Домой Регистрация
Приветствуем вас, Гость



Форма входа

Население


Вступайте в нашу группу Вконтакте! :)




ПОИСК


Опросник
Используете ли вы афоризмы и цитаты в своей речи?
Проголосовало 514 человек


Поверхностно активные вещества что это такое


Поверхностно-активные вещества - это... Что такое Поверхностно-активные вещества?

Пове́рхностно-акти́вные вещества́ (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность — способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз — это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицеллообразования или ККМ), с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор концентрация на границе раздела фаз остается постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объёмном растворе (мицеллообразование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы. Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании также приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счёт преломления света мицеллами.

  1. Метод поверхностного натяжения
  2. Метод измерения контактного угла с тв. или жидкой поверхностью (Contact angle)
  3. Метод вращающейся капли (Spindrop/Spinning drop)

Строение ПАВ

Как правило, ПАВ — органические соединения, имеющие амфифильное строение, то есть их молекулы имеют в своём составе полярную часть, гидрофильный компонент(функциональные группы -ОН, -СООН, -SOOOH, -O- и т. п., или, чаще, их соли -ОNa, -СООNa, -SOOONa и т. п.) и неполярную (углеводородную) часть, гидрофобный компонент. Примером ПАВ могут служить обычное мыло (смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот — олеата, стеарата натрия и т. п.) и СМС (синтетические моющие средства), а также спирты, карбоновые кислоты, амины и т. п.

Классификация ПАВ

Влияние ПАВ на компоненты окружающей среды

ПАВ делятся на те, которые быстро разрушаются в окружающей среде и те, которые не разрушаются и могут накапливаться в организмах в недопустимых концентрациях. Один из основных негативных эффектов ПАВ в окружающей среде — понижение поверхностного натяжения. Например в океане изменение поверхностного натяжения приводит к снижению показателя удерживания CO2 и кислорода в массе воды. Только немногие ПАВ считаются безопасными (алкилполиглюкозиды), так как продуктами их деградации являются углеводы. Однако при адсорбировании ПАВ на поверхности частичек земли/песка степень/скорость их деградации снижаются многократно. Так как почти все ПАВ, используемых в промышленности и домашнем хозяйстве, имеют положительную адсорбцию на частичках земли, песка, глины, при нормальных условиях они могут высвобождать (десорбировать) ионы тяжёлых металлов, удерживаемые этими частичками, и тем самым повышать риск попадания данных веществ в организм человека.

Области применения

Библиография

См. также

dic.academic.ru

4.3. Поверхностно-активные вещества

Поверхностно-активные вещества имеют полярное (асимметричное) строение молекул, способны адсорбироваться на границе двух сред и понижать свободную поверхностную энергию системы. Совершенно незначительные добавки ПАВ могут изменить свойства поверхности частиц и придать материалу новые качества. В основе действия ПАВ лежит явление адсорбции, которое приводит одновременно к одному или двум противоположным эффектам: уменьшению взаимодействия между частицами и стабилизации поверхности раздела между ними вследствие образования межфазного слоя. Для большинства ПАВ характерно линейное строение молекул, длина которых значительно превышает поперечные размеры (рис. 15). Радикалы молекул состоят из групп, родственных по своим свойствам молекулам растворителя, и из функциональных групп со свойствами, резко отличными от них. Это полярные гидрофильные группы, обладающие резко выраженными валентными связями и оказывающие определенное влияние на смачивающее, смазывающее и другие действия, связанные с понятием поверхностной активности. При этом уменьшается запас свободной энергии с выделением тепла в результате адсорбции. Гидрофильными группами на концах углеводородных неполярных цепей могут быть гидроксил – ОН, карбоксил – СООН, амино – NН2, сульфо – SO и другие сильно взаимодействующие группы. Функциональные группы представляют собой гидрофобные углеводородные радикалы, характеризующиеся побочными валентными связями. Гидрофобные взаимодействия существуют независимо от межмолекулярных сил, являясь дополнительным фактором, способствующим сближению, «слипанию» неполярных групп или молекул. Адсорбционный мономолекулярный слой молекул ПАВ свободными концами углеводородных цепей ориентируется от

поверхности частиц и делает ее несмачиваемой, гидрофобной.

Рис. 15. Молекулы ПАВ

Эффективность действия той или иной добавки ПАВ зависит от физико-химических свойств материала. ПАВ, дающее эффект в одной химической системе, может не оказать никакого действия или явно противоположное – в другой. При этом очень важна концентрация ПАВ, определяющая степень насыщенности адсорбционного слоя. Иногда действие, аналогичное ПАВ, проявляют высокомолекулярные соединения, хотя они и не изменяют поверхностного натяжения воды, например поливиниловый спирт, производные целлюлозы, крахмал и даже биополимеры (белковые соединения). Действие ПАВ могут оказывать электролиты и вещества, нерастворимые в воде. Поэтому определить понятие «ПАВ» очень трудно. В широком смысле это понятие относится к любому веществу, которое в небольших количествах заметно изменяет поверхностные свойства дисперсной системы.

