Тема 7. Лиофильные дисперсные системы

    ПАВ – это вещества, добавление которых в гетерогенную систему уменьшает поверхностное натяжение на границе раздела фаз. При этом во всём интервале концентраций вплоть до насыщенного раствора ПАВ находятся в молекулярно-дисперсном состоянии, т.е. системы являются гомогенными.

    Коллоидные ПАВ – это вещества, которые не только снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз, но при определённых концентрациях способны к самопроизвольному мицеллообразованию, т.е. к образованию новой фазы.

    Отличительная особенность коллоидных ПАВ заключается только в длине углеводородного радикала. Низкомолекулярные спирты, амины и органические кислоты, имеющие незначительную длину углеводородной цепи, образуют истинные (гомогенные) растворы. При удлинении углеводородной цепи до 8-10 атомов углерода и более молекулы ПАВ способны образовывать в растворе мицеллы, т.е. агрегаты, состоящие из десятков и даже сотен молекул ПАВ.

    Мицеллы коллоидных ПАВ формируют дисперсную фазу, при этом образуется граница раздела фаз между мицеллами и растворителем – дисперсионной средой.

    Такие растворы характеризуются свойствами коллоидных растворов – дисперсностью и гетерогенностью – и называются лиофильными коллоидными растворами.

Концентрация ПАВ в растворе, при которой истинный раствор ПАВ переходит в коллоидный, называется критической концентрацией мицеллообразования (ККМ).

    Коллоидные ПАВ делятся на ионогенные и неионогенные ПАВ.

    Ионогенные ПАВ в свою очередь подразделяются на катионные, анионные и амфолитные ПАВ.

    Катионные ПАВ – это ПАВ, которые в растворе диссоциируют с образованием поверхностно-активного катиона.

    Амфолитные ПАВ – это ПАВ, содержащие одновременно как кислотные, так и основные функциональные группы, и в зависимости от среды проявляющие свойства как кислотных, так и основных ПАВ.

    Неионогенные ПАВ – это ПАВ, которые в растворах не распадаются на ионы.

    Высокомолекулярными соединениями называются вещества, имеющие молекулярную массу от 10000 до нескольких миллионов а.е.м. Температура кипения ВМС значительно выше температуры разложения, поэтому они существуют, как правило, только в жидком или твёрдом состоянии.

    При полимеризации или поликонденсации получают макромолекулы различных размеров. Поэтому говорят о полидисперсности полимера и о средней молекулярной массе.

    Высокомолекулярные соединения не летучи, не способны перегоняться, при повышенной температуре размягчаются постепенно и не имеют определённой температуры плавления.

  ВМС классифицируют по различным признакам.

1. По происхождению ВМС делятся на природные (натуральные) и синтетические.

2. По химическому составу различают органические (белки, полисахариды, каучук, полиэтилен) и неорганическиеВМС («пластическая» сера, слюда, алюмосиликаты, графит, алмаз).

3. По структуре молекул различают линейные, пространственные, разветвлённые полимеры.

Растворение ВМС является самопроизвольным процессом и сопровождается уменьшением свободной энергии. По этой причине растворы полимеров термодинамически неустойчивы, не требуют присутствия стабилизаторов и являются лиофильными системами. Сухой остаток ВМС может произвольно переходить в раствор. Перечисленные признаки характерны для истинных растворов.

Задачи для самостоятельного решения

 

349. Что общего и в чем состоит различие между низкомолекулярными и коллоидными ПАВ? Какова структура мицеллы Гартли?

350. Что называется критической концентрацией мицеллообразования?

351. Что характеризует величина ГЛБ?

352. Чем объяснить, что процесс мицеллообразования является самопроизвольным? Какое явление называется солюбилизацией?

353. На чем основано моющее действие коллоидных ПАВ? Каково практическое значение коллоидных ПАВ?

354. Какие процессы происходят в растворах коллоидных ПАВ по мере увеличения концентрации?

355. Какие соединения называются высокомолекулярными? Как их можно классифицировать по происхождению, по строению молекул?

356. В чем состоят сходство и различия между растворами низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений?

357. Почему растворы ВМС являются термодинамически устойчивыми? В чем состоят сходство и различия между растворами ВМС и коллоидными растворами?

356. Какой процесс называется набуханием, и какой величиной оно характеризуется? В чем состоят особенности ограниченного и неограниченного набухания?

357. Как изменяются энтальпия, энтропия и свободная энергия Гиббса при набухании?

358. Какие ВМС называются полиэлектролитами? На какие группы делятся полиэлектролиты?

359. Каково строение молекулы белка? Как диссоциирует молекула белка в кислой и щелочной среде?

360. Что называется изоэлектрической точкой белка?