• образование этих систем происходит самопроизвольно, часто с выделением энергии;
• имеет место сильное межмолекулярное взаимодействие между частицами дисперсной фазы и дисперсионной средой. Межфазовое поверхностное натяжение очень мало, а межфазовая граница размыта;
• системы являются термодинамически устойчивыми, что означает постоянство во времени концентрации размеров частиц.
К лиофильным системам относятся:
• коллоидные поверхностно-активные вещества (ПАВ);
• растворы высокомолекулярных соединений (BMС).
4.1.
ГЛАВА 12. КОЛЛОИДНЫЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА
О поверхностно-активных веществах шла речь в связи с адсорбцией молекул на поверхности жидкого раствора (глава 3). Вспомним определение ПАВ:
ПАВ - это вещества, добавление которых в гетерогенную систему уменьшает поверхностное натяжение на границе раздела фаз. При этом во всем интервале концентраций вплоть до насыщенного раствора ПАВ находятся в молекулярно-дисперсном состоянии, т.е. системы являются гомогенными.
При удлинении углеводородной цепи до 8-10 атомов углерода возникает новое свойство - способность молекул ПАВ объединяться в агрегаты, содержащие десятки молекул и называемые мицеллами. При малых концентрациях эти ПАВ образуют истинные растворы. При увеличении концентрации раствора до определенной величины, называемой критической концентрацией мицеллообразования (ККМ), в растворе наряду с молекулами ПАВ присутствуют мицеллы, т.е. появляется новая фаза. Такие системы характеризуются двумя свойствами: высокой дисперсностью и гетерогенностью, т.е. обладают свойствами коллоидных растворов.
Коллоидные ПАВ - это вещества, которые не только снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз, но при определенных концентрациях способны к произвольному мицеллообразованию, т.е. к образованию новой фазы.
Отличие коллоидных ПАВ от обычных заключается в длине углеводородного радикала.
4.1.1.
КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЛОИДНЫХ ПАВ
Эту классификацию можно представить следующей схемой (см. рис. 12.1 ).
Анионные ПАВ - ПАВ, которые диссоциируют в воде с образованием поверхностно-активного аниона.
Анионные ПАВ составляют большую часть мирового производства всех ПАВ. К ним относятся:
а) карбоновые кислоты (RCOOH) и их соли (мыла) (RCOОM где М - металл); например,
б) алкилсульфаты
в) алкиларилсульфонаты
г) вещества, содержащие другие типы поверхностно-активных анионов, например фосфаты, тиосульфаты.
В качестве ПАВ широкое практическое применение получили соли синтетических жирных кислот фракции
В кислых средах соли карбоновых кислот переходят в слабодиссоциированные и малорастворимые кислоты, а в присутствии некоторых катионов (кальция, магния) образуют нерастворимые соли, что резко снижает эффективность их действия как ПАВ, особенно ухудшает их моющее действие. Большими преимуществами в этом отношении обладают алкилсульфаты и алкилсульфонаты, которые являются солями сильных кислот и поэтому могут быть использованы в кислых и солевых растворах. Здесь уместно вспомнить о стиральных порошках, пригодных для стирки в жесткой и морской воде.
Катионные ПАВ - это ПАВ, которые в водном растворе диссоциируют с образованием поверхностно-активного катиона.
К катионным ПАВ относятся:
а) соли первичных, вторичных и третичных алифатических и ароматических аминов;
б) соли алкилзамещенных аммониевых оснований:
в) пиридиновые соединения.
Катионные ПАВ наиболее токсичны и наименее биологически разлагаемые из всех ПАВ. Их часто используют в качестве бактерицидных, фунгицидных, дезинфицирующих веществ, ингибиторов коррозии.
Амфолитные ПАВ - это ПАВ, содержащие две функциональные группы, одна из которых имеет кислотный характер, а другая основной. В зависимости от среды такое соединение может диссоциировать и как кислота, и как основание. Например, аминокислоты:
Неионогенные ПАВ - ПАВ, которые в растворах не распадаются на ионы, это соединения, полученные на основе окиси этилена