Содержание:

 800096  

Введение:

Поверхностно-активные
вещества представляют собой химические соединения, которые при концентрации на
границе раздела вызывают уменьшение поверхностного натяжения.

Основной количественной
характеристикой поверхностно-активного вещества является поверхностная
активность — способность вещества уменьшать поверхностное натяжение на границе
раздела является производной поверхностного натяжения по отношению к
концентрации поверхностно-активного вещества, когда C стремится к нулю. Однако
поверхностно-активное вещество имеет предел растворимости (так называемая
критическая концентрация мицелл или КМЦ), когда достигнутая концентрация на
границе раздела фаз остается постоянной, если поверхностно-активное вещество
добавляется в раствор, в то время как молекулы поверхностно-активного вещества
организуются в объеме раствора (образование или агрегация мицелл). Такая
агрегация создает так называемые мицеллы. Характерной особенностью образования
мицелл является мутность раствора поверхностно-активного вещества. Во время
образования мицелл водные растворы поверхностно-активного вещества также
приобретают голубоватый оттенок (желатиноподобный оттенок) из-за преломления
света мицеллами.

Типичными поверхностно-активными
веществами являются органические соединения дифильной структуры, то есть
содержащие атомные группы в молекуле, интенсивность взаимодействия с окружающей
средой которых значительно варьирует (в наиболее практическом случае вода ). Таким
образом, в молекулах поверхностно-активного вещества имеется один или несколько
углеводородных радикалов, которые составляют олео- или липофильную часть (это
также гидрофобная часть молекулы), и одна или несколько полярных групп являются
гидрофильной частью.

Актуальность
этой темы обусловлена ограниченным распространением термина
«поверхностно-активные вещества», что, в свою очередь, означает не высокий
уровень осведомленности людей об этой теме.

Цель работы
состоит в том, чтобы раскрыть тему о поверхностно-активных веществах.

Для достижения
данной цели нужно проработать ряд следующих задач:

−                 
определить химический состав и
строение ПАВ

−                 
классифицировать ПАВ

−                 
рассмотреть моющее действие
поверхностно-активных веществ

−                 
обратиться к вопросу о применении
ПАВ.

Заключение:

Поверхностно-активные
вещества — это вещества, способные накапливаться (сгущаться) на поверхности
соприкосновения двух тел, называемой поверхностью раздела фаз, или межфазной
поверхностью. На межфазной поверхности ПАВ образуют слой повышенной
концентрации — адсорбционный слой.

Поверхностно
активные вещества можно классифицировать по разным признакам. Мы приведём три
вида классификаций:

Классификация по
типу гидрофильных групп для ПАВ является основной.

По типу
гидрофильных групп ПАВы делят на:

−                 
ионные, или ионогенные,

−                 
анионные,

−                 
катионные,

−                 
амфотерные.

−                 
неионные, или неионогенные [5].

Поверхностно.
они широко используются в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и быту.
Наиболее важные области потребления ПАВ. : производство мыла и моющих средств
для технических и санитарных целей; вспомогательные текстильные вещества, а
именно вещества, используемые для обработки тканей и подготовки сырья для них;
производство лакокрасочных материалов. Поверхностно. используется во многих
технологических процессах химической, нефтехимической, химической и фармацевтической,
пищевой промышленности.

Основное и
традиционное использование поверхностно-активных веществ, таких как мыло и
чистящие средства, в различных процессах очистки. Мыло использовалось людьми в
течение 2000 лет для чистки различных средств и продуктов личной гигиены.
Состав мыла с тех пор не сильно изменился. Сегодня в магазинах можно увидеть
мыло разных цветов и ароматов с различными добавками (антиперспиранты и др.).
Синтетические моющие средства используются для чистки одежды, посуды и других
предметов домашнего обихода. В прошлом эта очистка занимала много времени,
требовала высоких механических затрат и потребления большого количества воды.
Современные поверхностно-активные вещества позволяют снизить эти затраты и
улучшить качество очистки. Поверхностно-активные вещества обладают
дезинфицирующими свойствами и широко используются в больницах и клиниках вместо
обычных мыл.

Фрагмент текста работы:

1 ПОНЯТИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Поверхностно-активные
вещества представляют собой вещества, которые могут накапливаться (сгущаться)
на границе раздела двух тел, называемой границей или границей раздела.
Поверхностно-активные вещества образуют слой с повышенной концентрацией на
границе раздела — адсорбционный слой.

Любое
вещество в форме компонента жидкого раствора или газа при соответствующих
условиях может иметь поверхностную активность, то есть адсорбироваться
межмолекулярными силами на данной поверхности, уменьшая его свободную энергию.
Однако только эти вещества обычно называют поверхностно-активными веществами,
адсорбция которых из растворов даже при очень низких концентрациях (десятых и
сотых процента) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения.

С
химической точки зрения это совершенно разнородная группа веществ, но обычно
встречается следующее: если по крайней мере два вещества не растворяются друг в
друге, таких как масло и вода, то добавление поверхностно-активного вещества
смешивает их и образует гомогенную жидкость. Это очень хорошо видно при мытье
посуды: жир на поверхности тарелок очень заметен и ощутим, но вода, особенно
холодная, стекает по жиру, почти не отмывая его. Стоит налить хотя бы немного
моющего средства на тарелку с поверхностно-активными веществами и наносить ее
равномерно — тогда вода утекает, забирая остаток жира. Жир, как и масло, не
растворяется в воде, а применение поверхностно-активных веществ просто помогает
маслу смешиваться с водой, создавая эффект «растворения». Фактически, масло из
пластины превратилось из однородного слоя на поверхности в тысячи крошечных
капелек масла, окруженных слоем поверхностно-активного вещества, которые вода
легко уносит с поверхности пластины.

Молекула
сурфактанта состоит из двух отдельных частей: головы и хвоста. Голова молекулы
ПАВ — это вода, которая любит гидрофилов, а хвост — липофильный (масло, которое
он любит) и гидрофобный (который боится воды). Когда эта молекула попадает в
воду с каплями масла, хвост сурфактанта пытается выбраться из воды и находится
в масле или в воздухе, а противоположная головка находится в воде.

1.1 Химический состав, строение поверхностно-активных веществ

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. [2].

Типичными
поверхностно-активными веществами являются органические соединения с дифильной
структурой, то есть содержащие атомные группы в молекуле, которые значительно
различаются по интенсивности взаимодействия с окружающей средой. Таким образом,
молекулы поверхностно-активного вещества содержат один или несколько
углеводородных радикалов, которые образуют олео- или липофильную часть (это
также гидрофобная часть молекулы), а одна или несколько полярных групп являются
гидрофильной частью. Олеофильные (гидрофобные) группы, слабо взаимодействующие
с водой, определяют тенденцию молекулы переходить из водной (полярной) в
углеводородную (неполярную) среду. Напротив, гидрофильные группы удерживают
молекулу в полярной среде или, если молекула поверхностно-активного вещества
находится в углеводородной жидкости, определяют ее тенденцию к переносу в
полярную среду. Таким образом, поверхностная активность поверхностно-активных
веществ, растворенных в неполярных жидкостях, обусловлена гидрофильными
группами, а те, которые растворены в воде — гидрофобными радикалами.

В зависимости от
типа гидрофильных групп поверхностно-активные вещества подразделяются на ионные
и неионные. Ионные поверхностно-активные вещества диссоциируют в воде на ионы,
некоторые из которых обладают адсорбционной активностью, другие (противоионы)
неактивны при адсорбции. Если анионы активны при адсорбции,
поверхностно-активные вещества называются анионными или анионными, иначе
катионными или катионными. Анионными поверхностно-активными веществами являются
органические кислоты и их соли, катионными являются основания, обычно амины
различной степени замещения и их соли. Некоторые поверхностно-активные
вещества. содержат кислотные и основные группы. В зависимости от условий они
обладают свойствами анионных или катионных поверхностно-активных веществ;
поэтому их называют амфотерными поверхностно-активными веществами или
амфолитами.

Все
поверхностно-активные вещества можно разделить на две категории в зависимости
от типа систем, которые они образуют при взаимодействии с растворителем.
Мицеллообразующие поверхностно-активные вещества относятся к одной категории, а
мицеллы не образуют другую (см. рисунок 1)