Kritikal na konsentrasyon ng micelle formation. Ang pagtitiwala sa CCM mula sa iba't ibang mga kadahilanan
Mizel Formation., Spontaneous Asosasyon ng Pav molecules sa solusyon. Bilang isang resulta, ang mga micelles ng katangian na istraktura na binubuo ng dose-dosenang mga distiller na may mahabang chain hydrophobic radicals at polar hydrophilic group ay lumitaw sa spa-solvent system. Sa tinatawag na direktang micelles core na nabuo sa pamamagitan ng hydrophobic radicals, at hydrophilic group ay nakatuon sa labas. Ang bilang ng mga molecule ng surfactant na bumubuo ng micelles ay tinatawag na bilang ng pagsasama-sama; Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa molar mass ng micelles ay nailalarawan sa tinatawag na micellar mass. Kadalasan, ang mga numero ng pagsasama ay 50-100, ang mga micellar masa ay katumbas ng 10 3 -10 5. Mixed polydipperse micelle formations at nailalarawan sa laki ng pamamahagi (o mga numero ng pagsasama-sama).
Ang micelle formation ay katangian ng. iba't ibang uri ng hayop Pav ay iionogenic (anion at cationacive), ampholite at non-ionic at may isang bilang ng mga pangkalahatang pattern, ngunit ito ay konektado sa mga peculiarities ng istraktura ng Pav molecules (ang laki ng di-polar radikal, ang likas na katangian ng polar group), kaya mas tama ang pag-uusap tungkol sa pagbuo ng micelle ng klase na ito na surfactant.
Ang Micheel Formation ay nangyayari sa isang hanay ng temperatura na tinukoy para sa bawat pagsubaybay, ang pinakamahalagang katangian nito ay ang crafting point at ang cloud point. Ang crafting point ay ang mas mababang temperatura na limitasyon ng micelle formation ng ionic surfactants, ito ay karaniwang katumbas ng 283-293 K; Sa temperatura sa ibaba ng crafting point, ang solubility ng surfactants ay hindi sapat para sa pagbuo ng micelles. Purpement point - itaas na temperatura limitasyon ng micelle pagbuo ng non-ionic surfactants, ang karaniwang halaga ng 323-333 k; may higit pa mataas na temperatura. Ang surfactant system ay nawawala ang katatagan nito at sinasadya sa dalawang macrophases. Ang mga micelles ng ionic surfactants sa mataas na temperatura (388-503 k) disintegrate sa mas maliit na dimer associates at trimers (ang tinatawag na demicelization).
Ang kahulugan ng KKM ay maaaring isagawa sa pag-aaral ng halos anumang mga katangian ng mga solusyon depende sa pagbabago sa kanilang konsentrasyon. Kadalasan sa pagsasanay sa pananaliksik, ang pagtitiwala ng labo ng mga solusyon, pag-igting sa ibabaw, elektrikal na kondaktibiti, ang repraktibo index ng liwanag at lagkit sa kabuuang konsentrasyon ng mga solusyon ay ginagamit.
Ang kritikal na konsentrasyon ng micelle formation ay tinutukoy ng puntong iyon, na tumutugma sa isang impluwensya sa mga dependences ng mga katangian ng mga solusyon mula sa konsentrasyon. Ito ay pinaniniwalaan na sa mga konsentrasyon ng mas maliit na KKM sa mga solusyon ng surfactants, ang mga molecule lamang ay naroroon at ang pagtitiwala ng anumang ari-arian ay tinutukoy ng konsentrasyon ng mga molecule. Kapag bumubuo ng mga micelles sa mga solusyon, ang ari-arian ay sumailalim sa isang matalim na pagbabago dahil sa pagtaas ng hopping sa laki ng dissolved particle. Kaya, halimbawa, ang mga molecular solution ng Ionic surfactants ay nagpapakita electrical propertieskatangian ng malakas na electrolytes, at micellar - katangian ng mahinang electrolytes. Ito manifests mismo sa ang katunayan na ang katumbas na koryente kondaktibiti sa mga solusyon ng Ionic surfactants sa concentrations sa ibaba ng KKM, depende sa ugat ng isang parisukat mula sa konsentrasyon ng mga solusyon, ito ay lumiliko upang maging linear, na katangian ng malakas na electrolytes, at Pagkatapos ng KKM - ang pagtitiwala nito ay tipikal ng mahinang electrolytes.
Larawan. 2.
- 1. Stalagmometric method,o paraan ng account account, bagaman hindi tumpak, ngunit para sa pambihirang pagiging simple nito hanggang ngayon ay nalalapat sa pagsasanay sa laboratoryo. Ang kahulugan ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagbibilang ng mga patak, bumababa kapag ang isang tiyak na dami ng likido at mula sa capillary hole ng isang espesyal na tower machine-staplegy traube.
- 2. Conductetric paraan - Ito ay isang paraan ng pagtatasa batay sa pag-aaral ng electrical kondaktibiti ng mga aral na solusyon. Sa ilalim ng direktang konduktor na maunawaan ang pamamaraan kung saan ang pag-aaral ng mga konsentrasyon ng electrolyte ay direktang ginawa. Ang mga kahulugan ay isinasagawa gamit ang mga sukat ng elektrikal na kondaktibiti ng mga solusyon, kwalipikadong komposisyon na kilala.
- 3. Refractetric analysis method. (RefractoMetry) ay batay sa pag-asa ng repraktibo index ng liwanag mula sa komposisyon ng system. Ang naturang pagtitiwala ay itinatag sa pamamagitan ng pagtukoy ng repraktibo index para sa isang bilang ng mga karaniwang mixtures ng mga solusyon. Ang paraan ng refractometry ay ginagamit upang tumyak ng binary, triple at magkakaibang kumplikadong solusyon.
Larawan. 3. Refractometer.
Ang magnitude ng CCM ay naiimpluwensyahan ng:
Ang istraktura at haba ng hydrocarbon chain;
Ang likas na katangian ng polar group;
Ang presensya sa solusyon ng walang malasakit electrolytes at di-electrolytes;
Temperatura.
Ang impluwensiya ng dalawang unang mga kadahilanan ay sumasalamin sa formula
Rtin kkm \u003d. ngunit.– BP.(12.1)
kung saan ako – pare-pareho ang pag-characterize ng enerhiya ng paglusaw ng polar group; b.– Constant characterizing the dissolution energy per group. – CH 2. – ; p.– Bilang ng mga grupo – CH 2. – .
Mula sa equation (12.1) ito ay sumusunod na mas malaki ang paglusaw ng hydrophobic group at mas ang kanilang numero, mas mababa kkm, i.e, mas madali ang micelle ay nabuo.
Sa kaibahan, mas malaki ang paglusaw ng Polar Group, ang papel na ginagampanan ng mga nagresultang kasosyo sa tubig, mas malaki ang CCM.
Ang halaga ng kkm ionic surfactants ay mas malaki kaysa sa non-ionic molecules sa parehong hydrophobicity.
Ang pagpapakilala ng mga electrolytes sa may tubig solusyon ng mga di-ionic surfactants maliit na nakakaapekto sa halaga ng KKM at ang laki ng micelles.
Ang pagpapakilala ng mga electrolytes sa may tubig solusyon ng Ionic surfactants ay may isang napaka makabuluhang epekto, na maaaring tinantya ng equation:
Sa kkm \u003d a " – b "P.– K.SA. mula sa., (12.2)
kung saan ang isang "at Kommersant– pare-pareho ang pagkakaroon ng parehong pisikal na kahulugan bilang ngunit.at B.sa equation 12.1; k.– pare-pareho; mula sa.– Konsentrasyon ng walang malasakit electrolyte.
Mula sa equation 12.2, sinusundan nito na ang pagtaas sa konsentrasyon ng walang malasakit na electrolyte (c) ay binabawasan ang KKM.
Ang pagpapakilala ng mga di-electrolytees (organic solvents) sa may tubig solusyon ng surfactants ay humahantong din sa isang pagbabago sa CCM. Sa pagkakaroon ng solubilization, ang katatagan ng micelles ay nagdaragdag, i.e. bumababaKkm. Kung ang solubilization ay hindi sinusunod (i.e., hindi electrolyte molecules ay hindi kasama sa micelles), pagkatapos ay sila ay karaniwang pagtaasKkm.
Epekto ng temperatura
Ang epekto ng temperatura sa KKM Ionic surfactants at di-ionic surfactants naiiba. Ang pagtaas ng temperatura ay humahantong sa isang pagtaas sa kkm ng ionic surfactants mula sa – para sa disaggregating action ng thermal motion.
Ang pagtaas ng temperatura ay humahantong sa pagbawas sa KKM ng di-ionic surfactant dahil sa pag-aalis ng tubig ng mga chain ng oxyethylene (naaalala namin na ang mga di-ionic surfactant ay laging nabuo sa pamamagitan ng polyoxyethylene chain at hydrocarbon "tails").
Mga pamamaraan ng pagpapasiya
Kritikal na konsentrasyon
Miecella Formation.
Ang mga pamamaraan para sa pagtukoy ng KKM ay batay sa pagpaparehistro ng isang matalim na pagbabago sa pisikal – kemikal na mga katangian ng surfactants na may pagbabago ng konsentrasyon. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang pagbuo ng micelles surfactant sa solusyon ay nangangahulugan ng hitsura nito bagong Phase.at ito ay humahantong sa isang matalim na pagbabago ng anumang physico – kemikal na mga katangian ng sistema.
Sa curves ng mga dependency "ang ari-arian ng isang solusyon ng surfactant – lumilitaw ang Paving Concentration. Sa kasong ito, ang kaliwang bahagi ng curves (sa mas mababang concentrations) ay naglalarawan ng kaukulang ari-arian ng solusyon ng surfactant sa molekular (ion) estado, at ang pinakamahalaga – Sa colloid. Ang abscissa ng mga breakpoints ay may kondisyon na isaalang-alang ang kaukulang paglipat ng mga molecule (ions) na surfactant sa micelles – i.e. Ang kritikal na konsentrasyon ng micelle formation (CCM).
Isaalang-alang ang ilan sa mga pamamaraan na ito.
Conductometric method.
Mga kahulugan ng kkm.
Ang pamamaraan ng konduktor ay batay sa pagsukat ng mga de-koryenteng kondaktibiti ng surfactants. Ito ay malinaw na maaari lamang itong magamit para sa mga ionic surfactant. Sa lugar ng konsentrasyon sa CCM, ang tiyak at katumbas na de-koryenteng kondaktibiti sa konsentrasyon ng mga surfactant ay tumutugma sa mga katulad na dependency para sa mga solusyon ng medium-sized na electrolyte. Sa isang konsentrasyon na naaayon sa CCM, ang mga graph ng dependency ay sinusunod ng pagbuo dahil sa pagbuo ng spherical micelles. Ang kadaliang mapakilos ng ion micelles ay mas mababa kaysa sa kadaliang mapakilos ng mga ions at, bukod pa rito, ang isang makabuluhang bahagi ng mga kurso ay nasa isang siksik na layer ng isang koloidal na maliit na butil ng mga micelles at, samakatuwid, makabuluhang binabawasan ang electrical kondaktibiti ng surfactants. Samakatuwid, sa isang pagtaas sa konsentrasyon ng mga surfactants, ang pagtaas sa tiyak na koryente kondaktibiti ay makabuluhang weakened (Larawan 12.4), at ang molar electrical kondaktibiti bumababa matalim (Larawan 12.5)
L n kkm l n. c. L n kkm l n. c.*
Larawan. 12.4 Fig. 12.5.
Tiyak na pagtitiwala, pagtitiwala sa molar
pagpapadaloy ng koryente kondaktibiti
mula sa mga konsentrasyon mula sa konsentrasyon
Kahulugan ng KKM.
Batay sa mga sukat sa ibabaw
Mga solusyon sa pag-igting
Ang pag-igting sa ibabaw ng may tubig na solusyon ng Pav ay nabawasan sa pagtaas ng mga konsentrasyon hanggang sa CCM. Isotherm \u003d. F.(Ln. mula sa.) Sa larangan ng mababang konsentrasyon, ang surfactant ay may seksyon ng curvilinear, kung saan, alinsunod sa equation ng Gibbs, ang adsorption ng surfactants sa ibabaw ng solusyon ay nagdaragdag sa pagtaas ng konsentrasyon. Sa isang konsentrasyon sa T.ang bahagi ng curvilinear ay minarkahan nang direkta sa isang pare-pareho na halaga, i.e., ang adsorption ay umabot sa maximum na halaga. Sa lugar na ito, ang isang saturated monomolecular layer ay nabuo sa interfacial boundary. Sa isang karagdagang pagtaas sa konsentrasyon ng surfactant (c\u003e ccm), micelles ay nabuo sa dami ng solusyon, at ang pag-igting sa ibabaw ay halos hindi nagbago. Ang KKM ay tinutukoy ng isotherm sa exit nito sa site, parallel axis sa mula sa.(Larawan 12.6).
Pagsukat ng pag-igting ng pag-igting
Ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy KKM bilang ionic,
kaya at di-ionic surfactants. Sinisiyasat
Dapat na maingat na malinis ang PAV
impurities dahil ang kanilang presensya ay maaari
dumating sa hitsura ng isang minimum sa
isotherm sa concentrations malapit sa.
Ln c m ln kkm ln c ccm.
Larawan. 12.6.
Dependency ng ibabaw
Pag-igting mula sa NC.
Spectrophotometric,
O photonefelometric method.
Mga kahulugan ng kkm.
Ang solubilization ng mga tina at hydrocarbons sa micelles ng Pav ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang KKM ng ionogenic at non-ionic surfactants, parehong sa tubig at hindi aqueous Solutions.. Sa pag-abot sa solusyon ng konsentrasyon sa solusyon, kaukulang – kKM, ang solubility ng tubig-insulable dyes at hydrocarbons ay nagdaragdag nang masakit. Karamihan sa mga madaling gamitin na taba-matutunaw tina, intensively pagpipinta solusyon ng surfactants sa concentrations sa itaas ng CCM. Ang solubilization ay sinusukat sa pamamagitan ng isang paraan batay sa liwanag scattering, o spectrophotometrically.
Kritikal na konsentrasyon ng micelle formation - ang konsentrasyon ng surfactant sa solusyon kung saan matatag micelles ay nabuo. Sa mababang konsentrasyon, ang mga surfactant ay bumubuo ng mga tunay na solusyon. Sa pagtaas ng konsentrasyon ng Pav, ang CCM ay nakamit, iyon ay, tulad ng isang konsentrasyon ng surfactants, kung saan ang mga micelles ay lumitaw, na matatagpuan sa thermodynamic equilibrium na may mga di-disipsay na molecule ng surfactant. Kapag ang solusyon ay diluted, ang micelles ay disintegrated, at may isang pagtaas sa konsentrasyon ng surfactants mangyari muli. Sa itaas ng KKM, ang buong surplus surfactant ay nasa anyo ng isang micelle. Sa isang napakalaking nilalaman ng mga surfactant, ang mga likidong kristal o gels ay nabuo sa sistema.
Mayroong dalawang pinaka-karaniwang at madalas na ginagamit na mga pamamaraan para sa pagtukoy ng KKM: ayon sa pagsukat ng pag-igting sa ibabaw at solubilization. Sa kaso ng mga surfactant ng ion upang sukatin ang KKM, ang paraan ng konduktor ay maaari ding gamitin. Maraming mga physicochemical properties ay sensitibo sa micelle formation, kaya maraming iba pang mga posibilidad para sa kahulugan ng kkm.
KKM Dependence sa: 1)ang istraktura ng radikal na hydrocarbon sa molekula: Ang haba ng radikal na hydrocarbon ay may isang tiyak na epekto sa proseso ng pagbuo ng micelle sa may tubig na solusyon. Ang pagbaba sa enerhiya ng Gibbs ng sistema bilang resulta ng pagbuo ng micelle, mas malaki ang hydrocarbon chain. Ang kakayahang micelle formation ay katangian ng mga molecule ng surfactant na may radikal na haba ng higit sa 8-10 carbon atoms. 2. ) Ang likas na katangian ng polar group:gumaganap ng isang makabuluhang papel sa micelle pagbuo sa tubig at non-may tubig media. 3) Electrolytes: Ang pagpapakilala ng mga electrolytes sa may tubig na solusyon ng mga di-ionic surfactants ay hindi maganda ang nakakaapekto sa CCM at ang laki ng mga micelles. Para sa mga ionic surfactants, ang impluwensyang ito ay mahalaga. Sa pagtaas ng konsentrasyon ng electrolyte, ang micellar mass ng Ionic surfactant ay lumalaki. Ang epekto ng mga electrolytes ay inilarawan ng equation: ln kkm \u003d a - bn - k ln c, saana ay isang pare-pareho, na characterizes ang enerhiya paglusaw ng mga functional group, B ay isang pare-pareho ang characterizing ang dissolution enerhiya sa bawat grupo ng CH 2, n - ang bilang ng mga grupo CH 2, K ay isang pare-pareho, C - electrolyte konsentrasyon. Sa kawalan ng electrolyte c \u003d kkm. apat) Panimula ng mga di-electroliths (organic solvents) din humahantong sa isang pagbabago sa kkm. Ito ay dahil sa pagbawas sa antas ng paghihiwalay ng mga monomeric surfactants at micelles. Kung ang mga solvent molecule ay hindi kasama sa micelles, pinapataas nila ang CCM. Upang kontrolin ang mga katangian ng surfactant, ang kanilang mga mixtures ay ginagamit, iyon ay, isang halo na may mas mataas o mas mataas na kakayahan sa pagbubuo ng micelle.4) temperatura: Ang pagtaas ng temperatura ay nagdaragdag ng thermal movement ng mga molecule at tumutulong upang mabawasan ang pagsasama ng mga molecule ng surfactant at isang pagtaas sa KKM. Sa kaso ng mga di-ionic * surfactants, ang KKM ay bumababa sa isang pagtaas sa temperatura, ang KKM ng ionnogenic ** surfactant ay depende sa mahina.
* Ang mga di-ionic surfactants ay hindi dissociated kapag dissolved sa di-di-kakaiba; Ang mga carrier ng hydrophilicity sa mga ito ay karaniwang hydroxyl group at polyglycol chains ng iba't ibang haba
** Ang mga ionic surfactants ay dissociated sa R-Re sa ions, ang isa sa mga dahilan ay may aktibidad adsorption, iba (mga kurso) ay hindi adsorptionally aktibo.
6. Foam. Mga katangian at tampok ng panulat. Istraktura. Katatagan pen. (G / g)
Ang mga ito ay napaka-magaspang mataas na concentrated gas dispersions sa likido. Dahil sa labis na gas phase at ang mutual squeezing ng mga bula, hindi sila spherical, ngunit isang polyhedric form. Ang mga pader ay binubuo ng mga manipis na pelikula na may daluyan ng likido. Bilang resulta, ang foam ay may isang daang hugis na istraktura. Bilang isang resulta ng isang espesyal na istraktura ng foam, mayroon silang ilang mga mekanikal lakas.
Pangunahing katangian:
1) Multiplicity - ipinahayag ng ratio ng dami ng foam sa lakas ng tunog pinagmulan ng R-Ra. foaming agent ( mababang-profile foam (k mula 3 hanggang ilang sampu) - ang hugis ng mga selula ay malapit sa spherical at ang laki ng mga pelikula ay maliit
at mataas na oras (Sa ilang mga. Thousand) - Ang isang cellular film-channel-channel na istraktura ay nailalarawan, kung saan ang mga selula na puno ng gas ay pinaghihiwalay ng manipis na mga pelikula)
2) ang kapasidad ng foaming ng solusyon ay ang halaga ng foam na ipinahayag ng dami nito (cm 3) o isang taas ng haligi (m), na nabuo mula sa isang naibigay na tuluy-tuloy na dami ng foaming solution sa ilalim ng ilang karaniwang mga kondisyon ng foaming para sa isang panahon ng panahon . ( Low-resistant Ang mga foam ay umiiral lamang sa patuloy na paghahalo ng gas na may foaming p-romb sa presensya. Halimbawa, ang mga foaming agent ng 1st uri. mas mababang alkohol at org. Kt. Matapos itigil ang supply ng gas, ang mga foams ay mabilis na nawasak. Mataas na kuwadra Ang mga foam ay maaaring umiiral sa panahon ng mn. minuto at kahit na oras. Ang mga foaming agent ng 2nd uri, na nagbibigay ng mataas na matatag na bula, kasama ang mga soaps at sintetiko. Pav) 3) katatagan (katatagan) ng foam - ang kakayahang mapanatili ang kabuuang dami, pagpapakalat at pigilan ang daloy ng likido (synerresis). 4) pagpapakalat ng foam, na maaaring characterized sa pamamagitan ng average na laki ng mga bula, ang pamamahagi ng mga ito sa laki o ang ibabaw ng seksyon ng "gas solusyon" sa isang solong dami ng foam.
Foams ay nabuo kapag dispersing gas sa isang likido sa pagkakaroon ng isang pampatatag. Walang stabilizer, ang matatag na mga foam ay hindi nakuha. Ang lakas at tagal ng pagkakaroon ng foam ay depende sa mga katangian at nilalaman ng foaming agent na naka-adsorbed sa interfacial boundary.
Ang panulat ay depende sa mga sumusunod na pangunahing mga kadahilanan: 1. Kalikasan at konsentrasyon ng foaming agent. (ang mga foaming agent ay nahahati sa dalawang uri. 1. Unang uri ng mga ahente ng foaming. Ang mga ito ay mga compound (mas mababang alkohol, acids, aniline, cresol). Ang mga foams ng mga solusyon sa unang uri ng mga foaming agent ay mabilis na bumagsak sa pag-expire ng fluid ng pagkasunog. Ang katatagan ng panulat ay nagdaragdag sa isang pagtaas sa konsentrasyon ng foaming agent, na umaabot sa maximum na halaga upang mababad ang layer ng adsorption, at pagkatapos ay bumababa halos sa zero. 2 . Ikalawang Rhoda foaming agents. (Soaps, sintetiko surfactants) form koloidal system sa tubig, foams na kung saan ay lubos na lumalaban. Ang pag-expire ng sunugin likido sa naturang metastable foams ay tumigil sa isang tiyak na punto, at ang frame ng foam ay maaaring mapanatili para sa isang mahabang panahon sa kawalan ng isang mapanirang pagkilos panlabas na mga kadahilanan (vibrations, evaporation, dust, atbp.). 2. Temperatura. Mas mataas ang temperatura, ang mas mababang katatagan, dahil Ang lagkit ng mga layer ng interfool ay nabawasan at ang solubility ng surfactants (surfactant) sa pagtaas ng tubig. Istraktura ng panulat:Ang mga bula ng gas sa foam ay pinaghihiwalay ng pinakamainam na pelikula na bumubuo sa kanilang combustion film frame, na nagsisilbing batayan ng foam. Ang ganitong frame ng pelikula ay nabuo kung ang dami ng gas ay 80-90% ng kabuuang dami. Ang mga bula ay mahigpit na katabi ng bawat isa at isang manipis na pelikula lamang ng solusyon ng foaming agent ay pinaghiwalay. Ang mga bula ay deformed at nakuha ang hugis ng pentahedra. Karaniwan, ang mga bula ay matatagpuan sa dami ng foam sa isang paraan na ang tatlong pelikula sa pagitan ng mga ito ay konektado tulad ng ipinapakita sa Fig.
Sa bawat pelikula ng maramihang, tatlong pelikula ay nagtatagpo, ang mga anggulo sa pagitan ng kung saan ay katumbas ng 120 o. Ang mga joints ng mga pelikula (polyhedron gilid) ay nailalarawan sa pamamagitan ng pampalapot na bumubuo ng isang tatsulok sa cross section. Ang mga thickens na ito ay tinatawag na Plateau Gibbs Channels, bilang karangalan ng mga sikat na siyentipiko - Belgian siyentipiko J. Plateau at Amerikano - J. Gibbs, na gumawa ng isang malaking kontribusyon sa pag-aaral ng panulat. Apat na channel ng Plateau Gibbs Converge sa isang punto, na bumubuo ng parehong sulok ng 109 o 28 sa buong bula
7. Mga katangian ng mga bahagi ng mga dispersed system.Ang pagpapakalat ng sistema ay isang heterogeneous system ng dalawa o higit pang mga yugto, kung saan ang isa (pagpapakalat daluyan) ay patuloy, at ang iba pang (dispersed phase) ay dispersed (ipinamamahagi) sa ito bilang hiwalay na mga particle (solid, likido o puno ng gas). Sa laki ng maliit na butil ng 10 -5 cm at mas mababa, ang sistema ay tinatawag na koloidal.
Pagpapakalat daluyan - panlabas, tuloy-tuloy na bahagi ng sistema ng pagpapakalat. Ang pagpapakalat ng daluyan ay maaaring solid, likido o gas.
Ang dispersed phase ay isang panloob, pira-piraso yugto ng disperse system.
Pagpapakalat - antas ng pagkapira-piraso ng dispersed phase ng system. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng halaga ng partikular na ibabaw ng mga particle (sa m 2 / g) o ang kanilang mga linear na sukat.
* Ang laki ng mga dispersed phase particle disperse system ay conditionally hinati: sa magaspang at pinong (mataas) dispersed. Ang huling, tinatawag na mga colloid system. Ang pagpapakalat ay tinatantya ng average na laki ng maliit na butil, UD. Ibabaw o dispersed komposisyon. * Ayon sa pinagsama-samang estado ng daluyan ng pagpapakalat at ang dispersed phase, ang trail ay naka-highlight. OSN. Mga uri ng mga dispersed system:
1) Aerodissess (gas-dispersed) system na may gas dispersion medium: aerosols (usok, alikabok, fog), powders, mahibla materyales tulad ng nadama. 2) mga sistema na may likidong daluyan ng pagpapakalat; Dispersed phase m. B. Solid (magaspang suspensyon at pastes, mataas na dispersed evils at gels), likido (magaspang emulsions, mataas na dispersed microemulsions at latexes) o gas (magaspang gas emulsions at foam).
3) mga sistema na may solidong daluyan ng pagpapakalat: salamin-tulad o mala-kristal na mga katawan na may mga inclusions ng maliit na solid particle, patak ng likido o gas mga bula, halimbawa, ruby \u200b\u200bglass, opal mineral, iba't ibang mga microporous materyales. * Lyophilic at likido dispersed system na may isang likido pagpapakalat daluyan naiiba depende sa kung gaano kalapit ang dispersed phase at pagpapakalat daluyan sa kanilang mga ari-arian.
Sa lyophilic Ang pag-disperse ng mga sistema ng intermolecular interaction sa magkabilang panig ng paghihiwalay sa ibabaw na bahagi ay bahagyang naiiba, kaya ud. libre Surface Energy (para sa fluid - ibabaw na pag-igting) ay napakaliit (karaniwang hundredths ng MJ / M 2), ang interfacial boundary (ibabaw layer) m. B. Ang malabo at kapal ay kadalasang katumbas ng sukat ng mga particle ng dispersed phase.
Ang lyophilic dispersed system ay thermodynamically equilibrium, palaging sila ay lubos na dispersed, ang mga ito ay ginawa spontaneously at habang ang pagpapanatili ng mga kondisyon ng kanilang mga pangyayari ay maaaring umiiral para sa kung gaano katagal. Karaniwang lyophilic dispersed system - microemulsions, non-polimer polimer mixtures, micellar surfactants, dispersed system na may likidong kristal. dispersed phase. Sumangguni rin sa lyophilic dispersed system at pamamaga at spontaneously dispersing mineral ng montmorillonite group mineral, halimbawa, bentonite clays.
Sa liophobic Dispersed system intermolecular estimation. Sa daluyan ng pagpapakalat at sa dispersed phase ay makabuluhang naiiba; Ud. libre Ang ibabaw na enerhiya (ibabaw na pag-igting) ay malaki - mula sa ilang. yunit sa ilang. daang (at libu-libo) MJ / m 2; Ang hangganan ng mga yugto ay malinaw na ipinahayag. Ang mga sistema ng lipobic dispersed ay thermodynamically non-equilibries; Malaking labis na libre. Tinutukoy ng enerhiya sa ibabaw ang daloy ng mga proseso ng paglipat sa isang mas masaganang kanais-nais na estado. Sa isothermich. Ang mga kondisyon ay posible - rapproch at kumbinasyon ng mga particle na mapanatili ang unang mga hugis at sukat, sa siksik na aggregates, pati na rin ang pagpapalaki ng mga pangunahing particle dahil sa coalescence ng droplets o gas bula, kolektibong recrystallization (sa kaso ng kristal. Dispersed phase) o isothermich. Paglilipat (Mol. Transfer) sa V-V-phase mula sa mga maliliit na particle sa malaki (sa kaso ng mga dispersed system na may likidong daluyan ng pagpapakalat - ang huling proseso ay tinatawag na transitasyon). Hindi matatag at, dahil dito, patuloy na binabago ng hindi matatag na mga sistema ng lophobic dispersed ang kanilang dispersed na komposisyon patungo sa pagpapatatag ng mga particle hanggang sa isang kumpletong bundle sa macrophases. Gayunpaman, ang stabilized na mga sistema ng dispersed na alak ay maaaring mapanatili ang pagpapakalat para sa mahaba. oras.
8. Pagbabago ng aggregative katatagan ng dispersed systems sa electrolytes (Schulza - Garde).
Bilang isang sukatan ng aggregative katatagan ng dispersed system, posible upang isaalang-alang ang bilis ng kanyang pagkakalayo. Ang sistema ay mas matatag, ang mas mabagal na proseso ng pagpapalaki ay pupunta. Ang pagpapangkat ay ang proseso ng mufflation ng maliit na butil, ang pagbuo ng mas malaking mga yunit, na sinusundan ng paghihiwalay ng mga yugto - ang pagkawasak ng dispersed system. Ang pagpapatibay ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya iba't ibang mga kadahilanan: Pag-iipon ng sistema ng colloid, mga pagbabago sa temperatura (pagpainit o pagyeyelo), presyon, mekanikal na epekto, pagkilos ng electrolyte ( ang pinakamahalagang kadahilanan). Ang pangkalahatan na panuntunan ng Schulze Gardi (o patakaran ng halaga) ay bumabasa: sa dalawang electrolyte ions, ang pagkilos ng coagulant ay nagtataglay ng tanda kung saan ang tanda ng colloid particle charge, at ang epekto na ito ay mas malakas kaysa sa mas mataas na valence ng coagulating ion.
Ang mga electrolytes ay maaaring maging sanhi ng pagbuo, ngunit mayroon silang kapansin-pansin na epekto sa pag-abot sa isang tiyak na konsentrasyon. Ang minimum na konsentrasyon ng electrolyte, na nagiging sanhi ng pagpapangkat, ay tinawag na limitasyon ng kurbatang, kadalasan ay ipinahiwatig ng letrang γ at ipinahayag sa MMOL / L. Ang threshold ng pagbuo ay tinutukoy sa simula ng ulap ng solusyon, upang baguhin ang kulay nito o sa simula ng pagpapalabas ng sangkap ng dispersed phase sa sediment.
Kapag ipinakilala sa electrolyte, ang kapal ng double electrical layer at ang magnitude ng electrokinetic ζ potensyal na mga pagbabago. Ang pagbuo ay nangyayari sa isang isoelectric point (ζ \u003d 0), at kapag ang ilang mga sapat na maliit na halaga ng zet potensyal (ζkr, kritikal na potensyal).
Kung │ζ│\u003e │ζkr│, ang asol ay relatibong lumalaban, na may │ζ│<│ζкр│ золь быстро коагулирует. Различают два вида коагуляции коллоидных растворов электролитами − konsentrasyon at neutralisasyon.
Ang konsentrasyon ng konsentrasyon ay nauugnay sa pagtaas sa konsentrasyon ng electrolyte na hindi pumasok sa pakikipag-ugnayan ng kemikal sa mga bahagi ng koloidal na solusyon. Ang mga electrolytes ay tinatawag na walang malasakit; Wala silang mga ions na may kakayahang hawak ang core ng micelles at upang tumugon sa potensyal na pagtukoy ng mga ions. Sa isang pagtaas sa konsentrasyon ng walang malasakit na electrolyte, ang diffuse layer ng micelles ay naka-compress, na nagiging adsorption layer. Bilang isang resulta, ang electrokinetic potensyal ay nabawasan, at maaari itong maging katumbas ng zero. Ang estado ng colloid system ay tinatawag na. isoelectric.Sa pagbaba sa potensyal na electrokinetic, ang pinagsama-samang katatagan ng colloidal solution ay nabawasan at ang pagbuo ay nagsisimula sa isang kritikal na halaga ng potensyal na zeta. Ang potensyal na termodinamika ay hindi nagbabago.
Sa pagbuo ng neutralisasyon, ang mga ions ng idinagdag na electrolyte ay neutralized sa pamamagitan ng potensyal na pagtukoy ions, ang thermodynamic potensyal na bumababa at ang mga potensyal na zeta ay nabawasan nang naaayon.
Kapag ang mga electrolytes, na naglalaman ng multiply sisingilin ions na may singil, kabaligtaran sa singil ng maliit na butil, ay ipinakilala sa mga colloidal system, na magiging matatag, pagkatapos ay sa isang tiyak na agwat ng konsentrasyon, ang pagbuo ay nangyayari, at sa wakas. Ang ganitong kababalaghan ay maaaring maging sanhi ng lining organic ions ng mga tina at alkaloids.
Mga kadahilanan na nakakaapekto sa KKM.
KKM ay depende sa maraming mga kadahilanan, ngunit ay lalo na tinutukoy ng istraktura ng isang hydrocarbon radikal, ang likas na katangian ng polar group, additives sa isang solusyon ng iba't ibang mga sangkap at temperatura.
Ang haba ng hydrocarbon radical R.
Para sa may tubig na solusyon - Sa homologous serye para sa kalapit na homologues, ang ratio ng KKM ≈ 3.2 ay ang halaga ng duklo-traube rule coefficient. Ang mas malaki r, ang mas malakas na enerhiya ng sistema na may micelle formation bumababa, samakatuwid, ang mas mahaba ang hydrocarbon radikal, ang mas mababa kkm.
Ang kakayahang mag-asosasyon ay ipinakita sa mga molecule ng surfactant sa R\u003e 8-10 carbon atoms C. Branchedness, disabilities, cyclization bawasan ang pagkahilig sa MCO at KKM.
Para sa organic medium. Kapag ang r ay nagdaragdag ng solubility at kkm.
Ang pinakamatibay na CCM sa may tubig na solusyon ay depende sa haba ng radikal na hydrocarbon: sa proseso ng pagbuo ng micelle, ang pagbaba sa enerhiya ng Gibbs ng sistema ay mas malaki, mas mahaba ang hydrocarbon chain ng surfactant, iyon ay, ang mas mahaba ang radikal, mas mababa kkm. Mga iyon. Ang mas mahaba ang hydrocarbon radical radical ng surfactant molecule, na may mas maliit na concentrations, monolayer pagpuno ng ibabaw (G ) ay nakamit at mas mababa kaysa sa KKM.
Ang pag-aaral ng pagbuo ng micelle ay nagpakita na ang pagbuo ng mga kasosyo ng surfactants ay nangyayari sa kaso ng hydrocarbon radicals na binubuo ng 4 hanggang 7 carbon atoms. Gayunpaman, sa ganitong mga compounds, ang pagkakaiba sa pagitan ng hydrophilic at hydrophobic na bahagi ay hindi ipinahayag sapat (mataas na halaga ng GLB). Sa pagsasaalang-alang na ito, ang enerhiya ng pagsasama ay hindi sapat upang i-hold ang mga kasamahan - sila ay nawasak sa ilalim ng pagkilos ng thermal motion ng mga molecule ng tubig (daluyan). Ang kakayahang mag-format ng micelle ay nakakuha ng mga molecule ng surfactant, ang radikal na hydrocarbon na naglalaman ng 8 - 10 at higit pang mga carbon atoms.
Ang likas na katangian ng polar group.
Sa may tubig na mga solusyon, ang mga surfactant, hydrophilic na grupo ay nagtataglay ng mga aggregates sa tubig at kinokontrol ang kanilang laki.
para sa aquatic environment. sa isang organic na kapaligiran
Rt lnkkm \u003d a - bn.
kung saan ang isang ay isang pare-pareho ang characterizing ang paglusaw ng enerhiya ng functional group (polar parts)
b ay isang pare-pareho ang characterizing ang dissolution enerhiya sa bawat grupo -Ch 2.
Ang likas na katangian ng pangkat ng polar ay may malaking papel sa MCO. Ito ay nakakaimpluwensya sa koepisyent, gayunpaman, ang impluwensya ng likas na katangian ng polar group ay mas makabuluhan kaysa sa haba ng radikal.
Sa katumbas, ang sangkap ay may malaking CCM, na mas mahusay na dissociated sa pamamagitan ng polar group nito (ang pagkakaroon ng Ionic solubility solubility surfactant), samakatuwid, na may isang pantay na radikal ng KKM iPav\u003e KKM Niphav.
Ang pagkakaroon ng mga grupo ng ionic ay nagdaragdag ng solubility ng surfactants sa tubig, samakatuwid, para sa paglipat ng ionic molecules sa micelles, mas mababa enerhiya ay won kaysa sa mga di-ionic molecule. Samakatuwid, ang KKM para sa Ionic surfactants ay karaniwang mas mataas kaysa sa di-ionic, na may parehong hydrophobicity ng molekula (ang bilang ng mga carbon atoms sa chain).
Ang impluwensiya ng mga pagdaragdag ng mga electrolytes at polar organic na sangkap.
Ang pagpapakilala ng mga electrolytes sa IPav at Nipav Solutions ay nagiging sanhi ng hindi pantay na epekto:
1) Sa mga solusyon ng iPav sal-ta ↓ kkm.
Ang konsentrasyon at pagsingil ng mga kurso ay naglalaro ng pangunahing papel. Ang mga ions ay sisingilin sa parehong pangalan na may isang surfactant ion sa MC, mahina impluwensya sa CCM.
Ang kaluwagan ng MOTS ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng compression ng diffuse layer ng mga counterion, ang pagsupil sa paghihiwalay ng mga molecule ng surfactant at ang bahagyang pag-aalis ng tubig ng mga surfactant.
Ang pagbawas ng singil ng mga micelles ay nagpapahina sa electrostatic repulsion at pinapadali ang attachment ng mga bagong molecule sa micelle.
Sa MCO Niphav, ang pagdaragdag ng electrolyte ay nakakaapekto sa kaunti.
2) Ang pagdaragdag ng mga organic na sangkap sa may tubig na mga solusyon sa mga surfactant ay nakakaapekto sa CCM sa iba't ibang paraan:
mababang Molecular Weight Compounds (Alcohols, Acetone) KKM (kung walang solubilization)
long-chain compounds ↓ kkm (pagtaas ng kalamnan katatagan).
3). Epekto ng temperatura T.
May iba't ibang katangian ng impluwensya ng IPav at Niphav.
Ang pagtaas sa mga solusyon sa IPAV ay nakakakuha ng thermal movement at pinipigilan ang pagsasama ng mga molecule, ngunit binabawasan ng masinsinang kilusan ang hydration ng mga polar group at nag-aambag sa kanilang kumbinasyon.
Maraming mga surfactant na may malaking r dahil sa mahinang solubility ay hindi bumubuo ng mga solusyon sa micellar. Gayunpaman, may pagbabago sa sol na solubility, ang surfactant ay maaaring tumaas at ang MCO ay napansin.
T, may isang pusa. Ang solubility ng IPav dahil sa pagbuo ng MC ay tinatawag na crafting point (karaniwang 283-293 K).
T. Kraft ay hindi nag-tutugma sa t pl. Surfactant, at namamalagi sa ibaba, dahil Sa Nobuchshem Gel Pav hydrated at ginagawang mas madali ang pagtunaw.
C, mol / l surfactant + solution.
r. 
aST-WASH MC + RR.
Larawan. 7.2. Phase diagram ng colloidal surfactant solution malapit sa craft point
Upang makakuha ng surfactants na may mababang halaga ng craft point:
a) isang karagdagang ch 3 ay ipinakilala - o lateral substituents;
b) isang integnatory communication "\u003d";
c) polar segment (oxyethylene) sa pagitan ng ionic group at chain.
Sa itaas ng mga punto sa Rfta MC iPav disintegrate sa mas maliit na mga kasamahan - demicelization nangyayari.
(Ang pagbuo ng micelle ay nangyayari sa isang hanay ng temperatura na tinukoy para sa bawat pagsubaybay, ang pinakamahalagang katangian nito ay ang crafting point at ang cloud point.
Crava point. - Ang mas mababang temperatura limitasyon ng micelle pagbuo ng Ionic surfactants, ito ay karaniwang katumbas ng 283 - 293K; Sa temperatura sa ibaba ng crafting point, ang solubility ng surfactants ay hindi sapat para sa pagbuo ng micelles.
POINT POINT. - Upper temperatura limitasyon ng micelle pagbuo ng non-ionic surfactants, ang karaniwang halaga ng 323 - 333 K; Sa mas mataas na temperatura, ang surfactant system ay katatagan at sinasalamin sa dalawang macrophases.)
2) T sa Niphav Solutions ↓ KKM dahil sa pag-aalis ng tubig ng oxyethylene chain.
Sa Niphave Solutions, ang maulap na temperatura ay sinusunod - ang itaas na temperatura na limitasyon ng MCO Niphav (323-333 K), na may mas mataas na T, ang sistema ay nawawala ang katatagan at stired sa dalawang yugto.
Thermodynamics and Micelle Formation Mechanism (MCO)
(Ang tunay na solubility ng Pav ay dahil sa isang pagtaas sa entropy S kapag dissolved at hindi bababa sa pakikipag-ugnayan sa mga molecule ng tubig.
Para sa IPav, ang dissociation sa tubig, ang paglusaw ay makabuluhan.
Nipav mahina makipag-ugnay sa H 2 O, ang kanilang solubility ay mas mababa sa parehong R. Mas madalas δh\u003e 0, samakatuwid solubility sa T.
Ang maliit na solubility ng surfactants ay nagpapakita mismo sa "+" na aktibidad sa ibabaw, at may C - sa isang makabuluhang pagsasamahan ng surfactants, nagiging MCO.)
Isaalang-alang ang mekanismo ng paglusaw ng mga surfactant. Binubuo ito ng 2 yugto: Phase transition at pakikipag-ugnayan sa mga solvent molecule - solvation (tubig at hydration):
Δh f.p. \u003e 0 δs f.p. \u003e 0 δn ay angkop. \u003e
Δh Solvate.
∆ G.\u003d Δн. nag-iisa . - δ.S. anim
Para sa IPav :
Δh Solvate. Malaking pinakamalaking, δn ay nasiyahan. 0 at δG ay nasiyahan.
Para sa Nipav Δn anim ≥0, samakatuwid, sa solubility dahil sa entropy component.
Para sa proseso ng MCS ay nailalarawan sa pamamagitan ng δh MSO. ∆ G. Mts. \u003d Δн. Mts. . - δ.S. MCO.
Mga pamamaraan para sa pagtukoy ng KKM.
Batay sa pagpaparehistro ng isang matalim na pagbabago sa physicochemical properties ng mga solusyon ng surfactants, depende sa kanilang konsentrasyon (labo τ, ibabaw tensyon σ, katumbas electrical kondaktibiti λ, osmotic presyon π, repraktibo index n).
Karaniwan ay may pahinga sa mga curve na ito, dahil Ang isang sangay ng curve ay tumutugma sa molecular state of the solutions - ang ikalawang bahagi ay koloidal.
Ang mga halaga ng KKM para sa sistemang ito ng surfactant ay maaaring magkaiba sa pagtukoy sa kanila ng isa o ibang pang-eksperimentong pamamaraan o kapag gumagamit ng isa o ibang paraan ng pagproseso ng matematika ng nakaranas ng data.
Ang lahat ng mga pang-eksperimentong pamamaraan para sa pagtukoy ng KKM (higit sa 70 ay kilala) ay nahahati sa dalawang grupo. Kasama sa parehong grupo ang mga pamamaraan na hindi nangangailangan ng pangangasiwa sa surfactant system ng mga karagdagang sangkap. Ito ang pagtatayo ng isotherm ng pag-igting sa ibabaw \u003d f (c) o \u003d f (LNC); Pagsukat ng elektrikal na kondaktibiti ( at ) saluing solution; Pag-aaral ng optical properties - ang repraktibo index ng mga solusyon, liwanag scattering; Ang pag-aaral ng pagsipsip spectra at NMR spectra at iba pa. Naayos na ng CCM sa pagtatayo ng solubility ng surfactant mula sa halaga ng 1 / t (inverse temperatura). Simple at maaasahang pamamaraan ng potentiometric titration at ultrasound absorption, atbp.
Ang ikalawang pangkat ng mga pamamaraan para sa pagsukat KKM ay batay sa pagdaragdag ng mga karagdagang sangkap at solubilization solusyon (colloidal dissolution) sa Mickey Pav, na maaaring nakarehistro gamit ang mga pamamaraan ng parang multo, pag-ilaw, EPR, atbp Ang sumusunod ay isang maikling paglalarawan ng ilan mga pamamaraan para sa pagtukoy ng KKM mula sa unang grupo.
Larawan. 7.2. Kahulugan ng pamamaraan ng konduktor ng KKM (kaliwa).
Fig.7.3. Ang pagpapasiya ng pamamaraan ng KKM ng pagsukat ng pag-igting sa ibabaw
Ang pamamaraan ng konduktor para sa pagtukoy ng KKM ay ginagamit para sa mga ionic surfactant. Kung sa may tubig na mga solusyon ng Ionic surfactants, halimbawa, sosa o potassium oleate, walang micelle formation, at pagkatapos ay sumang-ayon sa Kolrahasai equation (), ang mga pang-eksperimentong punto ng pagtitiwala ng katumbas na koryenteng kondaktibiti mula sa konsentrasyon C sa mga coordinate \u003d f () ay humiga sa tuwid (Larawan 7.2). Ito ay ginanap sa mababang concentrations ng surfactants (10 -3 mol / L), na nagsisimula sa kkm, ionic micelles ay nabuo, na napapalibutan ng isang diffuse layer ng anti-off, ang kurso ng \u003d f () ay nabalisa at ang bali ay sinusunod sa linya.
Ang isa pang paraan ng pagtukoy ng KKM ay batay sa pagsukat ng pag-igting sa ibabaw ng may tubig na mga solusyon ng surfactants, na bumababa sa pagtaas ng mga konsentrasyon hanggang sa CCM, at pagkatapos ay nananatiling halos pare-pareho. Ang pamamaraan na ito ay naaangkop para sa parehong ionic at non-ionic surfactants. Upang matukoy ang CCM, ang pang-eksperimentong data sa pag-asa ng mula sa C ay karaniwang kinakatawan sa mga coordinate \u003d F (LNC) (Larawan 7.3).
Ang isotherms σ \u003d f (c) ay naiiba mula sa mga isotherms ng tunay na solusyon ng surfactant na may isang mas matalas ↓ σ sa C at ang pagkakaroon ng isang liko sa lugar ng mababang concentrations (tungkol sa 10 -3 - 10 -6 mol / l), kung saan ang σ ay nananatiling pare-pareho. Mas kapansin-pansing, ang puntong ito ng kkm ay nakita sa isotherm σ \u003d f ln (c) alinsunod sa
Dσ \u003d σ γ i dμ i, for this component μ i \u003d μ i o + rt ln a i dμ i \u003d μ i o + rt dln a i i i i
\u003d - γ i \u003d - γ i rt.
Ang isang graph ng pag-asa ng repraktibo index n sa konsentrasyon ng solusyon ng Pav ay isang sirang linya ng dalawang mga segment na intersecting sa punto ng CCM (Larawan 7.4). Gamit ang pagtitiwala na ito, maaari mong matukoy ang CCM surfactant sa tubig at di-may tubig na media.
Sa rehiyon ng KKM, ang tunay na (molekular) na solusyon ay pumapasok sa koloidal na solusyon, habang ang ilaw na scattering ng sistema ay nagdaragdag nang masakit (lahat ay maaaring obserbahan ang scattering ng liwanag sa dusting suspendido sa hangin). Upang matukoy ang CCM, ang optical density ng system D, depende sa konsentrasyon ng surfactant, ay sinusukat (Larawan 7.5), ang KKM ay matatagpuan mula sa graph D \u003d F (c).
Larawan. 7.4. Kahulugan ng KKM paraan ng pagsukat ng repraktibo index N.
Larawan. 7.5. Kahulugan ng paraan ng CME ng liwanag na scattering (kanan).
Isaalang-alang ang pamamahagi ng mga molecule ng surfactant sa solusyon nang mas detalyado (tingnan ang Larawan 21.1). Ang bahagi ng mga molecule ng surfactant ay naka-adsorbed sa hangganan ng seksyon ng likido - gas (tubig - hangin). Ang lahat ng mga pattern na dati ay isinasaalang-alang para sa adsorption ng surfactant sa hangganan ng likidong seksyon na may daluyan ng gas (tingnan ang ch. 4 at 5), at para sa mga colloidal surfactants. Sa pagitan ng mga molecule ng surfactant sa layer ng adsorption 1 at mga molecule sa solusyon 2 May isang dynamic na punto ng balanse. Ang bahagi ng mga molecule ng surfactant sa solusyon ay may kakayahang bumubuo ng mga micelles 3 ; Mayroon ding isang punto ng balanse sa pagitan ng mga surfactants ng surfactants at molecules na kasama sa micelles. Ito ay isang punto ng balanse sa Fig. 21.1 ay nagpapakita ng mga arrow.
Ang proseso ng pagbubuo ng mga micelles mula sa dissolved surfactants ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:
mm? (M) m (21.5)
saan M. - Molecular weight ng surfactant molecule; m. - Ang bilang ng mga molecule ng surfactant sa isang micelle.
Ang estado ng surfactant sa solusyon ay depende sa kanilang konsentrasyon. Sa mababang konsentrasyon (10-4 - 10-10- 2. M.) Ang mga tunay na solusyon ay nabuo, at ang mga Ionic surfactant ay nagpapakita ng mga katangian ng mga electrolyte. Sa pag-abot sa kritikal na konsentrasyon ng Micelle Formation (KKM), ang mga micelles ay nabuo, na nasa thermodynamic equilibrium sa mga molecule ng surfactant sa solusyon. Sa konsentrasyon ng surfactants, ang pangkalahatang surfactant sa CCM ay pumasa sa micelles. Sa isang makabuluhang nilalaman ng Pav, ang mga likidong kristal ay maaaring mabuo (tingnan ang talata 21.4) at gels.
Sa lugar na malapit sa CCM, ang spherical micelles ay nabuo (Larawan 21.3). Sa pagtaas ng konsentrasyon ng mga surfactant, ang Lamellar ay nangyayari (Larawan 21.1) at cylindrical micelles.
Ang mga micelles ay binubuo ng likidong hydrocarbon kernel. 4 (Larawan 21.1), sakop ng isang layer ng mga polar ionic group 5 . Ang likidong estado ng hydrocarbon chain ay iniutos ng structurally at ang iba mula sa bulk liquid (may tubig) phase.
Ang layer ng mga polar group ng Pav molecules ay gumaganap sa ibabaw ng ibabaw ng nucleus sa 0.2 - 0.5 nm, na bumubuo ng potensyal-tungkol sa layer (tingnan ang talata 7.2). Mayroong double electric layer, na nagiging sanhi ng electrophoretic mobility ng micelles.
Hydrophilic polar shell ng micelles dramatically binabawasan ang interfacial ibabaw tension y sa hangganan ng micelle - likido (tubig). Ang iginagalang na kondisyon (10.25), na nangangahulugang kusang pagbuo ng mga micelles, ang liophilicity ng micellar (colloidal) na solusyon at ang thermodynamic stability nito.
Ang pinakamahalagang ari-arian sa ibabaw sa solids ay ang ibabaw na pag-igting y (tingnan ang Larawan 2.3), at ang osmotic pressure P ay dapat maiugnay sa bilang ng mga katangian ng lakas ng tunog (tingnan ang Larawan 9.4) at ang molar conduit. L, na kinikilala ang kakayahan ng isang solusyon na naglalaman ng kuryente ng ions.
Sa Fig. 21.2 na nagpapakita ng mga pagbabago sa pag-igting sa ibabaw mula sa lag (curve 2 ), osmotic pressure p (curve. 3 ) at molar conduit l (curve. 4 ) Depende sa konsentrasyon ng sosa dodecyl sulfate solusyon, na dissociates ayon sa equation (21.3). Ang lugar kung saan ang pagbaba sa ibabaw ng pag-igting ng mga koloidal surfactant at tinatawag na kritikal na konsentrasyon ng micelle formation. (Ccm).
[Ipasok ang teksto]
Osmotic pressure p (curve. 3 ) Una, alinsunod sa formula (9.11), dahil ang konsentrasyon ng Pav ay lumalaki. Sa larangan ng KKM, ang paglago na ito ay tinapos, na nauugnay sa pagbuo ng mga micelles, ang sukat na kung saan ay makabuluhang lumampas sa laki ng mga molecule ng dissolved surfactants. Ang pagtigil ng paglago ng osmotic pressure dahil sa pagtaas ng laki ng maliit na butil direktang sumusunod mula sa formula (9.13), ayon sa kung saan ang osmotic presyon ay inversely proporsyonal sa kubo ng radius ng mga particle r. 3. Ang pagbubuklod ng mga molecule ng surfactant sa micelles ay binabawasan ang kanilang konsentrasyon sa solusyon bilang electrolytes. Ang pangyayari na ito ay ipinaliwanag sa pagbawas sa molar conduit sa kkm field (curve 4 ).
Mathematically, KKM ay maaaring tinukoy bilang isang punto ng pagbabago ng tono sa curves "ang mga code ng solusyon ng colloidal surfactants - konsentrasyon" (tingnan ang Larawan 21.2), kapag ang pangalawang derivative ng ari-arian na ito ay nagiging zero, i.e. d. 2 N./dC. 2 \u003d 0. Ang pagbuo ng miche ay dapat isaalang-alang bilang isang proseso na katulad ng paglipat ng bahagi mula sa tunay na solusyon ng surfactants sa nauugnay na estado sa micelles; Kasabay nito, ang pagbuo ng micelle ay nangyayari nang spontaneously.
Ang konsentrasyon ng surfactant sa micellar form ay makabuluhang, ilang mga order ng magnitude lumampas sa konsentrasyon ng surfactant sa solusyon. Ginagawa ng mga micelles na makakuha ng mga solusyon ng mga colloidal surfactant na may malaking nilalaman ng dissolved substance kumpara sa mga tunay na solusyon. Bilang karagdagan, ang mga micelles ay isang uri ng repository surfactant. Ang punto ng balanse sa pagitan ng iba't ibang estado ng surfactant sa solusyon (tingnan ang Larawan 21.1) ay mobile, at bilang surfactant ay ginagamit, halimbawa, na may pagtaas sa ibabaw ng partisyon ng phase, bahagi ng mga molecule ng surfactant sa solusyon ay replenished dahil sa micelles.
Ang KKM ay ang pinakamahalaga at natatanging katangian ng mga koloidal na surfactant. Ang CCM ay tumutugma sa konsentrasyon ng surfactant, kung saan ang mga micelles ay lumitaw sa thermodynamic equilibrium na may mga molecule (ions) ng surfactants. Sa larangan ng KKM, ang ibabaw at volumetric properties ng mga solusyon ay nagbabago nang malaki.
Ang KKM ay ipinahayag sa mga moles bawat litro o sa porsyento ng dissolved substance. Para sa calcium stearate sa 323k kkm ay 5.10- 4 mol / l, at para sa esters ng sucrose (0.51.0) 10-5 mol / l.
Ang mga halaga ng KKM ay mababa, isang sapat na maliit na halaga ng surfactant, upang ang mga katangian ng lakas ng tunog ng kanilang mga solusyon ay lilitaw, muli naming bigyang-diin na hindi lahat ng surfactants ay maaaring bumuo ng micelles. Paulit-ulit Ang pagbuo ng micelle ay ang pagkakaroon ng isang polar group sa molekula ng surfactant (tingnan ang Larawan 5.2) at isang sapat na malaking haba ng isang radikal na hydrocarbon.
Ang mga micelles ay nabuo sa di-may tubig na mga solusyon ng surfactants. Ang oryentasyon ng mga molecule ng surfactant sa mga di-polar solvents ay kabaligtaran ng kanilang oryentasyon sa tubig, i.e. Ang hydrophobic radical ay nakaharap sa isang hydrocarbon liquid.
Ang CCM ay nagpapakita mismo sa isang tiyak na agwat ng konsentrasyon ng PAV (tingnan ang Larawan 21.2). Sa pagtaas ng konsentrasyon ng surfactant, maaaring maganap ang dalawang proseso: isang pagtaas sa bilang ng mga spherical micelles at baguhin ang kanilang hugis. Ang spherical micelles ay mawawala ang tamang hugis at maaaring maging plato.
Kaya, sa rehiyon ng KKM, ang pinakamahalagang pagbabago sa volumetric at ibabaw na mga katangian ng mga solusyon ng mga koloidal na surfactant ay nangyayari, at ang mga curve na nagpapakilala sa mga ari-arian na ito ay lumitaw bendes (tingnan ang Larawan 21.2).
Ang mga katangian ng volume ng mga koloidal surfactants ay ipinakita sa naturang mga proseso bilang solubilization, ang pagbuo ng foam, emulsions at suspensyon. Ang pinaka-kagiliw-giliw at tiyak ng mga pag-aari ay solubilization.
Solubilization. Tinatawag na paglusaw sa mga solusyon ng mga koloidal surfactants ng mga sangkap na karaniwang hindi matutunaw sa likido na ito. Halimbawa, bilang resulta ng solubilization sa may tubig na solusyon, ang mga likidong hydrocarbon ay natutunaw, sa partikular na gasolina at gasolina, pati na rin ang mga taba na hindi natutunaw sa tubig.
[Ipasok ang teksto]
Ang solubilization ay nauugnay sa pagtagos ng mga micelles na tinatawag na solubilizates. Ang mekanismo ng solubilization para sa iba't ibang likas na katangian ng solubilizes ay maaaring ipaliwanag gamit ang Fig. 21.3. Sa solubilization, may pagpapakilala ng mga di-polar na sangkap (benzene, hexane, gasolina, atbp.) Sa micelle. Kung ang solubilizes ay naglalaman ng isang polar at non-polar group, pagkatapos ito ay matatagpuan sa isang micelle na may isang hydrocarbon dulo, at ang polar group ay naka-out. Tungkol sa mga solubilizates na naglalaman ng ilang mga grupo ng polar, ang adsorption sa panlabas na layer ng ibabaw ng micelle ay malamang.
Nagsisimula ang solubilization kapag ang konsentrasyon ng surfactants ay umaabot sa CCM. Sa konsentrasyon ng mga surfactant sa itaas ng CCM, ang bilang ng mga micelles ay nagdaragdag, at ang solubilization ay mas intensively. Ang solubilizing kakayahan ng koloidal surfactants lumalaki sa loob ng isang ibinigay na homologous serye bilang ang bilang ng mga hydrocarbon radicals pagtaas. Ang mga Ionic surfactants ay may mas malaking kakayahan sa solubilizing kumpara sa uninogenous.
Solubilizing ang kakayahan ng biologically aktibong colloidal surfactants - Chelata at DeoxyHelate sosa ay partikular na makabuluhan. Solubilization at emulsification (tingnan ang talata 15.4) ay pangunahing mga proseso ng paglagom ng mga taba; Bilang resulta ng solubilization, ang mga taba ay natutunaw sa tubig, at pagkatapos ay hinihigop ng katawan.
Kaya, ang mga katangian ng dami ng mga solusyon ng mga koloidal surfactant ay obligadong bumuo ng isang micelle.
Naglo-load ...