14

Содержание

Лиофильные коллоидные системы………………………………………………..2

Классификация коллоидных ПАВ………………………………………………..3

Механизм мицеллообразования и строение мицелл в растворах

коллоидных ПАВ…………………………………………………………………4

Критическая концентрация мицеллообразования………………………………6

Зависимость растворимости ПАВ от температуры……………………………...8

Устойчивость растворов коллоидных ПАВ………….………………………….9

Солюбилизация……………………………………………………………………10

Список использованной литературы…………………………………………….14

Лиофильные коллоидные системы

Лиофильные системы – в них дисперсная фаза взаимодействует с дисперсионной средой и при определенных условиях способна в ней растворяться – растворы коллоидных ПАВ, растворы ВМС.

К лиофильным коллоидным системам относят ультрамикрогетерогенные термодинамически устойчивые системы, образование которых может протекать самопроизвольно как из макроскопических фаз, так и из гомогенных растворов. Термодинамическая выгодность самопроизвольного диспергирования макрофаз обусловлена тем, что возрастание свободной межфазной энергии компенсируется энтропийным фактором, так как энтропия смешения возрастает вследствие включения каждой образующейся частицы в самостоятельное броуновское движение. При этом необходимым условием образования лиофильной коллоидной системы является значение межфазной свободной энергии, не превышающее некоторой критической величины c (при комнатной температуре это десятые - сотые доли мДж/м2).

Дисперсную фазу в лиофильных коллоидных системах образуют вещества с дифильной структурой молекул: коллоидные ПАВ и некоторые ВМС.

Все поверхностно-активные вещества по степени растворимости можно разделить на два типа:

1. Истинно – растворимые. Это ПАВ с недлинными углеводородными радикалами. Они хорошо растворяются и в полярных, и в неполярных растворителях и образуют только истинные растворы. К ним относят низшие спирты, карбоновые кислоты и их соли, амины и фенолы.

2. Коллоидные. Это ПАВ с длинными углеводородными радикалами, содержащими более восьми атомов углерода, и малой растворимостью.

Коллоидными ПАВ называют вещества дифильной природы, которые с одним и тем же растворителем при низких концентрациях образуют истинные растворы, а при высоких – коллоидные растворы с мицеллами разной формы.

Классификация коллоидных пав.

Молекулы ПАВ в водном растворе могут распадаться на ионы и тогда такие вещества называют ионогенными. Если ПАВ содержит в молекуле полярные группы, диссоциирующие в водном растворе с образованием отрицательно заряженных длинноцепочечных органических ионов, определяющих его поверхностную активность, то такие вещества называют анионактивными. Если же при диссоциации ПАВ образуются длинноцепочечные катионы, то их называют катионоактивными (бактерицидные средства). В том случае, если ПАВ растворяется в воде без образования ионов, а растворимость его определяется наличием в молекуле нескольких полярных групп, имеющих сильное сродство к воде, то такие вещества называют неионогенными (нПАВ), т. е. нПАВ не диссоциируют. Существует особая группа ПАВ с несколькими полярными группами, которые в водном растворе (в зависимости от условий, в основном, от величины рН), могут быть ионизированы с образованием длинноцепочечных анионов или катионов, что придает им свойства анионных или катионных веществ, называемых амфотерными или амфолитными.

Б

Рис . 1

лагодаря своей дифильной структуре и малой растворимости коллоидные ПАВ могут образовывать два вида растворов в одном и том же растворителе:

1. П ри низких концентрациях, пока ПАВ растворяются, образуются истинные растворы. При этом дифильные молекулы ПАВ выталкиваются растворителем на поверхность, здесь адсорбируются , образуя частокол Ленгмюра (рис. 1). Происходит выравнивание полярностей контактирующих фаз и уменьшение поверхностного натяжения и избыточной поверхностной энергии.

2. П

   Рис. 2

   ри более высоких концентрациях ПАВ, когда поверхностный слой заполнен, в объеме жидкости дифильные молекулы ПАВ начинают самопроизвольно объединяться в мицеллы (рис. 2).

Механизм мицеллообразования и строение мицелл в растворах коллоидных пав.

Мицеллообразование, самопроизвольная ассоциация молекул ПАВ в растворе. В результате в системе ПАВ-растворитель возникают мицеллы-ассоциаты характерного строения, состоящие из десятков дифильных молекул, имеющих длинноцепочечные гидрофобные радикалы и полярные гидрофильные группы.

В результате самоассоциации ПАВ реализуется серия различных структур:

а ) Сферические мицеллы, внутренняя часть которых состоит из углеводородных цепей, а на поверхности расположены полярные группы, обращенные к воде. Сферические мицеллы характеризуются низким значением числа ПАВ и большой положительной самопроизвольной кривизной. Радиус углеводородного ядра близок к длине вытянутой алкильной цепи.

б) Цилиндрические мицеллы, внутренняя часть которых образована углеводородными цепями, а поверхность — полярными группами, обращенными к воде. Поперечное сечение углеводородного ядра по величине близко к поперечному сечению сферических мицелл. Длина мицелл может существенно изменяться, поэтому цилиндрические мицеллы полидисперсны.

в) Бислои ПАВ, образующие ламелярные жидкокристаллические фазы, в системах ПАВ-вода имеют толщину углеводородных прослоек -80% от длины двух вытянутых алкильных цепей.

г) Обращенные мицеллы имеют водное ядро, окруженное полярными группами ПАВ. Алкильные цепи вместе с неполярным растворителем образует непрерывную среду. Как и обычные мицеллы, обращенные мицеллы могут превращаться в цилиндрические.

Мицеллообразование характерно для различных видов ПАВ - ионогенных (анион- и катионактивных), амфолитных и неионогенных и обладает рядом общих закономерностей, однако оно связано и с особенностями строения молекул ПАВ (размер неполярного радикала, природа полярной группы), так что правильнее говорить о мицеллообразовании данного класса ПАВ.

Мицеллообразование возможно лишь при достижении концентрации коллоидного ПАВ критической концентрации мицеллообразования.

Мицеллообразование происходит в определенном для каждого ПАВ интервале температур, важнейшими характеристиками которого являются точка Крафта и точка помутнения. Точка Крафта - нижний температурный предел мицеллообразования ионогенных ПАВ, обычно она равна 283-293 К; при температурах ниже точки Крафта растворимость ПАВ недостаточна для образования мицелл. Точка помутнения - верхний температурный предел мицеллообразования неионогенных ПАВ, обычные ее значения 323-333 К; при более высоких температурах система ПАВ-растворитель теряет устойчивость и расслаивается на две макрофазы. Мицеллы ионогенных ПАВ при высоких температурах (388-503 К) распадаются на более мелкие ассоциаты-димеры и тримеры (так называемая демицеллизация).

С образованием мицелл система становится гетерогенной, так как мицеллы образуют новую фазу.