Классификация ПАВ очень разнообразна и в отдельных случаях противоречива. Предпринято несколько попыток классификации по разным признакам. По Ребиндеру все ПАВ по механизму действия разделяются на четыре группы:

– смачиватели, пеногасители и пенообразователи, т. е. активные на границе раздела жидкость – газ. Они могут снизить поверхностное натяжение воды с 0,07 до 0,03–0,05 Дж/м2;

– диспергаторы, пептизаторы;

– стабилизаторы, адсорбционные пластификаторы и разжижители (понизители вязкости);

– моющие вещества, обладающие всеми свойствами ПАВ.

За рубежом широко используется классификация ПАВ по функциональному назначению: разжижители, смачиватели, диспергаторы, дефлокулянты, пенообразователи и пеногасители, эмульгаторы, стабилизаторы дисперсных систем. Выделяются также связующие, пластифицирующие и смазывающие вещества.

По химическому строению ПАВ классифицируют в зависимости от природы гидрофильных групп и гидрофобных радикалов. Радикалы разделяют на две группы – ионогенные и неионогенные, первые могут быть анионо- и катионоактивные.

Неионогенные ПАВ содержат неионизирующиеся конечные группы с высоким сродством к дисперсионной среде (воде), в состав которых входят обычно атомы кислорода, азота, серы. Анионоактивные ПАВ – соединения, в которых длинная углеводородная цепочка молекул с низким сродством к дисперсионной среде входит в состав аниона, образующегося в водном растворе. Например, СООН – карбоксильная группа, SO3Н – сульфогруппа, OSO3Н – группа эфира, Н2SО4 и др. К анионоактивным ПАВ относятся соли карбоновых кислот, алкил сульфаты, алкилсульфонаты и т. п. Катионоактивные вещества образуют в водных растворах катионы, содержащие длинный углеводородный радикал. Например, 1-, 2-, 3- и 4- замещенный аммоний и др. Примерами таких веществ могут быть соли аминов, аммониевые основания и т. п. Иногда выделяют третью группу ПАВ, куда входят амфотерные электролиты и амфолитные вещества, которые в зависимости от природы дисперсной фазы могут проявлять как кислые, так и основные свойства. Амфолиты нерастворимы в воде, но активны в неводных средах, например олеиновая кислота в углеводородах.

Японские исследователи предлагают классификацию ПАВ по физико-химическим свойствам: молекулярный вес, молекулярная структура, химическая активность и т. п. Возникающие за счет ПАВ гелеобразные оболочки на твердых частицах в результате различной ориентации полярных и неполярных групп могут вызывать разнообразные эффекты: разжижение; стабилизацию; диспергирование; пеногашение; связывающие, пластифицирующие и смазывающие действия.

Положительное действие ПАВ оказывает только при определенной концентрации. По вопросу оптимального количества вводимых ПАВ имеются очень разнообразные мнения. П. А. Ребиндер указывает, что для частиц

1–10 мкм необходимое количество ПАВ должно составлять 0,1–0,5%. В других источниках приводятся значения 0,05–1% и более для разной дисперсности. Для ферритов было найдено, что для образования мономолекулярного слоя при сухом помоле ПАВ необходимо брать из расчета 0,25 мг на 1 м2 удельной поверхности начального продукта; для мокрого помола – 0,15–0,20 мг/м2. Практика показывает, что концентрация ПАВ в каждом конкретном случае должна подбираться экспериментально.

В технологии керамических РЭМ можно выделить четыре направления применения ПАВ, которые позволяют интенсифицировать физико-химические изменения и превращения в материалах и управлять ими в процессе синтеза:

– интенсификация процессов тонкого измельчения порошков для повышения дисперсности материала и сокращения времени помола при достижении заданной дисперсности;

– регулирование свойств физико-химических дисперсных систем (суспензий, шликеров, паст) в технологических процессах. Здесь важны процессы разжижения (или понижения вязкости с увеличением текучести без понижения влагосодержания), стабилизации реологических характеристик, пеногашения в дисперсных системах и т. п.;

– управление процессами факелообразования при распылении суспензий при получении заданных размеров, формы и дисперсности факела распыла;

– повышение пластичности формовочных масс, особенно получаемых при воздействии повышенных температур, и плотности изготовленных заготовок в результате введения комплекса связующих, пластифицирующих и смазывающих веществ.

studfiles.net

ПАВ ПАВу рознь. Что такое ПАВ ? Зачем они нужны ? Какие ПАВ безопасны ?

О том, что ПАВ- страшное зло, знают наверное даже те, кто абсолютно не интересуется косметикой. Но мало кто задумывается о том, что косметики без ПАВ практически не бывает. И еще меньше людей отдают себе отчет, что они, сами того не ведая, употребляют ПАВ практически каждый день без вреда для здоровья…

Что такое ПАВ ? И зачем они нужны ?

