Лекция Растворы коллоидных пав план Классификация пав. Термодинамика и механизм мицеллообразования
 Скачать 479.59 Kb.
|
Коллоидная химия Лекция № 9.Растворы коллоидных ПАВ План: 1. Классификация ПАВ. 2. Термодинамика и механизм мицеллообразования. 3. Строение мицелл ПАВ. Солюбилизация. Классификация ПАВ Анионные ПАВ - диссоцииируют в воде с образованием поверхностно-активного аниона. а)карбоновые кислоты и их соли, б)алкилсульфаты, в) фосфаты, тиосульфаты. В кислых средах соли карбоновых кислот переходят в слабодиссоциированные и малорастворимые кислоты, что резко снижает эффективность их действия, ухудшает их моющие свойства. Катионные ПАВ диссоциируют в воде с образованием поверхностно-активного катиона. Соли первичных, вторичных и третичных алифатических и ароматических аминов. Амфолитные ПАВ содержат две функциональные группы. В зависимости от рН среды проявляют анионноактивные или катионноактивные свойства. Неионногенные ПАВ не диссоциируют в растворах на ионы. Методы их получения основаны на реакции присоединения этиленоксида к спиртам, карбоновым кислотам, аминам и другим соединениям. Все ПАВ по отношению к воде делятся на истинно растворимые и коллоидные. Истинно растворимые Растворимые в воде дифильные органические соединения с небольшим углеводородным радикалом: низшие спирты, фенолы, кислоты и их соли - амины. Вещества этого типа находятся в растворе в молекулярно- дисперсном состоянии, применяют их в качестве смачивателей, вспенивателей. Коллоидные растворы Главная отличительная особенность этих веществ - способность образовывать термодинамически устойчивые (лиофильные) гетерогенные дисперсные системы. Основные свойства коллоидных ПАВ: высокая поверхностная активность, способность к самопроизвольному мицеллообразованию, способность к солюбилизации . Классификация ПАВ Высокая поверхностная активность зависит от длины углеводородного радикала. Увеличение длины на одну группу СН2 приводит к возрастанию поверхностной активности в 3,2 раза ( правило Дюкло-Траубе). Термодинамика и механизм мицеллообразования Для ионногенных ПАВ характерна диссоциация в водных растворах, поэтому их растворимость значительна. Неионногенные ПАВ не диссоциируют, поэтому их растворимость меньше. Чаще растворение ПАВ происходит с поглощением теплоты, поэтому растворимость увеличивается с увеличением температуры. Малая растворимость ПАВ проявляется в положительной поверхностной активности, а с ростом концентрации - в значительной ассоциации молекул ПАВ, переходящей в мицеллообразование. При концентрациях выше ККМ молекулы ПАВ собираются в мицеллы и раствор переходит в мицеллярную систему. Термодинамика и механизм мицеллообразования Мицелла ПАВ - ассоциат дифильных молекул, лиофильные группы которых обращены к соответствующему растворителю, а лиофобные - соединяются друг с другом, образуя ядро мицеллы. Число молекул в мицелле - число ассоциации.Общая сумма молекулярных масс в мицелле - мицеллярная масса. Температура, при которой резко увеличивается растворимость ПАВ из-за образования мицелл, называется точкой Крафта. Точка Крафта Тк соответствует ККМ на фазовой диаграмме коллоидных ПАВ. Сs - растворимость ПАВ в воде, Термодинамика и механизм мицеллообразования Точка Крафта - тройная точка на диаграмме - равновесие между чистым ПАВ, мицеллярным раствором, и истинным раствором ПАВ. Тк уменьшается с уменьшением длины углеводородного радикала, его разветвления, при наличии кратных связей, с внедрением полярных групп, с увеличением растворимости ПАВ. Термодинамика и механизм мицеллообразования Константа равновесия: С увеличением сродства молекул ПАВ к растворителю (их лиофильность) устойчивость мицелл уменьшается и увеличивается ККМ: молекулам ПАВ труднее собраться в мицеллу. На процесс мицеллообразования в водных растворах влияет структура воды, которая способствует выталкиванию углеводородных радикалов из раствора. Благодаря дифильному строению молекул ПАВ, углеводороды, взаимодействующие между собой в мицеллах, экранируются гидрофильными группами. Эффектом экранирования объясняется уменьшение площади поверхности раздела в процессе мицеллообразования. Строение мицелл ПАВ. Солюбилизация При концентрациях ПАВ в водном растворе, несколько превышающем ККМ, согласно представлениям Гартли образуются сферические мицеллы, их еще называют мицеллы Гартли. Внутренняя часть их состоит из переплетающихся углеводородных радикалов, полярные молекулы ПАВ обращены в водную среду, такие мицеллы могут содержать по 20 - 100 молекул. Строение мицелл ПАВ. Солюбилизация При достижении определенной концентрации сферические мицеллы начинают взаимодействовать между собой и стремятся принять цилиндрическую , дискообразную формы. Явление растворения веществ в мицеллах ПАВ называют солюбилизацией. Вещество, солюбилизированное раствором ПАВ -солюбилизат, ПАВ - солюбилизатор. Мольная солюбилизация -количество молей солюбилизата, отнесенного к 1 молю мицеллярного ПАВ. Способ включения молекул солюбилизата в мицеллы зависит от природы вещества: неполярные углеводороды располагаются в углеводородных ядрах мицелл, полярные - встраиваются в мицеллу между молекул ПАВ так, чтобы их полярные группы были обращены к воде. Солюбилизация - самопроизвольный процесс. В результате образуются устойчивые дисперсные системы. Солюбилизация - важнейший фактор моющего действия ПАВ, играет большую роль в жизнедеятельности живых организмов, являясь одним из звеньев процесса обмена веществ. |