1.2. Классификация пав по физико-химическому механизму действия на поверхности раздела фаз.

Способность ПАВ при адсорбции на поверхности раздела фаз радикально изменять ее свойства и тем самым влиять на многие важные свойства дисперсных систем широко используется в самых различных областях техники и многочисленных технологических процессах. При этом влияние ПАВ может быть существенно различным в зависимости от химической природы и строения граничащих фаз и молекул ПАВ, от условий их применения. Следуя Ребиндеру, можно выделить четыре группы ПАВ по физико-химическому механизму их воздействия на поверхность раздела фаз и дисперсную систему в целом.

Вещества, поверхностно-активные только на границе жидкость – газ, не образующие структур ни в объеме, ни в адсорбционных слоях и являющиеся низкомолекулярными веществами, истинно растворимыми в воде. Являются слабыми смачивателями и пенообразователями, используются в качестве вспенивателей при флотации.

Вещества, поверхностно-активные на границе 2-х несмешивающихся жидкостей или на твердых поверхностях раздела, но также не образующих структур ни в объеме раствора, ни в поверхностных слоях. Такие вещества являются диспергаторами, они облегчают процесс образования новых поверхностей и применяются при диспергировании твердых тел, распылении жидкостей и эмульгировании. Адсорбируясь на поверхности, они изменяют ее природу . При этом происходит гидрофобизация гидрофильных поверхностей и гидрофилизация гидрофобных поверхностей. Используются при флотации в качестве реагентов – собирателей. Адсорбционная гидрофобизация важна при получении паст, стекловолокон, при стабилизации суспензий в углеводородных средах.

ПАВ, образующие гелеобразную структуру как в адсорбционном слое, так и в растворе и являющимися хорошими стабилизаторами дисперсных систем. Примером таких ПАВ могут служить белки, глюкозиды, поливиниловый спирт и другие высокомолекулярные соединения.

Четвертую группу ПАВ образуют моющие средства, занимающие 1 место по объему их практического использования. Наряду с высокой поверхностной активностью они обладают специфическим свойством образовывать в водных растворах выше определенной концентрации агрегаты молекул (мицеллы ПАВ).

1.3. Основные свойcтва пав.

1.3.1. Поведение пав на границе раствор – воздух. Поверхностная активность.

Все ПАВ представляют собой вещества с ассиметричной структурой, имеющие явно выраженные липофильные (гидрофобные) и гидрофильные фрагменты молекул, менее полярны, чем растворитель (вода). Поэтому поверхностное натяжение раствора ПАВ уменьшается при увеличении концентрации вещества, т.е. . ПАВ характеризуются слабым взаимодействием с растворителем, вследствие чего они самопроизвольно концентрируются на границе раздела фаз, т.е. обладают положительной абсорбцией (рис.1.1)

Рис. 1.1. Изотермы поверхностного натяжения (а) и адсорбции (б).

Для кривой (а) как убывающей функции характерна отрицательная первая производная , служащая характеристикой поведения веществ при адсорбции. Чтобы исключить влияние концентрации на производную и придать этой величине вид характеристической постоянной, берут ее предельное значение при . Эту величину Ребиндер назвал поверхностной активностью.

(1.1)

Единицами поверхностной активности являются – Дж·м/моль, Н·м²/моль или 1 Гиббс.

Поверхностную активность можно определить графически как отрицательное значение тангенса угла наклона касательной, проведенной к кривой в точке пересечения с осью ординат (см. рис. 1.1, ).