Е.Д. Щукин, А.В. Перцов, Е.А. Амелина - Коллоидная химия (1157045), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Амфолитиые (амфотериые) ПА — соединения, содержащие в составе молекул оба типа групп: кислотную (чаще всего карбоксильную) и основную (обычно аминогруппу разных степеней замещения). В зависимости от рН среды они проявляют свойства как катионных ПАВ (при рН < 4), так и анионных (при рН 9 — 12). При рН 4 — 9 они могут вести себя как неионогенные соединения. К этому типу ПАВ относятся многие природные вещества, включая все аминокислоты и белки. Примерами их синтетических аналогов могут служить алкиламинокислоты — цетиламиноуксусная кислота СмН33ХН вЂ” СНзСООН и др.
Производство таких веществ достаточно сложно и дорого, и они не получили пока широкого распространения в качестве ПАВ. К числу амфолитных относят и циттерионные ПАВ, например бетаины КХ (СНз)зСНзСОО с радикалом, содержащим 10 — 12 атомов углерода. Неиоиогеииые ПА — растворимые как в кислой, так и в щелочной среде соединения, не диссоциирующие в воде. Это, как правило,продукты присоединения окиси этилена к веществам с развитыми углевородными радикалами, а именно, оксиэтилированные первичные и вторичные жирные спирты КО(СНзСНзО)„Н,, СНО(СНз)СНзО)„Н; полиэтиленк~ К' гликолевые эфиры жирных кислот КСОО(СНзСНзО)„Н; оксиэтилированные алкилфенолы КСьН40(СНзСНзО)„Н.
Здесь К вЂ” обычно Сз — Сд, и — среднее число оксиэтильных групп. Оксиэтилированию могут подвергаться также сульфамиды, эфиры фосфорной кислоты и другие соединения. Оксиэтилированные жирные спирты легко разлагаются в биосфере. В отличие от них оксиэтилированные алкилфенолы обладают плохой биоразлагаемостью, даже в случае использования алкильных радикалов с неразветвленной цепью. Неионогенные ПАВ применяют в текстильной и других областях промышленности. Широкое использование оксиэтилированных ПАВ связано с увеличением добычи нефти: их вводят в растворы, закачиваемые в скважины при так называемом законтурном заводнении, что способствует оттеснению нефти из пласта к промысловой скважине (см.
П1. 2). Перспективными неионогенными ПАВ являются так называемые ил ю р о н и к и — блоксополимеры окиси этилена и окиси пропилена с молекулярной массой 2000 — 20 000, растворимость и поверхностная активность которых определяются соотношением длины полиоксипропиленовой (носитель гидрофобности) и полиоксиэтиленовой (носитель гидрофильности) цепей. В качестве компонентов моющих средств неионогенные ПАВ не уступают высококачественным мылам и с равным успехом применяются в мягких и жестких водах, как нейтральных, так и кислых и щелочных.
Они обладают обычно низкой пенообразующей способностью и могут использоваться как пеногасители. Возможность регулирования их свойств путем варьирования количества оксиэтиленовых звеньев наряду с низкой себестоимостью предопределяет их широкое производство и применение.
К неионогенным ПАВ относятся также глицериды, глюкозиды, сахариды и т. п. Моно- и диэфиры длинноцепочечных жирных кислот и многоатомных спиртов являются маслорастворимыми ПАВ. Сульфоэтерификация и последующая нейтрализация этих веществ позволяют получить водорастворимые ПАВ. Многие из этой группы ПАВ, например эфиры сахарозы, совершенно нетоксичны, не имеют запаха и вкуса и с успехом используются в пищевой, медицинской и парфюмерной промышленности. К природным ПАВ относятся разнообразные биологически активные вещества, среди которых особенно важное значение для жизнедеятельности организмов имеют липиды и белки, а также холевые кислоты, входящие в состав желчи.
Л и п и д ы — это сложные эфиры глицерина или сфингозина (длинноцепочечного аминоспирта) и жирных кислот (предельных и непредельных), содержащих в основном углеводородные радикалы Сп — Свь Большинство липидов имеют в молекуле две такие гидро- 118 СНз СНз сн, сн, ! сн, сн, 1 снг сн, ! СН2 СНг Снг СНг ! СН2 СНг СНг СН2 ! СН2 СН2 ! с-о с=о о о снг-сн 1 снг О О=Р-О о ! сн, ! снг О~ снз — н-снз сн, 2) снз снз ! сн, сн, ! сн, сн, сн, сн, СНг СНг ! СНг СН2 ! СН2 СН2 СН2 СН2 ! СНг СН2 СН2 СН2 с-о с-о ! о о сн,-сн сн, о О О =Р— 0 о сн, О+.. сн нн, соо- 3) сн, сн, ! СН2 СН2 ! СН2 СН2 СН2 СН2 СН2 СН2 сн, сн, ! сн, сн, ! СН2 СН2 сн, сн, ! СН СН2 сн с=о ! сон нн сн сн, О О =Р О о ! СН2 сн, Ог ~ СНз — Х СНз сн, 4) СНз СНз сн, сн, сн, сн, СН2 СН2 СН2 СН2 ! ! СН2 СН2 СН2 СН2 СН2 СН2 1 СН2 СН2 сн сн, и сн с=о ! сон нн сн ! сн, о сн н, ° нос о ! НОС СН н' ° СОН СНгОН н Рис.
