Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Молекулы ПАВ имеют асимметричное строение, так как содержат два четко выраженных фрагмента: гидрофобный (неполярный) и гидрофильный (полярный), т. е. их структура дифильна В зависимости от характера полярной группы различают три вида ПАВ.
В длинноцепных молекулах неионогенных ПАВ гидрофильные фрагменты чередуются с гидрофобными, что графически
можно отразить так:
Среди природных ПАВ особого внимания заслуживают фос-фолипиды, сфингофосфолипиды, желчные кислоты, белки и гликолипиды. В молекулах фосфолипидов и сфингофосфолипидов имеются два длинных углеводородных радикала, обеспечивающих гидрофобные свойства, и поэтому графически их изображают так: . Полярный фрагмент этих ПАВ содержит или биполярно-ионную, или неионогенную группировку (разд. 20.2). В желчных кислотах основу гидрофобного фрагмента составляет полициклический стероидный радикал (разд. 20.3), поэтому у них гидрофобные свойства значительно преобладают над гидрофильными свойствами анионактивной группы. Белки и гликопротеины являются высокомолекулярными соединениями (разд. 21.4), макромолекулы которых содержат в своих цепях множество разных чередующихся гидрофобных и гидрофильных группировок. При этом полярные группы проявляют и анионные, и катионные, и неионогенные свойства. Такая особенность этих макромолекул обеспечивает им разнообразную и высокую поверхностную активность.
У дифильных молекул с короткой углеводородной цепью и эффективной полярной головкой преобладают гидрофильные свойства, и поэтому такие вещества хорошо растворимы в воде, например СН3ОН, СН3СООН, С2Н5ОН. С удлинением углеводородной цепи усиливаются гидрофобные свойства молекул и понижается растворимость вещества в воде, при этом молекулы вытесняются на поверхность, снижая поверхностное натяжение.
Влияние природы ПАВ на их поверхностную активность описывается правилом Дюкло - Траубе.
Поверхностная активность ПАВ в разбавленных водных растворах при одинаковой молярной концентрации увеличивается в 3-3,5 раза при удлинении гидрофобной части на одну метиленовую группу (-СН2-).
Из рис. 26.7 видно: чем длинней углеводородная цепь, тем эффективней снижается водного раствора с ростом концентрации ПАВ.
Резкое понижение удельного поверхностного натяжения с 73 • 10-3 до 25 * 10-3 Дж/м2 при незначительной концентрации ПАВ в растворе можно объяснить только тем, что вследствие адсорбции ПАВ их концентрация в поверхностном слое значительно выше концентрации в объеме. Расчет показывает, что концентрация ПАВ в поверхностном слое в десятки тысяч раз больше, чем в объеме раствора.
Рис. 26.7. Изотермы поверхностного натяжения для водных растворов карбоновых кислот при 298 К
поверхности. При дальнейшем увеличении концентрации ПАВ в растворе строение адсорбционного слоя, а также поверхностное натяжение не изменяются, а внутри раствора образуются мицеллы из молекул ПАВ (разд. 27.3.2).
В зависимости от поверхностной активности молекул ПАВ отличие в их поведении на границе раздела фаз особенно четко проявляется на границе раздела двух несмешивающихся жидкостей. Жидкости, резко отличающиеся по полярности, например вода и масло (машинное или растительное), при смешивании всегда расслоятся с образованием границы раздела между ними. Если в эту систему ввести водорастворимое ПАВ, то его молекулы своей полярной, гидрофильной частью будут ориентированы к воде, а гидрофобной - к маслу (неполярной жидкости). Положение молекул ПАВ на границе будет зависеть от соотношения гидрофильных и гидрофобных свойств соответствующих фрагментов в молекуле, т. е. от их поверхностной активности (рис. 26.8).
Для характеристики поверхностной активности молекул ПАВ используют их гидрофильнолипофильный баланс (ГЛБ). ГЛБ заключается в том, что в молекуле любого поверхностно-активного вещества имеется определенное соотношение между активностями гидрофильных и гидрофобных групп. От соотношения гидрофильных и гидрофобных свойств зависит пригодность ПАВ для той или иной цели. Так, для пеногасителей нужны ПАВ, у молекул которых гидрофобные свойства значительно превосходят гидрофильные. Для получения эмульсий масла в воде (прямая эмульсия) необходимы ПАВ, у молекул которых гидрофильные свойства уже становятся заметными, но гидрофобные свойства еще сильно преобладают. Для получения эмульсий воды в масле (обратная эмульсия) нужны ПАВ, у молекул которых гидрофобные и гидрофильные свойства выражены примерно одинаково. При использовании ПАВ в качестве моющих средств применяют вещества, в молекуле которых гидрофобные свойства выражены несколько меньше, чем гидрофильные (разд. 27.3.3).
Дата публикования: 2014-10-16; Прочитано: 4573 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!