Колоїдні ПАР

Деякі речовини, такі, як мила, детергенти, таніди, барвники, алкалоїди, залежно від концентрації можуть утворювати як істинні, так і міцелярні колоїдні розчини.

а – молекула ПАР; b – стабілізація емульсії ПАР (емульгатором)	Розчини мила (ПАР) і лугу

Розчини мила є стабілізаторами дисперсних систем завдяки їхній будові. Мила – дифільні молекули, складаються з:

· полярної частини (гідрофільної) – карбоксильна група –СООН;

· неполярної частини (гідрофобної) – вуглеводневий радикал.

При малих концентраціях дифільні молекули цих речовин знаходяться в розчині у вигляді окремих молекул або іонів, при підвищенні концентрації вони утворюють асоціати колоїдних розмірів – міцели.

Міцели у розчинах мила здатні до тривалого існування, але вони є оборотними: розведення розчину спричиняє розпад міцел на молекули мила.

Мила та миючі засоби належать до групи колоїдних поверхнево-активних речовин.

Колоїдними ПАР називають сполуки, які здатні не тільки концентруватися на межі поділу фаз, але й утворювати міцелярні системи.

За здатністю молекул ПАР до іонізації їх поділяють на класи:

1. Іоногенні колоїдні ПАР:

¦ Аніоноактивні речовини – внаслідок іонізації утворюють у водних розчинах поверхнево-активні аніони, які здатні до агрегації, утворюючи при цьому міцели.

С₁₇Н₃₅СООNa «С₁₇Н₃₅СОО^- + Na⁺ (дисоціація стеарату натрію)

Мило (стеарат натрію) ПАР-аніон поверхнево-неактивний катіон

Іонізація алкілсульфатів-сульфоефірів вищих спиртів та їх солей (синтетичні миючі засоби):

СН₃(СН₂)₁₀СН₂ОSO₃Na «СН₃(СН₂)₁₀СН₂ОSO^-₃ + Na⁺

Додецилсульфат натрію поверхнево-активний поверхнево-неактивний

аніон катіон

Сульфокислоти та їх солі з одновалентними та багатовалентними катіонами достатньо добре розчиняються у воді з утворенням водних розчинів з характерними ознаками „мильних” розчинів. Використовуються як миючі засоби в твердій воді та навіть в кислому середовищі.

¦ Катіоноактивні речовини – внаслідок іонізації утворюють в розчинах поверхнево-активні катіони, здатні до агрегації та утворення міцел. Належать солі амінів, четвертинних амонієвих основ і алкіл піридинових сполук. Поверхнево-активні іони таких речовин заряджені позитивно.

Аніоно- та катіоноактивні ПАР не можуть бути одночасно присутніми у водному розчині, оскільки між їх великими поверхнево-активними іонами відбувається взаємодія з утворенням погано розчинних у воді сполук.

¦ Амфолітні речовини – іонізуються з відщепленням невеликих поверхнево-активних катіонів і аніонів. Залежно від значення рН розчину ці речовини можуть виявляти аніоноактивні властивості (в лужному середовищі) або катіоноактивні властивості (в кислому середовищі). Належать алкіламінокислоти RNHCOOH.

Через складність одержання та високу вартість амфолітні колоїдні поверхнево-активні сполуки не мали широкого застосування.

2. Неіоногенні колоїдні ПАР (НПАР) – це речовини,.молекули яких не дисоціюють на іони. Молекули НПАР – дифільні. Їх одержують внаслідок взаємодії оксиду етилену зі спиртами, фенолами, жирними кислотами та іншими сполуками, що містять полярні групи, при цьому одержують сполуки типу R(OCH₂CH₂)_mOH. Чим довший оксиетиленовий ланцюг, тим сильніші гідрофільні властивості сполуки. Неіоногенні мила використовуються як стабілізатори та емульгатори.

Особливості фізико-хімічних властивостей розчинів мил: розбавлені водні розчини мил та особливо спиртові мають властивості істинних розчинів (молекулярних), а концентровані водні розчини виявляють властивості колоїдних систем, зокрема здатність до коагуляції, або «висалювання», при додаванні електролітів (хлорид натрію).

Звичайні продажні мила – колоїдні системи, які містять значну кількість води, а часто також домішки інших мінеральних і органічних речовин.

Миюча дія мил – це складний фізико-хімічний процес. Починається з адсорбції мил поверхнею, яка повинна бути очищена від бруду. Молекули мил (ПАР) знижують поверхневий натяг грязьової плівки і сприяють змочуванню її частинок миючою рідиною. Між гідрованими частинками бруду виникає розклинюючий тиск, під впливом якого вони відкриваються від забрудненої поверхні. У мильному середовищі після цього виникають суспензії та емульсії, що стабілізуються колоїдними міцелами мила або іншого засобу. Утворена при цьому піна виносить частинки бруду із забрудненої поверхні. Цей процес прискорюють тертям.

Одна з найбільш характерних властивостей міцелярних розчинів ПАР ‑ здатність розчиняти нерозчинні у воді речовини ‑ солюбілізація.

Солюбілізація – це розчинення під дією ПАР нерозчинних в даній рідині речовин. Процес можна розглядати як розподіл поганорозчинної речовини між істинним розчином і міцелами ПАР, причому перехід від частинок або крапель в міцели відбувається через молекулярний розчин.

Для водних розчинів характерна солюбілізація маслоподібних гідрофобних речовин – вуглеводнів, дисперсних барвників. Для розчинів ПАР в неполярних розчинниках характерна солюбілізація води і водних розчинів різних речовин. Міцелярні розчини ПАР із солюбилізованою речовиною термодинамічно стійкі, хоча є двохфазними системами.

Практичні аспекти використання явища солюбілізацІї:

8 Підвищення розчинності дисперсних і кубових барвників у воді (текстильна промисловість).

8 Для переводу ряду ліків у солюбілізований стан (фармакологія).

8 Солюбілізація нерозчинних у воді речовин відбувається в організмі людини і тварин, що забезпечує транспорт речовин по кровоносній системі між різними частинами організму.

Піноутворююча здатність розчинів ПАР є важливою характеристикою. Наприклад, всі текстильно-допоміжні речовини нормуються за піноутворенням, оскільки при їх використанні піна має негативну роль.

Піноутворення ‑ основний показник для гігієнічного обґрунтування гранично допустимих концентрацій текстильно-допоміжних і миючих засобів у воді.

Утворення стійкої піни в пиві свідчить про його високу якість, тому піноутворююча здатність пива також перевіряється на заводах.

Піноутворення враховується при розробці піноподавляючих засобів (антиспінювачі і піногасники).

Нераціональне використання ПАР у побуті й промисловості забруднює навколишнє середовищу, особливо водойми. Надходження значної кількості СМЗ у водне середовище (наприклад, при падінні з висоти) викликає утворення великої маси піни. Вона вкриває поверхню водоймища, порушує в ньому газообмін, що призводить до загибелі флори й фауни. Піни можна позбавитися шляхом піногасіння. Для цього застосовують певні кількості алілових, октилових спиртів, алкіл амінів та інших речовин.

Поиск по сайту: