1. Surfactanții includ substanțe capabile să reducă tensiunea superficială, deoarece # 963; SAS <σ жидкости. Поверхностно-активными по отношению к воде являются вещества менее полярные, чем вода (спирты, амины, жирные кислоты, мыла, белки и др.)
2. Pentru ei, d # 963; / dC <0, т.е. с увеличением концентрации ПАВ поверхностное натяжение раствора уменьшается. Графически эта зависимость изображается кривой - изотермой поверхностного натяжения (Рис. 4). Из графика видно, что для ПАВ характерно резкое снижение σ даже при малых концентрациях. По мере роста концентрации ПАВ график становится более пологим и, наконец, переходит в горизонтальную прямую. Это означает, что поверхностное натяжение достигло своего минимального значения. При этих условиях на поверхности жидкости образуется сплошной мономолекулярный слой ПАВ и дальнейшая адсорбция уже невозможна.
Fig. 4 Izotermă pentru tensiunile de suprafață pentru agenții tensioactivi
3. În 1878, omul de știință american J. Gibbs a derivat o ecuație referitoare la cantitatea de adsorbție a substanței (D) la capacitatea sa de a schimba tensiunea superficială a soluției (d # 963; / dC)
În cazul concentrației C, mol / l
R este constanta gazului universal, egală cu 8,32 J / mol · K
T este temperatura absolută, K
d # 963; / dC este schimbarea tensiunii de suprafață cu concentrația la o valoare constantă a suprafeței.
4. Din ecuația lui Gibbs rezultă că pentru d # 963; / dC <0 величина Г> 0. Se spune că agenții tensioactivi sunt caracterizați printr-o adsorbție pozitivă, când concentrația de suprafață a moleculelor de surfactant este mai mare decât în vrac.
5. Moleculele de surfactant au o structură dipilică: ele conțin grupe polar și nepolar. Astfel de grupări atomice ca -COOH, -OH, -NH2 posedă proprietăți polar. -NO2. -S02H, etc. Acestea sunt capabile de hidratare și sunt hidrofile. Porțiunea nepolară a moleculelor de surfactant este un lanț hidrocarbonat hidrofob sau un radical aromatic. Astfel, activitățile de suprafață cu privire la apă sunt alcoolii, aminele, acizii grași, săpunurile, proteinele etc.
6. Datorită structurii surfactant amfolitic, moleculele lor sunt orientate în mod spontan formează un monostrat la interfața: grupările polare ale moleculelor sunt situate într-o fază apoasă (polar) și radicalii hidrofobi - o fază mai puțin polar. Motivul pentru o astfel de orientare este că energia interacțiunii moleculelor de apă unul cu celălalt mai mult decât cu părțile hidrofobe ale moleculelor de agent tensioactiv: EN2 aproximativ - H2 de> despre EN2 - Pav. Simbolurile convenționale sunt utilizate pentru a reprezenta molecule de surfactant. linie dreaptă sau ondulată reprezintă un radical de hidrocarbură, un cerc - grupul polar. Schematic, orientarea moleculelor SAW poate fi reprezentată după cum urmează (figura 5).
Fig. 5 Orientarea surfactantului la interfața lichid-gaz
7. Capacitatea agenților tensioactivi de a reduce tensiunea superficială este estimată cantitativ prin activitatea de suprafață q = -d # 963; / dC. În seria omologică există modele clare în schimbarea activității suprafeței: aceasta crește odată cu creșterea lungimii radicalului de hidrocarbură și depinde de nepolaritatea substanței. La sfârșitul secolului al XIX-lea, Duclos și Traube, pe baza unui material experimental mare, au formulat o regulă: întrucât lungimea lanțului de hidrocarburi crește la grupul -CH2, activitatea suprafeței crește de la 3 la 3,5 ori. Cu alte cuvinte, creșterea lungimii lanțului într-o progresie aritmetică duce la o creștere a activității suprafeței într-o progresie geometrică. În Fig. 6 prezintă izoterme de tensiune de suprafață pentru un număr de acizi. Se poate observa din grafic că q1 Fig. 6 Izotermele de tensiune superficială ale unor acizi: 1. Acid CH3COOH-acetic, 2. CH3CH2COOH-acid propionic, 4. CH3 (CH2) 3COOH este acid izovaleric. Regula este valabilă pentru soluțiile apoase și este extrasă pentru mediile de hidrocarburi. Într-adevăr, cu cât lanțul de hidrocarburi este mai lung, cu atât substanța este mai nepolară, cu atât moleculele sale sunt împinse la suprafață cu apă, deoarece EH2O-H2O> EH2O-pav. Regula Duclos-Traube a constituit baza teoretică pentru sinteza detergenților moderni. 8. Conform regulii Duclos-Traube, adsorbția crește cu alungirea lanțului în seria omologă, dar pentru toți membrii seriei valoarea adsorbției tinde la aceeași valoare limită a lui Γ∞. numită adsorbție limită (figura 7). Fig. 7 O serie de izoterme de adsorbție la interfața soluție-gaz pentru o serie omologă de surfactanți. 1 - pentru cel mai mic membru al seriei, 3 - pentru termenul superior al seriei Prezența lui Γ∞ este o dovadă a existenței unui strat de surfactant monomolecular pe suprafața lichidului. La concentrații scăzute într-o regiune departe de saturație, lanțurile de hidrocarburi au intrat în aer "plutitor" pe suprafața apei, în timp ce grupul polar este imersat în apă. Interacțiunea dintre moleculele de surfactant este nesemnificativă, monostraturile se numesc gaze (figura 8a). Cu creșterea concentrației, crește numărul de molecule din stratul de suprafață, lanțurile cresc, iar în limită dobândesc o poziție verticală (figura 8b). Fig. Schema de formare a unui strat monomolecular Cu această orientare, schimbarea lungimii lanțului nu schimbă suprafața ocupată de moleculă în stratul de suprafață și, prin urmare, nu modifică numărul de molecule pe unitatea de suprafață proporțională cu G∞. Aceste monostraturi se numesc condensate. 9. În funcție de capacitatea moleculelor de a se disocia în ioni, surfactanții sunt împărțiți în două mari clase: ionogeni (disociați) și neionici (nedisociativi). Agenții tensioactivi ionogeni, la rândul lor, sunt clasificați în 1) anionic, dând la disociere anionul activ de suprafață: săpunuri RCOOMe (Me-K +, Na + .NH4 +), acizi sulfonici, sărurile lor și alți compuși; 2) cationic, formând un cation de disociere activă de suprafață: săruri ale aminei, baze cuaternare de amoniu, compuși alchilpiridină; 3) amfoteric, care, în funcție de pH, poate prezenta proprietăți anionice (în mediu alcalin) sau proprietăți cationice (în mediu acid): alchil aminoacizi etc. Ca un exemplu de surfactanți anionici utilizați în medicină, se poate menționa laurilsulfatul de sodiu [H3C- (CH2) 11-S03] -Na +. agenți activi de suprafață cationici - bromură de cetiltrimetilamoniu [H3C- (CH2) 15-N (CH3) 3] + Br-. Amfoteric este clorhidratul de alchil diaminoetil glicină [H3C- (CH2) 11-NH (CH2) 2-NH-CH2-COOH] HCI. Agenții tensioactivi cationici și anionici sunt utilizați în chirurgie ca antiseptice. De exemplu, compușii cuaternari de amoniu sunt de aproximativ 300 de ori mai eficienți decât fenolul pentru efectul nociv al microorganismelor. La lungimea radicalului alchilic de la C8 la C14, agenții tensioactivi au o activitate antifagică pronunțată. Efectul antimicrobian al agenților tensioactivi este asociat cu efectul lor asupra adsorbției asupra permeabilității membranelor celulare și, de asemenea, asupra efectului inhibitor asupra sistemelor de enzime ale microorganismelor. Agenții tensioactivi neionici sunt obținuți prin reacția unor alcooli, acizi sau fenoli mai mari cu molecule de oxid de etilenă. S-au obținut compuși de tipul R (OCH2CH2) mOH. Cu cât lanțul de oxietilenă este mai lung, cu atât sunt mai pronunțate proprietățile hidrofile. Utilizarea pe scară largă a fost găsită în farmacie ca stabilizatori pentru stațiuni balneare și gemeni (esteri ai acizilor grași, sorbitol sau sorbitol oxietilat)
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: