Міцелоутворення у розчинах напівколоїдів.

2. ОБГРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Напівколоїдні мила та детергенти, що здатні утворювати у розчинах міцелярні структури, широко застосовуються як миючі та дезинфікуючі засоби, емульгатори – у виробництві фармацевтичних та косметичних препаратів. В організмі людини роль таких напівколоїдів належить солям жовчних кислот – холату та дезоксихолату натрію. Ці солі утворюють міцели, що сприяють емульгуванню жирів (на початку засвоєння жирів з їжі), транспорту ліпідів, розчиненню холестерину, виведенню ліків з організму. Неіоногенні поверхнево-активні речовини застосовуються для одержання стероїдних препаратів, вітамінів, барбітуратів.

3. МЕТА. Сформувати уявлення про особливості будови та властивості розчинів поверхнево-активних речовин, здатних до міцелоутворення.

Студент повинен знати:

- види колоїдних поверхнево-активних речовин, особливості будови їх

молекул;

- сучасні теоретичні погляди на будову міцел ПАР у розчинах;

- суть критичної концентрації міцелоутворення (ККМ) як характеристики

колоїдних систем ПАР;

- суть солюбілізації, її біороль та напрямки застосування;

вміти:

- визначати вид ПАР за її молекулярною формулою.

ОРІЕНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ.

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Колоїдні поверхнево-активні речовини.	1.1. Йоногенні ПАР: катіоноактивні, аніоноактивні та амфотерні. 1.2. Неіоногенні ПАР.
2. Утворення міцел у розчинах.	2.1. Суть міцелоутворення та сучасний погляд на будову міцели. 2.2. Критична концентрація міцелоутворення.
3. Солюбілізація.	3.1. Суть солюбілізації та її значення для життєдіяльності. Застосування. 3.2. Механізм солюбілізації молекул різної будови та полярності.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ.

1) Вказати речовину, що буде катіоноактивною ПАР:

а) С₁₇Н₃₃СООNa; б) (С₁₇Н₃₁СОО)₂Са;

в) [R(CH₃)₃N]Cl; г) RNHCOOH.

 

2) Вибрати ознаки, що належать неіоногенним ПАР:

1 – електроліт; 2 – неелектроліт; 3 – дифільна молекула;

4 – гідрофільна молекула; 5 – гідрофобна молекула;

6 – зменшує поверхневий натяг; 7 – збільшує поверхневий натяг.

а) 1, 3, 7; б) 2, 3, 6; в) 2, 5, 7; г) 1, 4, 6.

 

3) Вибрати правильне визначення критичної концентрації міцелоутво-

рення:

а) це мінімальна концентрація ПАР у розчині;

б) це мінімальна концентрація ПАР, що забезпечує утворення міцели;

в) це максимальна концентрація ПАР, перевищення якої призводить

до руйнування міцел ПАР у розчині;

г) це максимальна концентрація ПАР, що можлива у даному розчиннику.

 

4) Вибрати правильне визначення процесу солюбілізації.

а) це процес переходу в міцелу ПАР речовини, що не розчиняється у чистому розчиннику;

б) це процес руйнування міцел ПАР під дією інших розчинних речовин;

в) це процес руйнування міцел ПАР на окремі молекули;

г) це процес переходу речовини, що добре розчиняється у розчиннику, із міцели ПАР у розчинник.

 

5) Вказати, як відбувається солюбілізація неполярних молекул у розчині ПАР з полярним розчинником:

а) неполярні молекули переходять у вуглеводневу частину міцели ПАР;

б) неполярні молекули запобігають утворенню міцел ПАР;

в) неполярні молекули зв¢язуються з неполярними фрагментами молекули ПАР і руйнують міцели;

г) неполярні молекули у розчині ПАР з полярним розчинником не під-даються солюбілізації.

 

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ.

 

1) Правильна відповідь в).

Катіоноактивною поверхнево-активною речовиною буде речовина, що у розчині з полярним розчинником йонізується з утворенням поверхнево-активного катіона. Такою речовиною буде сіль четвертинної амонієвої солі з вуглеводневим радикалом R:

[R(CH₃)₃N]Cl D R(CH₃)₃N⁺ + Cl^¯

 

Cіль С₁₇Н₃₃СООNa буде аніоноактивною ПАР:

С₁₇Н₃₃СООNa D C₁₇H₃₃COO^¯ + Na⁺

 

Сіль (С₁₅H₃₁COO)₂Ca буде неіоногенною ПАР, бо не розчиняється у воді.

Амінокислота з великим вуглеводневим радикалом R буде амфотерним електролітом:

 

₊

RNHCOOH D RNH₂ - COO^¯

₊

₊ + H⁺ RNH₂-COOH катіон-ПАР

RNH₂-COO^¯

+ OH^¯ H₂O + R- NH-COO^¯ аніон-ПАР

2) Правильна відповідь б).

Неіоногенні ПАР – це поверхнево-активні речовини, молекули яких не іонізуються (не дисоціюють), тобто вони не є електролітами. Але такі мо-лекули дифільні, оскільки мають полярні і неполярні фрагменти будови, вони зменшують поверхневий натяг розчинника.

 

3) Правильна відповідь б).

При розчиненні ПАР у полярному розчиннику, молекули ПАР, починаючи з певної концентрації, утворюють міцели. Найменша концентрація, з якої починається утворення міцел ПАР, називається критичною концентрацією міцелоутворення (ККМ).

 

4) Правильна відповідь а).

Солюбілізація – це довільний процес переходу в середину колоїдної міцели ПАР речовини, яка не розчиняється у чистому розчиннику.

 

5) Правильна відповідь а).

Неполярні молекули при солюбілізації у розчині ПАР з неполярним розчинником повністю переходять у вуглеводневу частину міцели, розчиняються у цьому неполярному об¢ємі. На відміну від них, полярні молекули при солюбілізації затримуються (адсорбуються) на поверхні міцели у шарі гідрофільних груп молекул ПАР. Дифільні молекули при солюбілізації орієнтуються між молекулами ПАР у міцелі і подібно до них.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ.

1) Пояснити, чому розчини ПАР міцелярної будови інколи називають асоціативними колоїдами або напівколоїдами.

2) Вказати, до класу яких ПАР слід віднести такі естери, як монопальмітат та моностеарат сахарози і чому.

3) Вказати, від яких факторів залежить величина критичної концентрації міцелоутворення для ПАР даного виду.

4) Пояснити, які види міцел існують у розчинах ПАР за сучасними теоріями.

5) Пояснити біологічну роль явища солюбілізації та її застосування у хіміко-фармацевтичній промисловості.

ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. –В: НОВА КНИГА, 2006,

с. 756-758.

2. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия.

-М.: Высшая школа, 1975. –С.193-195.