Мольная солюбилизация(Sm) – количество солюбилизатора, отнесенное к 1 молю мицеллярного ПАВ.
Способ включения молекул солюбилизата в мицеллы в водных растворах зависит от природы вещества.
Неполярные углеводороды внедряются в мицеллы, располагаясь в углеводородных ядрах мицелл.
Полярные органические вещества (спирты, амины, кислоты) встраиваются в мицеллу между молекулами ПАВ так, чтобы их полярные группы были обращены к воде, а липофильные части молекул ориентированы параллельно углеводородным радикалам ПАВ.
Для неионогенных ПАВ характерен и третий способ включения солюбилизата в мицеллы: молекулы солюбилизата, например, фенола, не проникают внутрь мицеллы, а закрепляются на их поверхности, располагаясь между беспорядочно изогнутыми полиоксиэтиленовыми цепями.
При солюбилизации неполярных углеводородов в ядрах мицелл углеводородные цепи раздвигаются, в результате размер мицелл увеличивается. Способность коллоидных ПАВ солюбилизировать углеводороды возрастает с ростом концентрации ПАВ. Солюбилизация в водных растворах ПАВ обычно увеличивается с повышением гидрофобности ПАВ и гидрофильности солюбилизата.
Явление солюбилизации находит широкое применение в различных процессах, связанных с использованием ПАВ, отметим некоторые из них:
• эмульсионная коагуляция;
• изготовление эмульсионных смазочных жидкостей;
• изготовление фармацевтических препаратов;
• изготовление пищевых продуктов.
Солюбилизация является важнейшим фактором моющего действия ПАВ. Она также входит, как одно из звеньев процесса обмена веществ, в жизнедеятельность живых организмов.
|
|
|
КРИТИЧЕСКАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ (ККМ) И ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Факторы, влияющие на величину ККМ
На величину ККМ влияют:
• строение и длина углеводородной цепи;
• характер полярной группы;
• наличие в растворе индифферентных электролитов и неэлектролитов;
• температура.
Влияние двух первых факторов отражает формула:
RT ln ККМ = а-bп,
где а – постоянная, характеризующая энергию растворения полярной группы;
b – постоянная, характеризующая энергию растворения, приходящуюся на одну группу –СН2–;
n – число групп –СН2–.
Из уравнения следует, что чем больше энергия растворения гидрофобной группы и чем больше их число, тем меньше ККМ, т. е. тем легче образуется мицелла.
Напротив, чем больше энергия растворения полярной группы, роль которой состоит в том, чтобы удерживать образующиеся ассоциаты в воде, тем больше ККМ.
Величина ККМ ионогенных ПАВ значительно больше, чем неионогенных при одинаковой гидрофобности молекул.
Введение электролитов в водные растворы неионогенных ПАВ мало влияет на величину ККМ и размеры мицеллы.
|
|
|
Введение электролитов в водные растворы ионогенных ПАВ оказывает весьма значительное влияние, которое можно оценить уравнением:
ln ККМ = a'- b'n - k ln с,
где а' и b' – постоянные, имеющие тот же физический смысл, что и а и b в предыдущем уравнении; k – константа; с – концентрация индифферентного электролита.
Из уравнения следует, что увеличение концентрации индифферентного электролита (с) уменьшает ККМ.
Введение неэлектролитов (органических растворителей) в водные растворы ПАВ тоже приводит к изменению ККМ. При наличии солюбилизации устойчивость мицелл повышается, т. е. уменьшается ККМ. Если солюбилизация не наблюдается (т. е. молекулы неэлектролита не входят внутрь мицеллы), то они, как правило, увеличивают ККМ.
Влияние температуры
Влияние температуры на ККМ ионогенных ПАВ и неионогенных ПАВ различно. Повышение температуры приводит к увеличению ККМ ионогенного ПАВ из-за дезагрегирующего действия теплового движения.
Повышение температуры приводит к уменьшению ККМ неионогенного ПАВ за счет дегидратации оксиэтиленовых цепочек (мы помним, что неионогенные ПАВ всегда образованы полиоксиэтиленовыми цепочками и углеводородными «хвостами».
ПРИМЕНЕНИЕ КОЛЛОИДНЫХ ПАВ
|
|
|
ПАВ находят широкое применение в различных отраслях промышленности и в быту. Отметим лишь некоторые области их применения.
1. ПАВ являются основой синтетических моющих средств – детергентов.
2. ПАВ входят в состав различных смазочных жидкостей.
3. ПАВ являются стабилизаторами микрогетерогенных систем: суспензий, эмульсий, пен, порошков.
4. Явление солюбилизации используется для проведения полимеризации непредельных углеводородов в эмульсиях.
5. Мицеллярный катализ, т. е. проведение различных реакций, в растворе ПАВ выше ККМ. Правильный выбор ПАВ позволяет увеличить скорости реакций от пяти- до тысячекратного по сравнению со скоростью реакции без мицелл.
6. Высококонцентрированные растворы некоторых ПАВ формируют упорядоченные структуры – жидкие кристаллы, широко используемые в современной технике (дисплеи систем обработки информации, микрокалькуляторы, электронные часы и т. д.).
7. ПАВ применяются в пищевой промышленности для интенсификации технологических процессов.
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 41; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!