Головна

ПОВЕРХНЕВО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ

  1. АГРЕГАТНЕ СТАН РЕЧОВИНИ
  2. Бітумні і дегтевиє в'язкі речовини
  3. Речовини і їх властивості
  4. Речовинами за комплексним показником забруднення
  5. Вплив тиску на ентропію. Гіпотеза Капустинського про стан речовини в глибинних зонах Землі

Молекули ПАР мають асиметричну будову, так як містять два чітко виражених фрагмента: гідрофобний (неполярний) і гідрофільний (полярний), т. Е. Їх структура дифільної  Залежно від характеру полярної групи розрізняють три види ПАР.

У длінноцепних молекулах неіоногенних ПАР гідрофільні фрагменти чергуються з гідрофобними, що графічно

можна відобразити так:

Серед природних ПАР на особливу увагу заслуговують фос-фоліпіди, сфінгофосфоліпіди, жовчні кислоти, білки і гліколіпіди. У молекулах фосфоліпідів і сфінгофосфоліпідов є два довгих вуглеводневих радикала, що забезпечують гідрофобні властивості, і тому графічно їх зображують так:  . Полярний фрагмент цих ПАР містить або біполярно-іонну, або неіоногенні угруповання (розд. 20.2). У жовчних кислотах основу гидрофобного фрагмента становить поліциклічний стероїдний радикал (розд. 20.3), тому у них гідрофобні властивості значно переважають над гідрофільними властивостями аніонактивної групи. Білки і глікопротеїни є високомолекулярними сполуками (розд. 21.4), макромолекули яких містять в своїх ланцюгах безліч різних чергуються гідрофобних і гідрофільних угруповань. При цьому полярні групи виявляють і аніонні, і катіонні, і неіоногенні властивості. Така особливість цих макромолекул забезпечує їм різноманітну і високу поверхневу активність.

 
 

 Розглянемо процес адсорбції ПАР в гетерогенній системі повітря - вода. Вода - полярна фаза, повітря - неполярная (складається з неполярних молекул азоту і кисню). Відповідно до правила Ребиндера молекула ПАР орієнтується на кордоні розділу фаз строго певним чином. При цьому полярна група спрямована в воду, а гідрофобна частина виштовхується полярними молекулами води в неполярну фазу (повітря), вирівнюючи таким чином полярність контактуючих фаз. При цьому на кордоні розділу фаз утворюється орієнтований мономолекулярний шар ПАР.

У дифільних молекул з короткою вуглеводневої ланцюгом і ефективної полярної головкою переважають гідрофільні властивості, і тому такі речовини добре розчинні у воді, наприклад СН3ВІН, СН3СООН, С2Н5ВІН. З подовженням вуглеводневого ланцюга посилюються гідрофобні властивості молекул і знижується розчинність речовини у воді, при цьому молекули витісняються на поверхню, знижуючи поверхневий натяг.

Вплив природи ПАР на їх поверхневу активність описується правилом Дюкло - Траубе.

Поверхнева активність ПАР в розбавлених водних розчинах при однаковій молярної концентрації збільшується в 3-3,5 рази при подовженні гидрофобной частини на одну метиленовую групу (-СН2-).

З рис. 26.7 видно: чим довший вуглеводнева ланцюг, тим ефективніше знижується  водного розчину з ростом концентрації ПАР.

Різке зниження питомої поверхневого натягу з 73 - 10-3 до 25 * 10-3 Дж / м2 при незначній концентрації ПАР в розчині можна пояснити тільки тим, що внаслідок адсорбції ПАР їх концентрація в поверхневому шарі значно вище концентрації в обсязі. Розрахунок показує, що концентрація ПАР в поверхневому шарі в десятки тисяч разів більше, ніж в об'ємі розчину.