Н-29. Некоторые липины: ) — фосфатидилколнн (лецитин — глицерофосфолипид); 2 — фосфатидилсерин (глицерофос- фолипнд); 3 — сфингомиелин (сфингофосфолипид); 4 — цереброзиц (сфингогликолнпнд) фобные цепи. Полярные части могут включать различные химические группы: эфирные (моно-, ди- и триглицериды), остатки фосфорной кислоты (фосфолипиды), а также углеводные остатки (в большой группе гликолипидов).
На рис. П-29 приведены структурные формулы некоторых наиболее распространенных липидов различных классов. В организме липиды, как правило, вместе с белками являются основной составляющей таких биоструктур, как клеточные мембраны. 119 Поверхностная активность белков, как и многие их функции, зависит от так называемой третичной структуры белковых молекул, которая обусловливается пространственной укладкой их полипептидных цепей. Эта третичная структура молекулы, в свою очередь, зависит от первичной структуры — последовательности аминокислот в молекуле, которая определяется генетическим аппаратом клетки. Поверхность белковой глобулы имеет мозаичный характер — содержит полярные и неполярные участки; при этом доля тех и других примерно одинакова, что характерно для всех белков, в том числе и мембранных.
На границе раздела фаз белок обычно адсорбируется в глобулярной форме, причем в ряде случаев могут иметь место некоторые изменения конформации макромолекул в адсорбционном слое. Адсорбция белковых молекул в значительной степени необратима, что затрудняет ее описание с помощью уравнения Гиббса. Производство ПАВ (среди которых ведущая роль принадлежит мнцеллообразуюшим) является быстро развивающейся областью химической промышленности. Мировое производство ПАВ достигает — 10 млн. т в год. Весьма обширен ассортимент ПАВ, включающий до полутысячи товарных наименований. По имеющимся статистическим данным, они используются примерно в ста отраслях производства и имеют от 3,5 до 4 тыс.
различных применений. Доля ПАВ, применяемых в промышленности, в высокоразвитых странах (США, Япония) составляет более 60 % и непрерывно возрастает. Среди главных потребителей ПАВ вюкная роль принадлежит горнодобывающей, перерабатывающей промышленности (при добыче нефти, флотационном обогащении и др.), металлообрабатывающей промышленности и транспорту (смазки и смазочно-охлаждающие жидкости — СОЖ), текстильной промышленности (так называемые текстильные вспомогательные вещества), строительной индустрии (высокоэффективные добавки в цементных бетонах, асфальтобетоне и пр.), промышленности полимерных материалов и лакокрасочных покрытий (добавки-пластификаторы, активаторы наполнителей), а также пищевой, медицинской, парфюмерной промышленности, полиграфии, пожаротушении (получение устойчивых высокократных пен) и др. Одним из основных направлений остается исполыование ПАВ в синтетических моющих средспах, как бытовых, так и технических. Поскольку в развитии производства ПАВ важное значение принадлежит ресурсам сырья и полусырья, остановимся кратко на этом вопросе.
Кюс бьщо видно из предыдущего изложения, ведущую роль в качестве полупродуктов играют нормааьные парафины, окись этилена, синтетические жирные кислоты (СЖК) и высшие жирные спирты (ВЖС). Среди главных способов получения СЖК наряде окислением парафинов следует назвать весьма перспективный метод гидрокарбоксилирования олефинов (а-олефинов, линейных олефинов). Получение ВЖС осуществляется алюмоорганическим синтезом и прямым гидрированием СЖК, а такке оксосинтезом (на базе линейнык олефинов).
В свою очередь, линейные олефины получают дегидрированием хощких парафинов и крекингом твердого парафина. Среди путей получения а-олефинов следует отметить низко- и высокотемпературную олигомеризацию этилена. Жидкие парафины можно получать выделением иэ соответствующих нефтяных фракций с помощью цеолитов, а также карбамидной депарафинизацией. ГЛАВА й! АДСОРБЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ РАЗДЕЛА КОНДЕНСИРОВАННЫХ ФАЗ. ЭЛЕКТРОПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ Рассмотренные в предыдущей главе закономерности адсорбцин на поверхности раздела жидкости с собственным паром (или воздухом) во многом приложимы и к поверхностям раздела между двумя конденсированными фазами — двумя жидкостями, жидкостью и твердой фазой вли двумя твердыми фазами.
В то же время адсорбция на этих поверхностях имеет и некоторые особенности, зависящие от природы как контактирующих фаз, так и адсорбирующегося вещества. Адсорбция ПАВ на поверхностях раздела конденсированных фаз лежит в основе управления смачиванием в самых разнообразных технологических процессах, например при флотационном разделении руд. Наиболее специфичны адсорбционные явления на границах раздела двух конденсированных фаз при адсорбции электролитов. Различие в адсорбционной способности различных ионов приводит к разделению зарядов вблизи поверхности — образованию так называемого двойного электрического слоя.
С образованием ионных адсорбционных слоев связаны многие наиболее характерные свойства дисперсных систем, рассматриваемых в гл. 1Ч, ЧП, ЧП1. 1П.1. Адсорбция ПАВ на поверхностях раздела конденсированных фаз Рассмотрим кратко некоторые закономерности адсорбционных явлений на границах раздела двух конденсированных фаз при введении в систему третьего компонента, поверхностно-активного относительно этой межфазной поверхности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
