Что Такое >  > п > поверхностно-активные вещества

Что такое поверхностно-активные вещества

поверхностно-активные вещества   Большая советская энциклопедия

поверхностно-активные вещества - вещества, способные накапливаться (сгущаться) на поверхности соприкосновения двух тел, называемой поверхностью раздела фаз, или межфазной поверхностью. На межфазной поверхности П.-а. в. образуют слой повышенной концентрации - адсорбционный слой (см. также Мономолекулярный слой).

Любое вещество в виде компонента жидкого раствора или газа (пара) при соответствующих условиях может проявить поверхностную активность, т. е. адсорбироваться под действием межмолекулярных сил на той или иной поверхности (см. Адсорбция), понижая её свободную энергию. Однако поверхностно-активными обычно называются лишь те вещества, адсорбция к-рых из растворов уже при весьма малых концентрациях (десятые и сотые доли %) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения.

Типичные П.-а. в.- органич. соединения дифильного строения, т. е. содержащие в молекуле атомные группы, сильно различающиеся по интенсивности взаимодействия с окружающей средой (в наиболее практически важном случае - водой). Так, в молекулах П.-а. в. имеются один или неск. углеводородных радикалов, составляющих олео-, или липофильную, часть (она же - гидрофобная часть молекулы), и одна или неск. полярных групп - гидрофильная часть (см. также Гидрофильность и гидрофобность). Слабо взаимодействующие с водой олеофиль-ные (гидрофобные) группы определяют стремление молекулы к переходу из водной (полярной) среды в углеводородную (неполярную). Гидрофильные группы, наоборот, удерживают молекулу в полярной среде или, если молекула П.-а. в. находится в углеводородной жидкости, определяют её стремление к переходу в полярную среду. Т. о., поверхностная активность П.-а. в., растворённых в неполярных жидкостях, обусловлена гидрофильными группами, а растворённых в воде - гидрофобными радикалами.

По типу гидрофильных групп П.-а. в. делят на ионные, или ионогенные, и н е и о н н ы е, или неионогенные. Ионные П.-а. в. диссоциируют в воде на ионы, одни из к-рых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, другие (противоионы) - адсорбционно неактивны. Если адсорбционно активны анионы, П.-а. в. наз. анионными, или анио-ноактивными, в противоположном случае - катионными, или катионо-активными. Анионные П.-а. в.- органич. кислоты и их соли, катионные - основания, обычно амины различной степени замещения, и их соли. Нек-рые П.-а. в. содержат и кислотные, и основные группы. В зависимости от условий они проявляют свойства или анионных, или катион-ных П.-а. в., поэтому их наз. а м ф о-т е р н ы м и, или амфолитными, П.-а. в.

Все П.-а. в. можно разделить на две категории по типу систем, образуемых ими при взаимодействии с растворяющей средой. К одной категории относятся ми-целлообразующие П.-а. в., к другой -не образующие мицелл. В растворах мицеллообразующих П.-а. в. выше критической концентрации мицеллообразования (ККМ) возникают коллоидные частицы (мицеллы), состоящие из десятков или сотен молекул (ионов). Мицеллы обратимо распадаются на отдельные молекулы или ионы при разбавлении раствора (точнее, коллоидной дисперсии) до концентрации ниже ККМ. Таким образом, растворы мицеллбобразующих П.-а. в. занимают промежуточное положение между истинными (молекулярными) и коллоидными растворами (золями), поэтому их часто наз. полуколлоидными системами. К ми-целлообразующим П.-а. в. относят все моющие вещества (см. Моющие средства, Моющее действие, Мыла), эмульгаторы, смачиватели, диспергаторы и др.

В мировом произ-ве П.-а. в. большую часть составляют анионные вещества. Среди них можно выделить следующие основные группы: карбоновые кислоты, а также их соли, алкилсульфаты (суль-фоэфиры), алкилсульфонаты и алкил-арилсульфонаты, пр. продукты. Наиболее распространены натриевые и калиевые мыла жирных и смоляных к-т; нейтрализованные продукты сульфирования высших жирных к-т, олефинов, алкилбен-золов. Второе место по объёму промышленного произ-ва занимают неионные П.-а. в.- эфиры полиэтиленгликолей. Большинство неионных П.-а. в. получают присоединением окиси этилена к алифа-тич. спиртам, алкилфенолам, карболовым к-там, аминам и др. соединениям с реакционноспособным атомом водорода. Ассортимент П.-а. в. чрезвычайно велик. Приведённые ниже данные (1971) позволяют видеть соотношение объёмов произ-ва П.-а. в. различных типов.
 

Поверхностно-активные вещества	тыс . m	%
Анионные	2480	62
Неионные	1160	29
Катионные и пр.	360	9
Всего	4000	100

Мировое произ-во П.-а. в. постоянно возрастает, причём доля неионных и ка-тионных веществ в общем выпуске всё время увеличивается. В зависимости от назначения и хим. состава П.-а. в. выпускают в виде твёрдых продуктов (кусков, хлопьев, гранул, порошков), жидкостей и полужидких веществ (паст, гелей). Особое внимание всё больше и больше уделяется произ-ву П.-а. в. с линейным строением молекул, к-рые легко подвергаются биохим. разложению в природных условиях и не загрязняют окружающую среду.

П.-а. в. находят широкое применение в пром-сти, с. х-ве, медицине, быту. Важнейшие области потребления П.-а. в.: произ-во мыл и моющих средств для тех-нич. и санитарно-гигиенич. нужд; текстильно-вспомогат. веществ, т. е. веществ, используемых для обработки тканей и подготовки сырья для них; лакокрасочной продукции. П.-а. в. используют во мн. технологич. процессах хим., неф-техим., химико-фармацевтич., пищевой пром-сти. Их применяют как присадки, улучшающие качество нефтепродуктов, как флотореагенты при флотационном обогащении полезных ископаемых (см. Флотация); компоненты гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий и т. д. П.-а. в. облегчают механич. обработку металлов и др. материалов, повышают эффективность процессов диспергирования жидкостей и твёрдых тел. Незаменимы П.-а. в. как стабилизаторы высококонцентрированных д исперсных систем (суспензий, паст, эмульсий, пен). Кроме того, они играют важную роль в биологич. процессах и вырабатываются для "собственных нужд" живыми организмами. Так, поверхностной активностью обладают вещества, входящие в состав жидкостей кишечно-желудочного тракта и крови животных, соков и экстрактов растений.

Лит.: Шварц А., Перри Д ж., Б е р ч Д ж., Поверхностноактивные вещества и моющие средства, пер. с англ., М., 1960; Ребиндер П. А., Поверхностно-активные вещества и их применение, ч Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева", 1959, т. 4, № 5; его же, Поверхностные и объемные свойства растворов поверхностно-активных веществ, там же, 1966, т. 11, № 4; е г о же, Взаимосвязь поверхностных и объёмных свойств растворов поверхностно-активных веществ, в сб.: Успехи коллоидной химии, М., 1973; Коллоидные поверхностноактивные вещества, пер. с англ., М., 1966; Nonionic surfactans, ed. М. J. Schick, N. Y., 1967.См.также лит. при ст. Моющие средства.

Л. А. Шиц.