 
 

 Залежно від концентрації ПАР в розчині будова поверхневого шару буде по-різному. При невеликих концентраціях молекул в поверхневому шарі вуглеводневі ланцюги лежать на поверхні, а полярні групи занурені в воду. У міру збільшення концентрації ПАР вуглеводневі ланцюги піднімаються, і при концентрації, яка відповідає освіті мономолекулярного шару, повністю заповнює поверхню, вони розміщуються перпендикулярно

Мал. 26.7. Ізотерми поверхневого натягу для водних розчинів карбонових кислот при 298 К

поверхні. При подальшому збільшенні концентрації ПАР в розчині будова адсорбційного шару, а також поверхневий натяг не змінюються, а всередині розчину утворюються міцели з молекул ПАР (розд. 27.3.2).

 
 

 Мал. 26.8. Вплив поверхневої активності молекул ПАР на їх становище на кордоні розділу масло / вода

Залежно від поверхневої активності молекул ПАР відміну в їх поведінці на кордоні розділу фаз особливо чітко проявляється на кордоні розділу двох змішуються рідин. Рідини, що різко відрізняються за полярністю, наприклад вода і масло (машинне або рослинне), при змішуванні завжди розшарується з утворенням кордону розділу між ними. Якщо в цю систему ввести водорозчинний ПАР, то його молекули своєї полярної, гидрофильной частиною будуть орієнтовані до води, а гидрофобной - до маслу (неполярной рідини). Положення молекул ПАР на кордоні буде залежати від співвідношення гідрофільних і гідрофобних властивостей відповідних фрагментів в молекулі, т. Е. Від їх поверхневої активності (рис. 26.8).

Для характеристики поверхневої активності молекул ПАР використовують їх гідрофільноліпофільний баланс (ГЛБ). ГЛБ полягає в тому, що в молекулі будь-якого поверхнево-активної речовини є певне співвідношення між активностями гідрофільних і гідрофобних груп. Від співвідношення гідрофільних і гідрофобних властивостей залежить придатність ПАР для тієї чи іншої мети. Так, для піногасники потрібні ПАР, у молекул яких гідрофобні властивості значно перевершують гідрофільні. Для отримання емульсій масла у воді (пряма емульсія) необхідні ПАР, у молекул яких гідрофільні властивості вже стають помітними, але гідрофобні властивості ще сильно переважають. Для отримання емульсій води в маслі (зворотна емульсія) потрібні ПАР, у молекул яких гідрофобні і гідрофільні властивості виражені приблизно однаково. При використанні ПАР в якості миючих засобів застосовують речовини, в молекулі яких гідрофобні властивості виражені дещо менше, ніж гідрофільні (розд. 27.3.3).

Таким чином, поверхнево-активні речовини завдяки дифільної властивостям відіграють винятково важливу роль у природі, так як дозволяють поєднати між собою гідрофільні і гідрофобні системи, т. Е. Те, що прийнято вважати несумісним. Саме за допомогою ПАР в живих організмах забезпечується гідрофільно-ліпофільний гомеостаз. Особливі властивості розчинів ПАР не обмежуються поведінкою цих молекул на межі поділу фаз. При підвищеній концентрації ПАР їх розчини стають колоїдними, так як з молекул ПАР утворюються міцели. Властивості таких розчинів вже сильно залежать як від властивостей молекул ПАР, так і від розмірів, форми і орієнтації їх мицелл, а також від характеру руху цих частинок в розчині (розд. 27.3.2).



Попередня   266   267   268   269   270   271   272   273   274   275   276   277   278   279   280   281   Наступна

Іоно- І МОЛЕКУЛЯРНОСЕЛЕКТІВНИЕ ЕЛЕКТРОДИ ВИЗНАЧЕННЯ | потенціометричного титрування | ВІЛЬНА ПОВЕРХНЕВА ЕНЕРГІЯ | СОРБЦІЯ І ЇЇ ВИДИ | АБСОРБЦІЯ | АДСОРБЦІЯ | АДСОРБЦІЯ на нерухомій ПОВЕРХНІ РОЗДІЛУ ФАЗ | МОЛЕКУЛЯРНА АДСОРБЦІЯ ІЗ РОЗЧИНІВ НА ТВЕРДИХ адсорбентів | АДСОРБЦІЯ ИОНОВ ІЗ РОЗЧИНІВ | іонообмінних АДСОРБЦІЯ |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати