Поверхнево активні речовини

Відео: пави - як вони працюють. базовий шампунь

Поверхнево активні речовини (ПАР, сурфактанти, детергенти) (Англ. surface-active agents, surfactants- ньому. Grenzflachenaktive Stoffe m pl, oberflachenaktive Stoffe m pl, Tenside n pl) - хімічні речовини, що знижують поверхневий натяг рідини, полегшуючи розтікання і знижуючи міжфазне натяг на межі двох рідин. Це речовини, молекули або іони яких концентруються під дією молекулярних сил (адсорбуються) у поверхні розділу фаз і знижують енергію поверхневу. У більш вузькому значенні ПАР переважно називають речовини, що знижують поверхневий натяг на межі розділу: рідина (вода) - повітря (пар), рідина (вода) - рідина (масло), рідина - тверда поверхня. Виділяють два великі класи ПАР.
Поверхнево-активні речовини - зазвичай амфіфільних органічні сполуки (термін амфіфільних означає, що вони містять як гідрофільні групи ( «хвости»), так і гідрофобні групи ( «головки»), через таку будову вони розчиняються як в неполярних жирах і органічних розчинниках, так і в полярній воді.
Класифікація ПАР:
1) йоногенних ПАР

a) Катіонні ПАР
б) Аніонні ПАР

2) неіоногенних ПАР



a) Алкілполіглюкозіди
b) Алкілполіетоксілати

Крім того, виділяють класи і групи ПАР.
До першого класу відносяться низькомолекулярні речовини діфільного характеру з несиметричними молекулами, тобто сполуки, що мають гідрофільну "голову" (одну або кілька полярних груп, наприклад, - ОН, СООН, -SO 3 H, -OSO 3 H, -COOMe, - NH 2) і гідрофобний "хвіст" (як правило, алифатический ланцюг, іноді включає ароматичну групу). Концентрація таких речовин в поверхневому шарі дозволяє розташуватися так, що всередину, в сторону водної фази вони звернені гідрофільними фрагментами, а назовні - об`ємистим алифатическими радикалами, які утворюють гідрофобний поверхневий шар. Взаємодії в цьому шарі мають суто Ван-дер-ваальсових природу і тому значно слабше, ніж в разі поверхневого шару, утвореного молекулами води і пронизаного сіткою з водневих зв`язків. Отже, надмірна поверхнева енергія такого шару з гідрофобних радикалів буде значно нижче, ніж в разі поверхневого водного шару. Це означає, що такі іони сконцентруються в поверхневому шарі (Рис.).
До другого класу ПАР належать високомолекулярні речовини, в яких чергуються гідрофільні і гідрофобні групи, рівномірно розподілені по всій довжині полімерного ланцюга. Молекули речовин другого класу побудовані симетрично. Внаслідок цього їх поведінка на межі поділу не залежить від орієнтації молекул відносно поверхні рідини, в якій вони розчинені. По відношенню до поверхні води вони інактивні, що не змочують поверхню води і не розчиняються в ній. Від них слід відрізняти високомолекулярні ПАР, побудовані з двох або трьох відрізків, кожен з яких складається з гідрофільних і гідрофобних блоків мономерів. По механізму адсорбції і емульгуючими властивостями такі речовини слід відносити до поверхнево-активних речовин першого класу. За механізмом дії на поверхневі властивості розчинів ПАР ділять на чотири групи.


До першої групи відносяться речовини, поверхнево-активні на межі рідина - газ і перш за все на кордоні вода - повітря, але не створюють колоїдних частинок ні в обсязі, ні в поверхневому шарі. Це низькомолекулярні ПАР, істинно розчинні у воді речовини, наприклад, нижчі члени гомологічних рядів спиртів, кислот і т.п. Знижуючи поверхневий натяг води до 50 • 30 x 10 -3 Н / м, вони полегшують її розтікання по слабо змочуваних гідрофобних поверхнях в тонку плівку. Ці речовини слабкі пенообразователи, що підвищують стійкість вільних двосторонніх рідких плівок в піні. Тому ПАР першої групи знайшли-трансформаційних змін в процесах флотації, в яких піна повинна бути нестійкою, такий, що легко руйнується. Найбільше застосування ПАР цієї групи отримали як піногасники, різко знижують стійкість піни. Піногасники грають істотну роль у всіх процесах, де виникнення стійких пен ускладнює або порушує хід процесу, наприклад, в промивних розчинах свердловин, при-ються в глибокому бурінні та ін.
До другої групи відносяться речовини, які проявляють поверхневу активність на кордоні двох рідин, що не змішуються, але колоїдних структур не утворюють. Такі речовини, адсорбируясь на поверхнях розділу, знижують вільну поверхневу енергію рідини або твердого тіла і тим самим полегшують процес утворення нової поверхні, зокрема в процесі диспергування. Тому ПАР другої групи називають диспергатора. Вони застосовуються при розпилюванні рідин, емульгуванні, диспергування твердих тіл і т.п. Диспергатори можуть бути будь-які ПАР, адсорбуються на поверхні частинок дисперсійного середовища і стабілізують високодисперсні суспензію. Тому у водних середовищах диспергатора служать гідрофілізуючі ПАР, частіше поверхнево-активні полімери.
третю групу складають ПАР, що створюють гелеобразную структуру в адсорбционном шарі і в розчині. Такі речовини запобігають коагуляції частинок, стабілізують дисперсну фазу в дисперсійному середовищі, тому їх називають стабілізаторами. Механізм дії стабілізаторів полягає в тому, що, крім виникнення структурно-механічного бар`єру для зближення частинок, зовнішня поверхня утвореної ПАР оболонки є гидрофильной, і агрегація не може статися внаслідок зіткнення зов-вих поверхонь. Прикладами ПАР-стабілізаторів є глікозиди (сапонін), полісахариди, високомолекулярні речовини типу білків. Стабілізатори не тільки перешкоджають агрегації частинок, але і запобігають розвитку коагуляційних структур, блокуючи шляхом адсорбції місця зчеплення частинок і перешкоджаючи тим самим їх зближенню. Тому стабілізатори сусп-зій також адсорбційними пластифікаторами. Останні знайшли широке застосування в гідротехнічному будівництві, кер-мічного виробництві, при спорудженні асфальтових доріг, в інженерної геології, сільському господарстві з метою улучше-ня структури грунту.
четверту групу ПАР складають миючі речовини, або детергенти, що займають перше місце за масштабами практичного застосування. Їх призначення - видаляти різного роду забруднення з поверхні шляхом перекладу забруднюючих речовин в стан стабілізованою емульсії або суспензії. Ці ПАР повинні володіти всім комплексом властивостей, характерних для трьох попередніх груп, тобто здатністю сильно знижувати поверхневий натяг, проявляти змочувальну, гідрофілізуючу дію і бути не тільки диспергатори, а й сильними стабілізаторами емульсій та суспензій.
Крім розглянутої класифікації, все ПАР можуть бути розділені на підставі двох найважливіших ознак: по хімічній ознакою і за колоїдно-структурної. За хімічним ознакою ПАР ділять на аніоноактівние, катіоноактивні і неіоногенних. За колоїдно-структурною ознакою їх ділять на речовини, що знаходяться в справжньому розчині, а тому не мають миючим дією, і на миючі речовини, які створюють міцелярні або навіть гелевидні структури. Миючими речовинами, або детергентами, мо-гут бути речовини будь-якого з трьох класів, тобто аніоноактівние, катіоноактивні і неіоногенних. При цьому обов`язковою умовою повинні бути висока полярність (гідрофільність) полярної групи і одночасно достатню довжина вуглеводневого лан-цюга. Саме тому вищі гомологи спиртів і карбонових кислот не є миючими речовинами. При переході ж від кислот до їх солей лужних металів полярність і, отже, гідрофільність груп підвищується, що зумовлює мілоподібні властивості цих речовин. Введення ще більш гидрофильной сульфогрупи підсилює колоїдну розчинність в воді не тільки лужних алкилсульфонати, а й самих кислот, на чому в значній мірі заснована дія сучасних синтетичних миючих засобів.
У гірничій справі ПАР застосовуються як смачиватели пенообразователи і емульгатори (при гідрообезпіленні) флотаційні реагенти, пептизаторів, знижувачів (при бурінні).
ПАР в світовому океані
Є дані, що наявність ПАР на поверхні океанів викликає погіршення якості радіолокація через створення додаткових перешкод.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!