Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Классификация коллоидных ПАВ






Анионные ПАВ – ПАВ, которые диссоциируют в воде с образованием поверхностно-активного аниона.

Анионные ПАВ составляют большую часть мирового производства всех ПАВ. К ним относятся: карбоновые кислоты (RСООН) и их соли (мыла) (RСООМe); например, С17Н33СООNa – олеат натрия; С17Н35СОONa – стеарат натрия; С15Н31COONa – пальмитат натрия; алкилсульфаты ROSO2OМe; и др.

Катионные ПАВ – ПАВ, которые в водном растворе диссоциируют с образованием поверхностно-активного катиона.

К катионным ПАВ относятся соли первичных, вторичных и третичных алифатических и ароматических аминов; соли алкилзамещенных аммониевых оснований; пиридиновые соединения.

Катионные ПАВ наиболее токсичны и наименее биологически разлагаемые из всех ПАВ. Их часто используют в качестве бактерицидных, фунгицидных, дезинфицирующих веществ, ингибиторов коррозии.

Амфолитные ПАВ – ПАВ, содержащие две функциональные группы, одна из которых имеет кислотный характер, а другая основной. В зависимости от среды такое соединение может диссоциировать и как кислота, и как основание. Например, аминокислоты.

Неионогенные ПАВ – ПАВ, которые в растворах не распадаются на ионы, это соединения, полученные на основе окиси этилена путем присоединения ее к спиртам, карбоновым кислотам, аминам и др.

Основные свойства водных растворов коллоидных ПАВ:

1. Способность значительно снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз (обусловлена высокой поверхностной активностью ПАВ, которая зависит, главным образом, от длины углеводородного радикала; с ее увеличением поверхностная активность возрастает).

Характерной особенностью строения ПАВ является их дифилъность – наличие у молекул полярной (гидрофильной) и неполярной (гидрофобной) частей. Именно дифильностью молекул обусловлена их склонность собираться на границе раздела фаз, погружая гидрофильную часть в воду и изолируя от воды гидрофобную, чем и обусловлена их поверхностная активность.

2. Способность к самопроизвольному мицеллообразованию.

При малых концентрациях эти ПАВ образуют истинные растворы. После достижения критической концентрации мицеллообразования в растворе самопроизвольно образуются сферические мицеллы (мицеллы Гартли, рисунок 4) и система становится гетерогенной.

 

Рис. 4 Мицелла Гартли

 

 

В результате мицеллообразования неполярные цепи образуют как бы углеводородную каплю, экранированную обращенными в воду полярными группами. Такое состояние соответствует минимуму свободной энергии. Размеры мицелл ограничиваются силами электростатического отталкивания между ионогенными группами. Диаметр сферической мицеллы Гартли приблизительно равен удвоенной длине молекулы.

При дальнейшем увеличении концентрации происходит взаимодействие между сферическими мицеллами с образованием дискообразных, цилиндрических, пластинчатых мицелл (мицелл Мак-Бена), далее образуется жидкокристаллическая структура, которая переходит в гелеобразную, затем в твердокристаллическую.

3. Солюбилизация – растворение вещества в присутствии ПАВ, тогда как обычно это вещество в воде не растворимо. Солюбилизация – самопроизвольный и обратимый процесс.

Обратная солюбилизация – коллоидное растворение воды в маслах в присутствии соответствующих коллоидно растворимых в масле ПАВ.

Моющее действиеколлоидных ПАВ основано на совокупности коллоидно-химических процессов.

1. В присутствии ПАВ вследствие уменьшения поверхностного натяжения улучшается смачивание твердой поверхности, жидкость лучше проникает в тонкие капилляры ткани.

2. Молекулы мыла, адсорбируясь на поверхности волокна и частицах твердых или жидких загрязнений, создают адсорбционный слой. Это способствует отрыву частиц и переходу в моющую жидкость.

3. Адсорбционные пленки на поверхности частиц загрязнений придают этим частицам высокую агрегативную устойчивость и предупреждают их прилипание к поверхности волокна в другом месте.

4. В присутствии коллоидных ПАВ в растворе образуется пена, которая способствует механическому уносу частиц загрязнений от поверхности.

5. Масляные загрязнения удерживаются в водной среде вследствие солюбилизации.

Методы определения ККМоснованы на регистрации резкого изменения физико-химических свойств растворов ПАВ при изменении концентрации. Это связано с тем, что образование мицелл в растворе ПАВ свидетельствует о появлении в нем новой фазы.

Из курса физической химии известно, что изменение числа фаз в системе приводит к резкому изменению любого физико-химического свойства системы. Если изобразить график зависимости какого-либо физико-химического свойства раствора ПАВ от концентрации, то на кривой появится излом.

ККМ можно определить следующими методами:

1) кондуктометрическим;

2) на основе измерения поверхностного натяжения растворов ПАВ;

3) спектрофотометрическим;

4) методом фотонефелометрии и др.

Кондуктометрическое определение ККМ основано на измерении концентрационной зависимости электрической проводимости растворов ионогенных коллоидных ПАВ. При концентрациях раствора ПАВ ниже ККМ зависимости удельной и молярной электрических проводимостей соответствуют аналогичным зависимостям для растворов средних по силе электролитов, так как происходит их диссоциация, например

nRCOONa → nRCOO- + nNa+

Образование сферических мицелл

nRCOO- + nNa+ ↔ (R–COO-)n + nNa+

приводит к уменьшению их подвижностей по сравнению с подвижностями отдельных ионов. Кроме того, значительная часть противоионов находится в плотном слое коллоидной частицы мицеллы и, значит, не участвует в переносе электричества, что замедляет рост проводимости раствора.

Зависимость удельной электрической проводимости (χ) от концентрации коллоидного ПАВ (с) представлена на рис. 5. Точка перегиба, при которой наблюдается замедление роста удельной проводимости, соответствует ККМ.

Рис. 5. Зависимость удельной электрической проводимости от концентрации коллоидного ПАВ (c).

Поскольку молярная электрическая проводимость зависит от подвижностей ионов, находящихся в растворе, по мере образования мицелл и увеличения их размеров молярная электрическая проводимость раствора уменьшается. Это падение продолжается до тех пор, пока не установится постоянная величина подвижностей ионов, т. е. пока раствор не перейдет в мицеллярное состояние.

 

Точка перегиба на кривой зависимости молярной электрической проводимости (λ) от концентрации раствора коллоидного ПАВ (с) соответствует величине ККМ (рис. 6).

 
 
Рис. 6. Зависимость молярной электрической проводимости от концентрации коллоидного ПАВ (c).  

 

 







© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.