Поверхностно-активные вещества, или ПАВ, также называемые эмульгаторами, позволяют стабилизировать эмульсии и прочие дисперсные системы, то есть делают их однородными. Попробуйте смешать воду и масло. Как бы вы ни взбалтывали эту смесь, она будет разделяться на воду и масло. Добавьте туда эмульгатор ПАВ и получите однородную смесь.

Около 90% косметических продуктов являются эмульсиями, а значит, содержат ПАВ. Среди них молочко, гели, кремы, маски, гоммажи, сыворотки, флюиды, лосьоны, тональные кремы, зубные пасты… Без ПАВ эти средства сделать будет просто невозможно.

Без ПАВ можно изготовить только : — средства, состоящие исключительно из жирной фазы : масла, бальзамы, помада…

— средства в форме пудры : компактная пудра, тени.

Но без ПАВ нельзя обойтись и в других областях нашей жизни. Например, в пище. Самый простой пример- соус майонез, который является эмульсией-смесью жирной фазы (растительного масла) и водной фазы (уксуса и горчицы). А роль ПАВ выполняет яичный желток, который содержит естественный эмульгатор лецитин. ПАВ также присутствуют в маргарине, соусах, шоколаде, хлебе, халве…

Под названием ПАВ скрывается целый набор веществ и компонентов. И отнюдь не все они опасны для нас.

Одно из заблуждений состоит в том, что ПАВ, входящие в косметику, вредны в силу своего ненатурального происхождения. На самом деле, большинство из них имеет растительное происхождение, но это не мешает им оказывать раздражающее действие на кожу. Среди них sodium lauryl sulfate (SLS, лаурилсульфат натрия), sodium laureth sulfate (SLES, лауретсульфат натрия) и ammonium lauryl sulfate. SLES является менее агрессивным, чем SLS и именно он был тем компонентом, который в свое время позволил Johnson & Johnson создать шампунь для детей без слез. Но несмотря на это все три вышеупомянутых компонента способны раздражать кожу.

ПАВ, какие они бывают и как действуют ?

Основные свойства ПАВ :

— моющие — пенообразующие — увлажняющие — эмульгирующие

— кондиционирующие (разглаживающие)

Разобраться, как действуют ПАВ достаточно просто. Надо учесть, что наша кожа и волосы заряжены отрицательно. Именно это и определяет, как на них будут действовать те или иные ПАВ. Существует 4 типа ПАВ :

— анионные : гидрофильный (водорастворимый) конец ПАВ заряжен негативно. Эти ПАВ обладают очень сильными моющими свойствами. Липофильная (жирорастворимая) часть молекулы ПАВ захватывает частицы грязи и кожного жира. Водорастворимая часть в свою очередь отталкивается от кожи и волос, поскольку она также, как и кожа, имеет отрицательный заряд. В результате, грязь в соединении с ПАВ, смывается водой и удаляется. Это свойство анионных ПАВ и приводит к тому, что они агрессивно влияют на кожу, разрушая ее липидную пленку.

Примеры : сульфаты, в том числе печально известный лаурилсульфат натрия SLS…

— катионные ПАВ : гидрофильный водорастворимый конец заряжен положительно. Этот вид ПАВ обладает слабым моющим действием и используется в основном в качестве эмульгатора и смягчающего агента. За счет своего положительного заряда, эти ПАВ притягиваются к волосам и коже, которые обладают отрицательным зарядом. Они входят в состав кондиционеров и масок для волос и помогают фиксировать добавки на волосах, а также оказывают на них антистатический эффект.

Примеры : benzalkonium chloride, BTMS, амины…

— амфотерные ПАВ : могут нести как негативный, так и позитивный заряд, в зависимости от pH среды, в которую они попадают. Они используются в сочетании с анионными ПАВ для смягчения моющих средств и уменьшения их агрессивного воздействия на кожу.

Примеры : производные аминокислот, cocamidopropyl betaine…

— неионные  ПАВ :  молекула не имеет никакого заряда. Эти ПАВ не раздражают кожу и являются биологически разлагаемыми. Они образуют малое количество пены, но обладают довольно-таки сносными моющими свойствами.

Примеры : алкилфенолы, этоксилированные спирты, сапонины, decyl glucoside, cetyl alcohol, глутаматы, лецитин…

Но не все потеряно. Помимо опасных сульфатов среди ПАВ есть и те, которые не раздражают кожу :

— lauryl glucoside Производное жирных спиртов кокосового или пальмового масла и глюкозы

Неионное ПАВ, очень мягкое, используется в моющих средствах, в том числе и для интимной гигиены. Подходит для чувствительной кожи. Обладает густой и вязкой структурой и очень слабо пенится. Поэтому, требует добавок для повышения своих пенных качеств. Либо используется для придания густоты в сочетании с другими ПАВ.

Используется в гелях для душа, жидком мыле, очищающих гелях для лица, рук и интимной гигиены, в шампунях и средствах для детей.

