифильного вещества и а >. регатов -го типа (мицеллы или везикулы) размером . Агрегаты разного размера мы будем рассматривать как различные частицы, характеризующиеся своим собственным стандартным химическим потенциалом. Обозначим стандартные химические потенциалы молекул растворителя и отдельных молекул дифильного вещества ц и > 4 соответственна Стандартный химический потенциал в расчете на молекулу дифильного вещества для агрегата -го типа разобьем на часть, не зависящую от размера агрегата, и обозначим ее и часть, зависящую от размера агрегата, цО. Как будет показано ниже, часть химического потенциала, которая не зависит от размера агрегатов будет одинакова для всех типов агрегатов, и, следовательно, ее можно обозначить Предп1>-ложим также, что раствср дифильного вещества в достаточной степени разбавлен, чтобы можно было пренебречь силами взаимодействия между агрегатами. Тогда для полного термодинамического потенциала Ф используем выражение [c.104]

Так. как полное число молекул дифильного вещества постоянно, то р также постоотная величина. Условие равновесия, соответствующее минимуму П0ЛН01Х) потенциала Ф с учетом (З) Гфиводит к [c.104]

Дпя иллюстрации будем пользоваться эмпирическими выражениями, патученными в работе [1]. При таком подходе стандартная свободная энергия образования агрегата в расчете на молекулу дифильного вещества может быть разбита на два члена один связан с силами отталкивания, а второй с силами притяжения. Член, соответствующий силам притяжения, обусловлен гидрофобными взаимодействиями, которые сводят к минимуму поверхность контакта вода - углеводород. Предполагается, что этот член не зависит от природь полярной группы и содержит вклады, зависящие и не зависящие от размеров агрегатов. Вклад, не зависящий от размеров агрегатов, соответствует изменению свободной энергии при переносе углеводородной цепи из водной среды во внутренний объем мицеллы. [c.106]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология