• эмульсионная коагуляция;
• изготовление эмульсионных смазочных жидкостей;
• изготовление фармацевтических препаратов;
• изготовление пищевых продуктов.
Солюбилизация является важнейшим фактором моющего действия ПАВ. Она также входит, как одно из звеньев процесса обмена веществ, в жизнедеятельность живых организмов.
4.1.3.
КРИТИЧЕСКАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ (ККМ) И ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЕЛИЧИНУ ККМ
На величину ККМ влияют:
• строение и длина углеводородной цепи;
• характер полярной группы;
• наличие в растворе индифферентных электролитов и неэлектролитов;
• температура.
Влияние двух первых факторов отражает формула
где а - постоянная, характеризующая энергию растворения полярной группы; b - постоянная, характеризующая энергию растворения, приходящуюся на одну группу ; n - число групп .
Из уравнения (12.1) следует, что чем больше энергия растворения гидрофобной группы и чем больше число, тем меньше ККМ, т.е. тем легче образуется мицелла.
Напротив, чем больше энергия растворения поляп группы, роль которой состоит в том, чтобы удерживать образующиеся ассоциаты в воде, тем больше ККМ.
Величина ККМ ионогенных ПАВ значительно больше, чем неионогенных при одинаковой гидрофобности молекул.
Введение электролитов в водные растворы неново генных ПАВ мало влияет на величину ККМ и размеры мицеллы.
Введение электролитов в водные растворы ионогенных ПАВ оказывает весьма значительное влияние, которое можно оценить уравнением:
где а' и b' - постоянные, имеющие тот же физический смысл, что и а и b в уравнении 12.1; k - константа; с - концентрация индифферентного электролита.
Из уравнения 12.2 следует, что увеличение концентрации индифферентного электролита (с) уменьшает ККМ.
Введение неэлектролитов (органических растворителей) в водные растворы ПАВ тоже приводит к изменению ККМ. При наличии солюбилизации устойчивость мицелл повышается, т.е. уменьшается ККМ. Если солюбилизация не наблюдается (т.е. молекулы неэлектролита не входят внутрь мицеллы), то они, как правило, увеличивают ККМ.
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
Влияние температуры на ККМ ионогенных ПАВ и неионогенных ПАВ различно. Повышение температуры приводит к увеличению ККМ ионогенного ПАВ из-за дезагрегирующего действия теплового движения.
Повышение температуры приводит к уменьшению ККМ неионогенного ПАВ за счет дегидратации оксиэтиленовых цепочек (мы помним, что неионогенные ПАВ всегда образованы полиоксиэтиленовыми цепочками углеводородными "хвостами").
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТИЧЕСКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ
Методы определения ККМ основаны на регистрации резкого изменения физико-химических свойств растворов ПАВ при изменении концентрации. Это связано с тем, что образование мицеллы ПАВ в растворе означает появление в нем новой фазы, а это приводит к резкому изменению любого физико-химического свойства системы.
На кривых зависимостей "свойство раствора ПАВ - концентрация ПАВ" появляется излом. При этом левая часть кривых (при более низких концентрациях) описывает соответствующее свойство раствора ПАВ в молекулярном (ионном) состоянии, а правая - в коллоидном. Абсциссу точки излома условно считают соответствующей переходу молекул (ионов) ПАВ в мицеллы - т.е. критической концентрацией мицеллообразования (ККМ).
Рассмотрим некоторые из этих методов.
КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ККМ
Кондуктометрический метод основан на измерении электрической проводимости растворов ПАВ. Понятно, что его можно использовать только для ионогенных ПАВ. В области концентраций до ККМ зависимости удельной и эквивалентной электрической проводимости от концентрации ПАВ соответствуют аналогичным зависимостям для растворов средних по силе электролитов. При концентрации, соответствующей ККМ, на графиках зависимостей наблюдается излом, обусловленный образованием сферических мицелл. Подвижность ионных мицелл меньше подвижности ионов и, кроме того, значительная часть противоионов находится в плотном слое коллоидной частицы мицеллы и следовательно, существенно снижает электропроводность растворов ПАВ. Поэтому при увеличении концентрации ПАВ больше ККМ возрастание удельной электропроводности значительно ослабляется (рис. 12.4 ), а молярная электропроводность уменьшается резче (рис. 12.5 ).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ККМ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ РАСТВОРОВ