— babassuamidopropyl betaine Производное жирных кислот масла бабассу.

Амфотерное ПАВ, обладающее хорошими пенящими свойствами и позволяющее улучшать эти свойства в сочетании с другими ПАВ, делает пену более мелкой, придает ей кремовую текстуру. Оно оказывает кондиционирующее и антистатическое действие на волосы, делает их более мягкими и послушными.

Babassuamidopropyl betaine с успехом заменяет cocoamidopropyl betaine, поскольку является более мягким и производится без использования раздражающих компонентов.

Используется в гелях для душа, жидком мыле, очищающих гелях для лица, рук и интимной гигиены, в шампунях и средствах для детей. В малых дозах (2-3%), это ПАВ может быть использован в мицеллярной воде.

— coco glucoside Производное жирных спиртов кокосового или пальмового масла и глюкозы

Мягкий неионный ПАВ, применяемый как со-ПАВ. Обладает увлажняющим действием и позволяет восстанавливать водно-жировую пленку на коже. Используется для повышения вязкости и мягкости в сочетании с другими ПАВ, а также для улучшения переносимости анионных ПАВ.

— decyl glucoside Производное жирных спиртов кокосового или пальмового масла и глюкозы

Неионный ПАВ с отличными пенящими свойствами, даже при малом содержании. Его получают из сахара и он подходит для всех типов кожи и волос, включая детские. Отлично дополняет lauryl glucoside для создания мягких моющих средств.

При содержании менее 3%, может использоваться в мицеллярной воде или лосьонах для снятия макияжа.

Таким образом, без ПАВ в косметике никуда. В принципе не так страшны ПАВ, как их малюют. Достаточно обращать внимание на состав средств и выбирать мягкие ПАВ. А также на то, какова пропорция ПАВ в средстве. Чем ближе к началу списка INCI стоит ПАВ, тем более агрессивно оно будет действовать на кожу. И конечно же, стараться тщательно смывать средства, содержащие агрессивные ПАВ, в частности сульфиты.

mlle-babette.com

Поверхностно-активное вещество - это... Что такое Поверхностно-активное вещество?

Пове́рхностно-акти́вные вещества́ (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность — способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз — это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицеллообразования или ККМ), с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор концентрация на границе раздела фаз остается постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объёмном растворе (мицеллообразование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы. Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании также приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счёт преломления света мицеллами.

  1. Метод поверхностного натяжения
  2. Метод измерения контактного угла с тв. или жидкой поверхностью (Contact angle)
  3. Метод вращающейся капли (Spindrop/Spinning drop)

Строение ПАВ

Как правило, ПАВ — органические соединения, имеющие дифильное строение, то есть их молекулы имеют в своём составе полярную часть, гидрофильный компонент(функциональные группы -ОН, -СООН, -O- и т. п.) и неполярную (углеводородную) часть, гидрофобный компонент. Примером ПАВ могут служить обычное мыло (смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот — олеата, стеарата и т. п. натрия) и СМС (синтетические моющие средства), а также спирты, карбоновые кислоты, амины и т. п.

Классификация ПАВ

Влияние ПАВ на экологию

ПАВ делятся на те, которые быстро разрушаются в окружающей среде и те, которые не разрушаются и могут накапливаться в организмах в недопустимых концентрациях. Один из основных негативных эффектов ПАВ в окружающей среде — понижение поверхностного натяжения. Например в океане изменение поверхностного натяжения приводит к снижению показателя удерживания CO2 в массе воды. Только немногие ПАВ считаются безопасными (алкилполиглюкозиды), так как продуктами их деградации являются углеводы. Однако при адсорбировании ПАВ на поверхности частичек земли/песка степень/скорость их деградации снижаются многократно. Так как почти все ПАВ, используемых в промышленности и домашнем хозяйстве, имеют положительную адсорбцию на частичках земли, песка, глины, при нормальных условиях они могут высвобождать (десорбировать) ионы тяжёлых металлов, удерживаемые этими частичками, и тем самым повышать риск попадания данных веществ в организм человека.

ПАВ в мировом океане

По некоторым данным ПАВ, адсорбировавшись на поверхности воды в водоёмах повышает поглощение волн радиолокационного сигнала. Другими словами, радары и спутники хуже улавливают сигнал от объектов находящихся под водой в водоёмах с определённой концентрацией ПАВ.

Области применения

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

НЕИОНОГЕ́ННЫЕ ПОВЕ́РХНОСТНО-АКТИ́ВНЫЕ ВЕЩЕСТВА́

Авторы: Л. А. Шиц

НЕИОНОГЕ́ННЫЕ ПОВЕ́РХНОСТНО-АК­ТИ́ВНЫЕ ВЕЩЕСТВА́ (НПАВ), од­на из клас­си­фи­ка­ци­он­ных групп по­верх­но­ст­но-ак­тив­ных ве­ществ (ПАВ), ха­рак­те­ри­зую­щих­ся тем, что в вод­ной сре­де они прак­ти­че­ски не об­ра­зу­ют ио­нов. Мо­ле­ку­лы НПАВ, по­доб­но мо­ле­ку­лам ио­но­ген­ных (ани­он­ных и ка­ти­он­ных) ПАВ, со­сто­ят из обо­соб­лен­ных гид­ро­фоб­ных (ал­киль­ных, ал­ки­ла­риль­ных и др.) ра­ди­ка­лов и гид­ро­филь­ных (обыч­но гид­ро­ксиль­ных и эток­силь­ных) атом­ных групп. НПАВ раз­ли­ча­ют­ся в осн. хи­мич. строе­ни­ем гид­ро­фоб­ной час­ти мо­ле­кул.

Наи­бо­лее прак­ти­че­ски важ­ные НПАВ – про­дук­ты при­сое­ди­не­ния эти­ле­нок­си­да к спир­там, ал­кил­фе­но­лам, кар­бо­но­вым ки­сло­там, ами­нам и др. со­еди­не­ни­ям с ре­ак­ци­он­но­спо­соб­ны­ми ато­ма­ми во­до­ро­да. Та­кой путь син­те­за НПАВ на­зы­ва­ют ок­си­эти­ли­ро­ва­ни­ем или эток­си­ли­ро­ва­ни­ем, а по­лу­чен­ные про­дук­ты – эток­си­ла­та­ми. Чис­ло мо­ле­кул эти­ле­нок­си­да, при­сое­ди­нён­ных к мо­ле­ку­ле ис­ход­но­го ве­ще­ст­ва (сте­пень ок­си­эти­ли­ро­ва­ния), варь­и­ру­ет в пре­де­лах от не­сколь­ких еди­ниц до не­сколь­ких де­сят­ков. Эти со­еди­не­ния, осо­бен­но с дос­та­точ­но вы­со­кой сте­пе­нью ок­си­эти­ли­ро­ва­ния, мож­но рас­смат­ри­вать как про­из­вод­ные по­ли­ок­сиэти­ле­но­вых (по­ли­эти­ленг­ли­ко­ле­вых) эфи­ров. Ино­гда НПАВ по­лу­ча­ют при­сое­ди­не­ни­ем к ис­ход­ным гид­ро­фоб­ным со­еди­не­ни­ям по­ли­эти­ленг­ли­ко­лей с оп­ре­де­лён­ной мо­ле­ку­ляр­ной мас­сой.

По­ли­ок­си­эти­ле­но­вые эфи­ры ал­кил­фе­но­лов – са­мая рас­про­стра­нён­ная груп­па НПАВ. Ти­пич­ное сы­рьё для их син­те­за – ок­тил-, но­нил-, до­де­цил­фе­но­лы и некото­рые др. со­еди­не­ния. Пром. про­дук­ты это­го ти­па (напр., не­оно­лы) – смесь эфи­ров с об­щей фор­му­лой $\ce{C}_n\ce{H_{2\!n +1}C6h5O(C2h5O)}_m\ce{H}$, где $n$ > 7, $m$ – сте­пень ок­си­эти­ли­ро­вания, за­ви­ся­щая от со­от­но­ше­ния ис­ход­ных ком­по­нен­тов. По­ли­ок­си­эти­ле­но­вые эфи­ры выс­ших жир­ных спир­тов $\ce{C}_n\ce{H}_{2n+1}\ce{Ch3O(C2h5O)}_m\ce{H}$ (напр., ок­са­но­лы, син­та­но­лы) и жир­ных ки­слот $\ce{C}_n\ce{H}_{2n+1}\ce{COO(C2h5O)}_m\ce{H}$ (напр., оле­ок­сы, стеа­рок­сы), где $n$ = 11–17, так­же име­ют ши­ро­кое пром. при­ме­не­ние.

Слож­ные эфи­ры жир­ных ки­слот и мно­го­атом­ных спир­тов (сор­би­та, пен­таэрит­ри­та, гли­це­ри­на) и про­дук­ты их ок­сиэти­ли­ро­ва­ния ис­поль­зу­ют в тех­ни­ке, фар­ма­цев­ти­ке, про­из-ве то­ва­ров нар. по­треб­ле­ния. Сре­ди них, напр., сор­би­та­ны (спа­ны; фор­му­ла I, $n$ = 11–17) и сор­би­та­ли (тви­ны; II, $n$ = 11–17, $x+y+z$ = 20), пен­тол – смесь пен­та­эрит­рит мо­но-, ди-, три- и тет­рао­леа­тов $\ce{(HOCh3)}_{4–n}\ce{C(Ch3OOCC17h43)}_n$ ($n$ = 1–4), мо­но-, диг­ли­це­ри­ды жир­ных ки­слот (ацилг­ли­це­ри­ны) и их по­ли­ок­си­эти­ле­но­вые про­из­вод­ные (III). К пром. про­дук­там разл. на­зна­че­ния от­но­сят­ся по­ли­ок­си­эти­ле­но­вые про­из­вод­ные али­фа­ти­че­ских ами­нов (ок­са­мин, син­та­мин; IV, $x+y$ = 5–20) и диа­ми­нов (V, $x+y+z$ = 3–10), слож­ные эфи­ры эта­но­ла­ми­нов и жир­ных ки­слот $\ce{RCOOC2h5N(C2h5OH)2, \;RCOOC2h5NHC2h5OH}$, ок­си­эти­ли­ро­ван­ные эта­но­ла­ми­ды жир­ных ки­слот $\ce{RCONH(C2h5O)}_m\ce{H}$ и VI (напр., син­та­ми­ды), ал­ки­ли­ми­да­зо­ли­ны и др. азот­со­дер­жа­щие со­еди­не­ния.

 

Боль­шую груп­пу НПАВ со­став­ля­ют блок­со­по­ли­ме­ры эти­ле­нок­си­да и про­пи­ле­нок­си­да. Их по­лу­ча­ют пу­тём по­сле­до­ва­тель­но­го при­сое­ди­не­ния к ис­ход­но­му со­еди­не­нию с ре­ак­ци­он­но­спо­соб­ны­ми ато­ма­ми во­до­ро­да сна­ча­ла оп­ре­де­лён­но­го ко­ли­че­ст­ва про­пи­ле­нок­си­да, за­тем – эти­ле­нок­си­да. Об­ра­зо­ван­ный в ре­зуль­та­те сту­пен­ча­той по­ли­ме­ри­за­ции по­ли­ок­си­про­пи­ле­но­вый блок вме­сте с ос­тат­ком ис­ход­но­го со­еди­не­ния (али­фа­ти­че­ско­го спир­та, ами­на и др.) со­став­ля­ют гид­ро­фоб­ную часть мо­ле­ку­лы НПАВ, по­ли­ок­си­эти­ле­но­вый блок – гид­ро­филь­ную часть. При­ме­ра­ми пром. НПАВ это­го ти­па мо­гут слу­жить ок­си­ал­ки­ли­ро­ван­ные али­фа­ти­че­ские спир­ты $\ce{RO(C3H6O)}_x\ce{(C2h5O)}_y\ce{H}$, про­кса­но­лы (плю­ро­ни­ки) состава $\ce{HO(C2h5O)}_x \ce{(C3H6O)}_y \ce{(C2h5O)}_z\ce{H}$, про­кса­ми­ны (те­тро­ни­ки, VII).

Вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ные НПАВ – кар­бо- или ге­те­ро­цеп­ные по­ли­ме­ры с мо­ле­ку­ляр­ной мас­сой от не­сколь­ких ты­сяч до не­сколь­ких со­тен ты­сяч. Сре­ди них есть при­род­ные со­еди­не­ния и про­дук­ты их хи­мич. об­ра­бот­ки (напр., ме­тил­цел­лю­ло­за, гид­ро­кси­этил­цел­лю­ло­за, мо­ди­фи­ци­ро­ван­ные крах­ма­лы) и син­те­тич. по­ли­ме­ры (напр., раз­ные мо­ди­фи­ка­ции по­ли­ви­ни­ло­во­го спир­та, по­ли­ви­нил­пир­ро­ли­дон). Срав­ни­тель­но не­мно­го­числ. груп­па эле­мен­то­ор­га­нич. (крем­ний- и фто­рор­га­ни­че­ских) НПАВ вклю­ча­ет по­ли­ок­си­эти­ле­но­вые про­из­вод­ные ал­кил­си­лок­са­нов, фтор­за­ме­щён­ных али­фа­ти­че­ских спир­тов, суль­фа­ми­дов и др. со­еди­не­ний.

Бла­го­да­ря от­сут­ст­вию ио­но­ген­ных групп в мо­ле­ку­ляр­ной струк­ту­ре НПАВ элек­тро­ли­ты сла­бо влия­ют на свой­ст­ва их рас­тво­ров. Это рас­ши­ря­ет воз­мож­но­сти прак­тич. ис­поль­зо­ва­ния НПАВ в срав­не­нии с ио­но­ген­ны­ми ПАВ. Боль­шин­ст­во НПАВ – жид­ко­сти или пас­то­об­раз­ные (вяз­ко­пла­стич­ные) ве­ще­ст­ва. Сте­пень ок­си­эти­ли­ро­ва­ния НПАВ оп­ре­де­ля­ет их рас­тво­ри­мость в во­де и не­по­ляр­ных (уг­ле­во­до­род­ных) жид­ко­стях. Этот по­ка­за­тель у во­до­рас­тво­ри­мых НПАВ обыч­но не ни­же 7–10, у мас­ло­рас­тво­ри­мых – не вы­ше 6. Важ­ное по­тре­би­тель­ское ка­че­ст­во НПАВ, осо­бен­но ли­ней­но­го строе­ния, – низ­кий уро­вень ток­сич­но­сти и вы­со­кая сте­пень био­раз­ла­гае­мо­сти.

Тех­нич. сфе­ра при­ме­не­ния НПАВ очень ве­ли­ка: их ис­поль­зу­ют как эмуль­га­то­ры, сма­чи­ва­те­ли, фло­то­реа­ген­ты, за­гус­ти­те­ли, пе­но­га­си­те­ли в со­ста­ве мою­щих и очи­щаю­щих средств, тек­стиль­но-вспо­мо­гат. ве­ществ, при строи­тель­ст­ве и экс­плуа­та­ции неф­тя­ных и га­зо­вых сква­жин, обо­га­ще­нии по­лез­ных ис­ко­пае­мых (ка­мен­но­го уг­ля и руд), в про­из-ве бу­ма­ги, по­ли­мер­ных ма­те­риа­лов и др. Не­ко­то­рые НПАВ ис­поль­зу­ют как ис­ход­ные про­дук­ты в син­те­зе ио­но­ген­ных ПАВ ти­па по­ли­эфир­суль­фа­тов, фос­фа­тов, кар­бок­си­ла­тов, а так­же чет­вер­тич­ных ам­мо­ние­вых со­еди­не­ний. НПАВ на ос­но­ве рас­тит. и жи­вот­но­го сы­рья не­за­ме­ни­мы в про­из-ве кос­ме­тич. и бы­то­вых ги­гие­нич. средств, их ис­поль­зу­ют в фар­ма­цев­тич. и пи­ще­вой пром-сти.

bigenc.ru

Поверхностно-активные вещества - История развития коллоидной химии

Концентрация ПАВ в адсорбц. слое на неск. порядков выше, чем в объеме жидкости, поэтому даже при ничтожно малом содержании в воде (0,01-0,1% по массе) ПАВ могут снижать поверхностное натяжение воды на границе с воздухом с 72,8·10-3 до 25·10-3 Дж/м2, т.е. практически до поверхностного натяжения углеводородных жидкостей. Аналогичное явление имеет место на границе водный р-р ПАВ - углеводородная жидкость, что создает предпосылки для образования эмульсий.

Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность — способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз — это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю.

Строение ПАВ

Как правило, ПАВ — органические соединения, имеющие амфифильное строение, то есть их молекулы имеют в своём составе полярную часть, гидрофильный компонент(функциональные группы -ОН, -СООН, -SOOOH, -O- и т. п., или, чаще, их соли -ОNa, -СООNa, -SOOONa и т. п.) и неполярную (углеводородную) часть, гидрофобный компонент. Примером ПАВ могут служить обычное мыло (смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот — олеата, стеаратанатрия и т. п.) и СМС (синтетические моющие средства), а также спирты, карбоновые кислоты, амины и т. п.

Классификация ПАВ

Анионактивные ПАВ - содержат в молекуле одну или несколько полярных групп и диссоциируют в водном растворе с образованием длинноцепочечных анионов, определяющих их поверхностную активность. Это группы: COOH(M), OSO2OH(M), SO3H(M), где M-металл (одно-, двух- или трехвалентный). Гидрофобная часть молекулы обычно представлена предельными или непредельными алифатическими цепями или алкилароматическими радикалами.

В анионактивных ПАВ катион м.б. не только металлом, но и органическим основанием. Часто это ди- или триэтаноламин. Поверхностная активность начинает проявляться при длине углеводородной гидрофобной цепи C

8и с увеличением длины цепи увеличивается вплоть до полной потери растворимости ПАВ в воде. В зависимости от структуры промежуточных функциональных групп и гидрофильности полярной части молекулы длина углеводородной части может доходить до C18.Катионактивные ПАВ - диссоциируют в водном растворе с образованием поверхностно-активного катиона с длинной гидрофобной цепью и аниона (обычно галогенида, иногда аниона серной или фосфорной кислоты).Среди катионактивных ПАВ преобладают азотсодержащие соединения; также используются вещества, не содержащие азот: соединения сульфония [RR'R:S]+X-и сульфоксония [RR'R:SO]+Х-, фосфония [R3PR']+X-, арсония [R3AsR']+Х-, иодония.Катионактивные ПАВ меньше снижают поверхностное натяжение, чем анионактивные, но они химически взаимодействуют с поверхностью адсорбента, напр. с клеточными белками бактерий, обусловливая бактерицидное действие.Амфолитные ПАВ – в зависимости от величины рН они проявляют свойства катионактивных или анионактивных ПАВ.Содержат в молекуле гидрофильный радикал и гидрофобную часть, способную быть акцептором или донором протона в зависимости от рН раствора. Обычно эти ПАВ включают одну или несколько основных и кислотных групп, могут содержать также и неионогенную полигликолевую группу. При некоторых значениях рН, наз. изоэлектрической точкой, ПАВ существуют в виде цвиттер-ионов. Константы ионизации кислотных и основных групп истинно растворимых амфотерных ПАВ весьма низки, однако чаще всего встречаются катионно-ориентированные и анионно-ориентированные цвиттер-ионы. В качестве катионной группы обычно служит первичная, вторичная или третичная аммониевая группа, остаток пиридина или имидазолина. Вместо N м.б. атомы S, P, As и т. п. Анионными группами являются карбоксильные, сульфонатные, сульфоэфирные или фосфатные группы.Неионогенные ПА – высокомолекулярные соединения, не образующие ионов в водном растворе.Их растворимость обусловлена наличием в молекулах гидрофильных эфирных и гидроксильных групп, чаще всего полиэтиленгликолевой цепи. При растворении образуются гидраты вследствие образования водородной связи между кислородными атомами полиэтиленгликолевого остатка и молекулами воды. Вследствие разрыва водородной связи при повышении температуры растворимость неионогенных ПАВ уменьшается, поэтому для них точка помутнения - верх. температурный предел мицеллообразования- является важным показателем. Mногие соединения., содержащие подвижной атом H (кислоты, спирты, фенолы, амины), реагируя с этиленоксидом, образуют неионогенные ПАВ RO (C2h5O)nH. Полярность одной оксиэтиленовой группы значительно меньше полярности любой кислотной группы в анионактивных ПАВ. Поэтому для придания молекуле требуемой гидрофильности и значения ГЛБ в зависимости от гидрофобного радикала требуется от 7 до 50 оксиэтиленовых групп. Характерная особенность неионогенных ПАВ - жидкое состояние и малое пенообразование в водных растворах.

