Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Мы поможем в написании вашей работы!  
 

Склад і фізико-хімічна природа ПАР



Речовини, що при розчиненні навіть у дуже малих концентраціях здатні різко знижувати поверхневий натяг розчинника, називають поверхнево-активними речовинами (ПАР), а їх властивість знижувати поверхневий натяг – поверхневою активністю.

Утворення найтоншого насиченого адсорбційного шару ПАР товщиною в одну молекулу (мономолекулярного шару) може викликати різкі зміни інтенсивності молекулярної взаємодії дотичних тіл і швидкості обміну речовин між цими тілами (рис. 4.1).

  Рис. 4.1. Адсорбційний шар: а – ненасичений; б – насичений  

ПАР – органічні сполуки, у молекули яких входять одночасно полярна група (наприклад ОН, СООН, NН2) і неполярний вуглеводний ланцюг (рис. 4.2).

Найбільш часто зустрічаються у складі ПАР наступні функціональні групи: (–ОН) – гідроксильна;

 
 


(–NO2) – нітрогрупа; (–SO3H) – сульфогрупа

Рис.4.2. Схема молекули поверхнево-активної речовини

Символ зображення ПАР

кружок позначає полярну групу; риска – неполярний радикал.

 
 


Від типу функціональної групи і структури радикала залежить розчинність ПАР в різних розчинниках і спроможність дисоціювати на іони. ПАР, у яких функціональні групи несуть позитивний заряд, активні у кислому середовищі і неактивні у лужному, тоді як ПАР з негативно зарядженими функціональними групами, навпаки, активні у лужному і не активні у кислому середовищі. Активність щільно пов’язана з омиленням (створенням солей) ПАР і іонів.

Наприклад, жирні кислоти у лужному середовищі реагують з лугом з утворенням мил:

Аміни у кислому середовищі омиляються кислотами:

 
 


У воді ці і подібні їм солі нерідко дисоціюють з утворенням відповідних аніонів або катіонів

RCOONa → RCOO + Na+

RNH3Cl → RNH+3 + Cl

Оскільки ПАР у сольовій формі більш активні, ніж у вихідній, у техніці вони застосовуються саме у формі солей.

Поверхнево-активними речовинами щодо води є багато органічних сполук, а саме: жирні кислоти з досить великим вуглеводним радикалом; солі цих жирних кислот (мила); сульфокислоти і їх солі, спирти, аміни. Характерною рисою будови молекул більшості ПАР є їх дифільність – будова молекули з 2-х частин – полярної групи і неполярного вуглеводного радикала (рис. 4.2), що має значний дипольний момент і здатна до гідратації. Полярна група обумовлює спорідненість ПАР з водою. Гідрофобний вуглеводний радикал є причиною зниженої розчинності цих сполук у воді.

а
 
Якщо яка-небудь поверхня полярна або має власні активні (полярні) групи, то вона, звичайно, буде притягувати (адсорбовувати) протилежно заряджені групи молекул ПАР, які будуть при цьому орієнтуватися вуглеводними радикалами назовні (рис. 4.3). Покрита шаром в одну молекулу така поверхня із боку навколишнього середовища набуває властивостей, що характерні для вуглеводнів. Вона не буде змочуватися водою і тому буде гідрофобною (водовідштовхуючою).

б
 
 
 

  Рис. 4.3.Орієнтація поверхнево – активних молекул в адсорбційному шарі: а – на твердій поверхні; б – на поверхні розподілу неполярної рідини з полярною; 1 – тверде тіло; 2 – повітря або рідина; 3 – полярна рідина; 4 – неполярна рідина  

В тому випадку, коли поверхня була вуглеводною, наприклад, поверхня бітуму, невелика добавка ПАР – жирної кислоти (С17Н33СООН) або жирного аміну (С17Н352) може самовільно змінити її на полярну, завдяки полярним групам СООН або NН2 (рис. 4.3, б), що концентруються у верхньому шарі бітуму.

При цьому концентрація ПАР у поверхневому адсорбційному шарі може у десятки тисяч разів перевищувати концентрацію його в об’ємі навколишнього середовища (наприклад, у розчині).

Адсорбційний шар ПАР забезпечує ніби перехід між двома фазами, які межують і які протилежні за молекулярною природою. Завдяки цьому шару забезпечується тісний зв’язок між контактними тілами (адгезія).





Дата публикования: 2014-11-02; Прочитано: 727 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.006 с)...