Поверхностно-активные вещества

Поверхностно-активные вещества - химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения. Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность - способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз - это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицеллообразования или ККМ), с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор концентрация на границе раздела фаз остается постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объёмном растворе (мицеллообразование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы. Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании также приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счёт преломления света мицеллами. Теоретически любое химическое соединение, имеющее в молекуле гидрофильные и гидрофобные участки, будет поверхностно активным. Однако в действительности только некоторые из них являются эффективными моющими средствами, стабилизаторамиэмульсий и пен, пленкообразователями и т. д. По своему применению ПАВ данного класса делятся на смачиватели, солюбилизаторы, эмульгаторы, моющие агенты, пенообразователи. По химическим свойствам они разделяются на: анионные ПАВ - в водном растворе распадаются с образованием отрицательно заряженных ионов; катионные ПАВ - в водном растворе распадаются с образованием положительно заряженных ионов; амфотерные ПАВ - в водном растворе, в зависимости от рН среды, могут проявлять катионные (в кислой среде рН<7) или анионные (в щелочной среде рН>7) свойства; неионогенные ПАВ - в водном растворе не образуют ионов. Упрощенно действие поверхностно активных веществ можно описать следующим образом. Благодаря тому, что ПАВ обладают поверхностной активностью, они снижают поверхностное натяжение воды, поэтому загрязнение лучше отстает от поверхности (кожи, волос). Что и обеспечивает перевод загрязнений в раствор, т. е. отмывку загрязнений. Происходит это благодаря тому, что молекула ПАВ имеете двойственную структуру один ее конец гидрофильный (т.е. любит воду) другой липофильный (т.е. любит жир). Анионные ПАВ, отвечают за моющую способность любого щелочного мыла (детского, ручной работы, банного, туалетного и т.п.), а также большинства шампуней и жидких мыл. В моющих средствах жирорастворимая часть молекулы анионного ПАВ связывает и обволакивает частицы грязи в секрете сальных желез, которые затем вымываются водой. Одновременно водорастворимая часть молекулы ориентирует эти частицы в сторону от кожи, несущей отрицательный заряд. При этом жирные загрязнения попадают внутрь молекулы ПАВ, благодаря чему не оседают на поверхности снова. А уходят вместе с водой, удерживаясь в ней благодаря гидрофильной части. Первое ПАВ - мыло - «живет» уже почти 4000 лет, однако с 50-х годов его несколько потеснили моющие и чистящим средства на основе алкилбензолсульфоната. Тем не менее, в мире потребляется ежегодно 9 млн. т мыла. Таким образом, мыло остается наиболее распространенным в мире ПАВ.