Неионогенные ПАВ хорошо комбинируются с другими ПАВ и часто включаются в рецептуры моющих средств.

Благодаря моющим, смачивающим, эмульгирующим, диспергирующим и другим ценным свойствам ПАВ находят широкое применение в производстве моющих и чистящих средств, косметических и фармацевтических препаратов. латексов, каучука. полимеров, химических средств защиты растений, текстиля, кожи и бумаги, строительных материалах, ингибиторов коррозии, при добыче, транспортировке и переработке нефти и др. Большая часть ПАВ применяется для производства синтетических моющих средств (СМС).

Поверхностно-активные вещества обладают относительно низкой токсичностью для организма человека и животных. По степени увеличения токсичности ПАВ можно распределить в следующем порядке: неионогенные, анионактивные, катионактивные. При воздействии на кожу и слизистые оболочки синтетические ПАВ могут проявлять раздражающее и резорбтивное действие. Установлено, что композиции из анионных и неионогенных соединений оказывают менее выраженное биологическое и токсическое действие. Неионогенные ПАВ снижают адсорбцию анионных веществ и только в больших дозах могут оказывать повреждающее действие на кожу. Наибольшая опасность поверхностно-активных веществ и препаратов на их основе для людей, заключается в их сенсибилизирующем действии, способности вызывать аллергические реакции. Сенсибилизация может происходить при любых путях поступления ПАВ в организм.

Источники поступления ПАВ в водную средуВ водные объекты ПАВ поступают в значительных количествах с хозяйственно-бытовыми (использование синтетических моющих средств в быту) и промышленными сточными водами (текстильная, нефтяная, химическая промышленность, производство синтетических каучуков), а также со стоком с сельскохозяйственных угодий (входят в состав инсектицидов, фунгицидов, гербицидов и дефолиантов в качестве эмульгаторов).

Применение поверхностно-активных веществ (ПАВ)

ПАВ находят широкое применение в промышленности, в сельском хозяйстве, медицине и быту. Мировое производство ПАВ растет с каждым годом, причем в общем выпуске продукции постоянно возрастает доля неионогенных веществ. Широко используют все виды ПАВ при получении и применении синтетических полимеров. Важнейшая область потребления мицеллообразующих ПАВ - производство полимеров методом эмульсионной полимеризации. От типа и концентрации выбранных ПАВ (эмульгаторов) во многом зависят технологические и физико-химические свойства получаемых латексов. ПАВ используют также при суспензионной полимеризации. Обычно применяют высокомолекулярные ПАВ - водорастворимые полимеры (воливиниловый спирт, производные целлюлозы, растительные клеи и т.п.). Смешиванием лаков или жидких масляносмоляных композиций с водой в присутствии эмульгаторов получают эмульсии, применяемые при изготовлении пластмасс, кожзаменителей, нетканых материалов, импрегированных тканей, водоразбавляемых красок и т.д.

Высокомолекулярные водорастворимые ПАВ, помимо использования в указанных выше технологич. процессах, применяют как флокулянты в различных видах водоочистки. С их помощью из сточных вод, а также из питьевой воды удаляют загрязнения, находящиеся во взвешенном состоянии.

 Информация была позаимствована у следующих источников:

1) www.wikipedia.org

2) www.xumuk.ru

3) www.hydrodynamictechnology.com

4) www.greenfuture.ru

www.sites.google.com


Смотрите также




© 2012 - 2020 "Познавательный портал yznai-ka.ru!". Содержание, карта сайта.