Поверхнево-активні речовини. Природні і синтетичні. Їх переваги і недоліки

Поверхнево-активні речовини (ПАР) - хімічні сполуки, які, концентруючись на поверхні розділу фаз, викликають зниження поверхневого натягу.

Основний кількісною характеристикою ПАР є поверхнева активність -- здатність речовини знижувати поверхневий натяг на межі розділу фаз -- це похідна поверхневого натягу за концентрації ПАР при прагненні З до нулю. Однак, ПАР має межу розчинності (так звану критичну концентрацію міцеллообразованія або ККМ), з досягненням якого при додаванні ПАР в розчин концентрація на межі розділу фаз залишається постійною, але в той Водночас відбувається самоорганізація молекул ПАР в об'ємному розчині (міцеллообразованіе або агрегація). У результаті такої агрегації утворюються так звані міцели. Відмітною ознакою міцеллообразованія служить помутніння розчину ПАР. Водні розчини ПАР, при міцеллообразованіі також набувають блакитний відтінок (драглисті відтінок) за рахунок заломлення світла міцели.

Типові ПАР - органічні сполуки діфільного будови, тобто містять в молекулі атомні групи, сильно розрізняються по інтенсивності взаємодії з навколишнім середовищем (у найбільш практично важливому випадку - водою). Так, у молекулах ПАР є один або кілька вуглеводневих радикалів, що становлять Оле-, або ліпофільних, частина (вона ж - гідрофобна частина молекули), і один або декілька полярних груп - гідрофільна частину. Слабо взаємодіють з водою олеофільние (гідрофобні) групи визначають прагнення молекули до переходу з водної (полярної) середовища в вуглеводневу (неполярні). Гідрофільні групи, навпаки, утримують молекулу у полярній середовищі або, якщо молекула ПАР знаходиться в вуглеводневої рідини, визначають її прагнення до переходу в полярну середу. Т. о., Поверхнева активність ПАР, розчинених у неполярних рідинах, обумовлена гідрофільними групами, а розчинених у воді - гідрофобними радикалами.

Приклади. За типом гідрофільних груп ПАР ділять на іонні, або йоногенних, і неіонні, або неіоногенні. Іонні ПАР дисоціюють у воді на іони, одні з яких мають адсорбційної (поверхневої) активністю, інші (протівоіони) - адсорбційно неактивні. Якщо адсорбційно активні аніони, ПАР називаються аніонами, або аніоноактівнимі, в протилежному випадку - катіонними, або катіон-активними. Аніонні ПАР - органічні кислоти та їх солі, катіонні - підстави, звичайно аміни різного ступеня заміщення, та їх солі. Деякі містять ПАР і кислотні, і основні групи. Залежно від умов вони проявляють властивості або аніонних, або катіонних ПАР, тому їх називають амфотерним, або амфолітнимі, ПАР

йоногенних ПАР.

Аніоноактівние речовини становлять більшу частину світового виробництва ПАР. Ця група тензідов є самою несумісною з брудом, і саме її найбільше лають милофоби. Аніонів і кріптоаніонние з'єднання (ацетілпептіди, лаурил-і лауретсульфати натрію, калію, магнію або амонію) краще за всіх інших груп ПАР видаляють бруд з контактних поверхонь. Тому без них не обходиться жодне дієве очищає засіб.

Цю групу миючих субстанцій люди навчилися виробляти раніше за інших (згадаймо пасаж про попіл, якому посипали собі голову древні мудреці). У міру розвитку прогресу аніонні тензіди стали варити з білків і жирів, ощелоченних (натрієва гідролізація) за допомогою золи (найпопулярніше лужний природне сировина - зола дерева Salasola soda) та інших лужних сполук. В якості сировини для аніонних і кріптоаніонних ПАР використовується кокосова, пальмова, рапсова, соєве масло, свинячий жир, спермацет, масло з коров'ячого та козячого молока.

Видатні очищають якості аніонних тензідов пояснюються будовою їх молекул, які складаються з двох частин - гідрофільній (люблячої воду) і, навпаки, гідрофобною.

Перші дозволяють їм розчинятися у воді (або полярних розчинниках) і повністю змиватися нею з поверхні шкіри, а друга - контактувати з неполярних речовинами (вуглеводнями, смолами, сечовиною, пилом, жирами, маслами). Під час миття з шампунем або милом гідрофобні «щелепи» пов'язують захоплені частинки бруду, розміщуючи їх в центр міцели (полого кулі, утвореного поруч молекул, гідрофільні «хвости» яких спрямовані назовні, а всередину -- гідрофобні «голови »).

Швидка, повноцінна, якісна евакуація бруду з поверхні шкіри та її придатків, піноутворення, бактерицидну (ліквідація грампозитивних мікроорганізмів) і бактеріостатична, ліполітичні (розчинення окисленого жирового секрету сальних залоз і смолисто-мінеральних забруднень шкіри) дію.

Промислові ПАР цього типу можна розділити на слід. основні групи: карбонові к-ти і їх солі (мила), Стабілізатори (сульфоефіри), алкілсульфонати і алкіларілсульфонати, інші продукти.

В виробництві мив і багатьох іоно і нейоногенних милоподобних ПАР використовують карбонові к-ти, одержувані гідролізом з рослинних та тваринних жирів, і синтетичні жирні к-ти. Промислове значення мають також смоляні і жирні к-ти талової масла - побічного продукту целюлозного виробництва - смоляні к-ти каніфолі, серед яких переважає Абієтинова.

Найбільше значення як ПАР із солей монокарбонових к-т мають мила (натрієві, калієві і амонійні) жирних к-т RСООН, де R - насичений або ненасичений стандартний аліфатичні радикал з числом атомів вуглецю 12-18, і мила (натрієві, рідше калієві) смоляних к-т. Практичне значення мають також дикарбонових к-ти, напр. алкенілянтарние, одержувані в промисловості конденсацією ненасичених вуглеводнів з малеїнового ангідриду.

Стабілізатори синтезують зазвичай сульфоетеріфікаціей вищих жирних спиртів або