Твердые золи

К классу твердых золей относятся цветные стекла, сплавы, твердые эмульсии, пленки с наполнителями, некоторые природные минералы. В этих системах твердые или жидкие частицы дисперсности распределены в твердой диспер­сионной среде. В промышленности и строительстве широко используются твердые пены органического и неорганического происхождения - пенопласт, пенобетон, пенополиуретан, пеностекло, пемза (природная твердая пена и др.).

Коллоидные поверхностно-активные вещества

В курсе коллоидной химии изучаются свойства коллоидных поверхностно-активных веществ (ПАВ). К ним относятся растворы мыл и синтетических моющих средств, а также некоторых красителей. Коллоидная природа этих веществ проявляется л | тон, что они находятся в растворе одновременно в виде молекул и мицелл. Между молекулярной и коллоидно-диспергированной частями существует равновесие, которое в за­висимости от температурных и концентрационных условий может быть сдвинуто в ту или иную сторону.

Водорастворимые коллоидные ПАВ могут быть ионоген­ами и неионогенными. Ионогенные ПАВ: анионактивные - ассоциируя в воде, отщепляют большой по размерам анион и катион молекулярных размеров; катионактивные - отщепляют большой катион и анион размеров молекулы. Анионактивные и катионактивные ПАВ применяются как стабилизаторы латек­сом эмульсий, пен, суспензий и как моющие препараты. Катионактивные применяются как дезинфицирующие и бактерицидные вещества, анионактивные - как заполнители и выравниватели при крашении.Неионогенные водорастворимые ПАВ имеют большое рас­пространение в качестве моющих веществ. Наибольшее количество неионогенных моющих веществ производится на основе этилена или окиси пропилена. Синтетические моющие средства широко применяются в быту и технике. Они могут быть сложными композициями из нескольких моющих веществ состав моющих средств обязательно включают активные добавки - минеральные соли, карбоксилметилцеллюлозу, каолин диоксид титана, отбеливатели, соду. Применение синтетических моющих средств экономит значительное количество природного жирового сырья. Употребление синтетических моющих средств позволяет пользоваться жесткой водой кислотность среды не влияет на их действие. Исходным сырьем для получения синтетических моющих веществ служат органические природные вещества (нефть, горючие сланцы).

Особенностью растворов коллоидных ПАВ является их способность образовывать лиофильные, агрегативно устойчивые, двухфазные, термодинамические равновесные системы При этом дифильные молекулы образуют ассоциаты (мицеллы) коллоидных размеров. Характер ориентации дифильных молекул определяется полярностью дисперсионной среды. Число молекул в одной мицелле (ассоциате) — число агрегации, зависит от природы ПАВ и растворителя. При достаточно большой концентрации система становится мицеллярной. Эта концентрация носит название критической, концентрации мщеллообразования (ККМ). Методы определения ККМ многочисленны. Мицеллообразование протекает самопроизвольно с уменьшением свободной энергии системы и является обратимым процессом.

Поверхностно-активные вещества способны к мицеллообразованию только при определенном соотношении гидрофнльных свойств молекул, которые определяются природой и количеством полярных групп и гидрофобных липофильных свойств, зависящих от длины углеводородного радикала.

Оптимальный баланс свойств (гидрофильно-липофильный баланс - ГЛБ) наблюдается у молекул иоверхностно-активньк веществ, у которых полярные группы связаны с развитыми углеводородными радикалами. Нарушение ГЛБ в ту или иную сторону делает мицеллообразование невозможным. Например для мыл жирных кислот ГЛБ будет оптимальным при содержании в цепи 15-18 углеводородных атомов.

Мицеллярные растворы ПАВ рассматривают как термодинамически устойчивые лиофильные коллоидные системы, к которым применимо правило фаз. Для таких растворов можно рассчитать тепловой эффект и энтропию мицеллообразования Тепловой эффект мицеллообразования.рассчитывают по уравнению, аналогичному уравнению Клапейрона-Клаузиуса:

Где: С_ккм_- критическая концентрация мицеллообразования,

Н-тепловой эффект (энтальпия) мицеллообразования.

График зависимости /() выражается прямой тангенс угла наклона которой равен , отсюда легко найти .

Так как при С_ккм в растворе существует равновесие между молекулами и мицеллами поверхностно-активного вещества, энтропию мицеллообразования можно вычислить по уравнению:

S = Н/Т.

Известно, что концентрированные водные мыльные рас­творы могут не только эмульгировать, но и растворять значи­тельные количества нерастворимых в воде органических жид­костей, образуя при этом оптически прозрачные растворы. Широкое внедрение эмульсионной полимеризации привлекло внимание ученых к этому явлению. Солюбилизация - само­произвольное растворение органических веществ, нераствори­мых в воде, в водных растворах ПАВ. Количество органиче­ской жидкости, перешедшее в раствор, зависит от концентра­ции мыла. Процесс солюбилизации коллоидными ПАВ проис­ходит путем захвата молекул органического вещества внутрь мицеллы, между углеводородными радикалами. Эффект солю­билизации заметен уже при незначительных концентрациях коллоидного ПАВ (порядка 0,1%). Существуют олеорастворимые ПАВ, например, мыла щелочноземельных и тяжелых металлов. Они обладают способностью стабилизовать суспензии и золи в неполярных средах.

Дата добавления: 2015-08-17