Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Классификация ПАВ по степени влияния на окружающую среду

Терминология:
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) - surfactants
Моющие средства - detergents Мыло - soap

Классификация на основе области применения ПАВ:
Смачиватели
Диспергаторы
Стабилизаторы
Моющие средства

Числа ГЛБ (Гриффин-Дэвис)
эмпирическая характеристика характеризующая соотношение гидрофильной и
гидрофобной частей молекулы ПАВ.
ГЛБ=ΣNi + 7
ГЛБ = 7 + 0,36·ln(Св/См)

Двухкомпонентная система:
растворитель (с1) - растворенное вещество (с2)

0 δ
Γi = ∫[c1(z) – ci β]dz + ∫ [c1(z) – ciα]dz
-δ 0

Γ1 ≈ 0; Γ2 >0

Эквимолекулярная поверхность – разделяющая поверхность, для которой адсорбция растворителя равна 0. (отрицательный интеграл в жидкой фазе по абсолютной величине равен положительному интегралу в газовой фазе)

G = lim (c→0) (-dσ/dc) = Г RT /с=
RT∙ δ ∙ c(s)/c = const

Поверхностная активность по Ребиндеру

Wa = kac(1-x) – скорость адсорбции
Wd = kd·x; - скорость десорбции
В равновесии: Wa = Wd; x= kac/(kac + kd)
Γ =Γmax ∙ ka ∙c/(ka ∙ c + kd) = Γmax ∙ ka/kd ∙ c /(ka/kd ∙ c + 1)
Уравнение Лэнгмюра: Γ = Γmax ∙ А ∙ c/(А ∙ c + 1),
где ka/kd=A=Кравновесия

т.е., к равновесию адсорбционного слоя и объёма раствора (при малых поверхностной и объёмной концентрации) можно применить закон ГЕНРИ, описывающий распределение вещества между двумя фазами с постоянным коэффициентом распределения Ка - поэтому область линейных зависимостей σ(с) и Г(с) – называют областью ГЕНРИ.
Применимость закона Генри означает, что объемный раствор и поверхностный слой могут быть описаны в приближении идеальных растворов.
Условие равновесия объемного и поверхностного растворов:

где μ0s и μ0 – не равные друг другу стандартные части химических потенциалов поверхностного иобъёмного растворов соответственно.
Преобразовав выражение (1) получим:

(1)

(2)

Поскольку при увеличении длины цепи молекулы ПАВ на одно группу СН2 адсорбционная активность возрастает в 3-3,5 раза, а величины Гmax и δ постоянны, работа адсорбции возрастает на постоянную величину RTln(3-3,5).
Таким образом, правилу ДЮКЛО-ТРАУБЕ отвечает линейная зависимость работы адсорбции от числа n углеводородных групп в цепи молекул ПАВ:

φ0 - характеризует изменение энергии взаимодействия полярной группы молекул ПАВ с молекулами воды при выходе ПАВ на поверхность.
φ1 – это инкремент работы адсорбции, приходящийся на одну группу СН2. Правилу Дюкло-Траубе отвечает инкремент работы адсорбции ≈ 3 кДж/моль.