Поверхностно-активные вещества. (Лекция 2)

тел, называемой поверхностью раздела фаз, или межфазной поверхностью.

ПАВ разделяют на ионогенные и неионогенные, отличающиеся наличием или отсутствием групп, способных к диссоциации в водных растворах. Ионогенные вещества бывают анионо- и катионоактивными, в которых поверхностно-активные свойства определяются соответственно анионом или катионом, образующимся при диссоциации.

Фундаментальным свойством ПАВ является дифильность их молекул: одна часть молекулы гидрофобна и неполярна (обычно представляет собой углеводородный радикал, не обладающий сродством к воде), другая часть молекулы - какая-либо функциональная группа, обладающая полярностью и сродством к воде.

Анионные ПАВ. Это вещества, содержащие в молекуле гидрофобную часть и одну или несколько полярных групп и диссоциирующие в водном растворе с образованием отрицательно заряженных длинноцепочечных органических ионов, определяющих их поверхностную активность.

и вторичные алкилсульфаты, алкилфенилэтилсульфаты, алкилциклогексилэтилсульфаты и т.д.;
3) алкил- и алкиларилсульфонаты, сульфонаты сложных эфиров моно- и дикарбоновых кислот, олефинсульфонаты;
4) сульфоэтоксилаты и карбоксиэтоксилаты спиртов, сульфоэтоксилаты карбоновых кислот, диметаллические соли сульфоянтарной кислоты, соли сульфатов непредельных кислот;
5) азотсодержащие ПАВ: амидосульфонаты, амиды сульфакарбоновых кислот, амидосульфаты, амидокарбоксилаты и т. д.;
6) соединения с другими гидрофобными и гидрофильными группами: соли перфторированных карбоновых кислот, перфторированных сульфоацетатов, моно- и диалкилфосфатов и фосфонатов.

образованием поверхностно-активного катиона с гидрофобной цепью. В молекуле катионных ПАВ гидрофобная алкильная цепь присоединена к положительно заряженной гидрофильной группе (т. е. поверхностно-активными свойствами обладает катион). В роли аниона чаще всего выступают галогены, но могут быть и анионы серной и фосфорной кислот.

КПАВ приобрели промышленное значение, начиная с 1935 г., когда были открыты их бактерицидные свойства.
В настоящее время их применяют еще и как антистатики, мягчители текстиля, предохранители от коррозии, пеногасители, фотореагенты, присадки и т. д.

В последние годы получили практическое значение КПАВ, не содержащие азота: соединения сульфония (1) и сульфоксония (2), иодония (3), оксония (4), фосфония (5):

бисчетвертичные (7) аммониевые основания с алкильными цепями алифатической структуры:

Моно- (8) и бисчетвертичные (9) аммониевые основания со смешанными алкильными цепями алифатической и ароматической структур:

Четвертичные аммониевые основания функциональными группами в гидрофобной цепи:

Эта группа соединений объединяет сотни катионных ПАВ, имеющих промышленное значение - соединения пиридина, хинолина, фталазина, бензимидазола, бензтиазола, бензотриазола, производные пирролидина, производные имидазола, пиперазина, морфолина, тиаморфолнна, пиперидина, бензоксазина и др.
• Полимерные КПАВ, среди которых наибольшее распространение получил поливинилпиридиний галогенид:

Неионогенные ПАВ (НПАВ). Содержат длинную гидрофобную алкильную группу, присоединенную к высокополярной нейтральной группе. Полярная группа должна быть достаточно гидрофильной, чтобы гидрофобная группа могла «войти» в водный раствор.

По химическому строению неионогенные ПАВ разделяют на группы: оксиэтилированные спирты, карбоновые кислоты, алкилфенолы, алкиламиды и др.

гидрофобную часть, способную быть акцептором или донором протона в зависимости от pH раствора. Для этого в структуру молекулы ПАВ вводят и кислотные, и основные группы, а иногда еще и неионогенные (полигликолевые) группы.

По химическому строению и по некоторому сходству в поведении АмПАВ можно разделить на пять основных видов.
1. Алкиламинокарбоновые кислоты (ААКК):

2. Алкилбетаины (АБ) представляют собой наиболее интересный раздел цвиттерионных ПАВ

3. Производные алкилимидазолинов. Наиболее характерной структурой имидазолиновых АмПАВ (ИмАмПАВ) является такая, в которой анионные и катионные группы приблизительно равносильны:

здесь R - углеводородный радикал C7-C17; R'-Н, Na, СН2СООМе.

позволяет легко выделять их в чистом виде.

можно разделить на группы:

производные ароматических аминосульфокислот -RN(R')C6H4SO3Me; аминосульфонаты с атомом азота в гетероциклах

другие аминосоединения: фосфаты RN(R')R"OP(O)(OH)2 (здесь R - длинный углеводородный радикал; R' - короткий углеводородный радикал; R" - короткий двухвалентный радикал);
аминокислоты с двумя кислотными группами - RN(CH2CH2SO3Na)2. Их отличием является хорошая способность диспергировать кальциевые мыла и устойчивость к солям жесткости воды

(белки, протеины, нуклеиновые кислоты);
модифицированные природные (сульфатированный хитин; продукты последовательной ступенчатой конденсации аминов, формальдегида, альбумина и жирных кислот; производные целлюлозы, получен­ные введением карбоксильных и диэтанол -аминоэтильных групп);
синтетические (в молекулах которых сочетаются структурные признаки всех приведенных выше классов АмПАВ)

Синтетические ПАмПАВ