19.3 Захист золів від коагуляції
Підвищити стійкість золів можна шляхом додання до них ВМС, макромолекули яких утворюють захисну структуру на поверхні часточок. Мірою захисної дії ВМС є захисне число, що визначається кількістю сухого полімеру у мг, яка достатня для захисту від коагуляції 10 мл золю. Якщо кількість полімеру, що додають до золю недостатня, то спостерігається зниження стійкості золю під час додання ВМС – сенсибілізація. Це пояснюється тим, що макромолекул ВМС не вистачає для утворення суцільного захисного адсорбційного шару. Найдовші частини ланцюгів ВМС при цьому можуть утворювати так звані «містки», що притягують макромолекули одна до одної і, таким чином, сприяють коагуляції.
Пептизацією називається зворотний перехід у колоїдний розчин осадів, що утворилися під час коагуляції. Для пептизації коагулят промивають водою і додають речовину, яка буде виконувати роль стабілізатору. Перемішування і підвищення температури сприяє пептизації.
Лекція №20 Ліофільні дисперсні системи
План лекції
Колоїдні поверхнево-активні речовини. Будова і форма міцел ПАР.
Гідрофільно-ліпофільний баланс. Солюбілізація жирів і вітамінів.
Емульсії. Класифікація емульсій.. Гомогенізація емульсій.
Емульгатори, їх класифікація. Руйнування і обернення фаз емульсій.
Рекомендована література: [1] С.528-532, [3] С.138-145.
20.1 Колоїдні поверхнево-активні речовини
М
олекули
ПАР мають дифільну будову і складаються
з неполярного гідрофобного вуглеводневого
радикалу і полярної гідрофільної
функціональної групи. Якщо у радикалах
молекул ПАР кількість атомів Карбону
перевищує 8 одиниць, то такі речовини
відносять до колоїдних ПАР. Від інших
ПАР їх відрізняє дуже висока поверхнева
активність і здатність утворювати
міцели
–
агрегати із десятків дифільних молекул
або іонів ПАР. Першу модель будови
кульових міцел ПАР запропонував Гартлі.
У полярних розчинниках гідрофільні
функціональні групи молекул ПАР
розташовані на поверхні міцел, а неполярні
ланцюги повернені в їх об’єм. Таким
чином, внутрішня частина міцел являє
собою «краплину» неполярної рідини. У
неполярних розчинниках вуглеводневі
радикали молекул ПАР навпаки знаходяться
на поверхні міцел, а полярні групи в їх
об’ємі. При підвищенні концентрації
ПАР у розчині кульові міцели починають
взаємодіяти між собою, змінюючи свою
форму (див. рис.20.1.).
Рисунок 20.1 – Форма міцел ПАР у полярних розчинниках: а – кульова; б – дископодібна; в – циліндрична.
Критична концентрація міцелоутворення (ККМ) – мінімальна концентрація ПАР, за якої у розчинах починають утворюватися міцели. Для більшості колоїдних ПАР значення ККМ становлять 10–5...10–3 моль/л. Властивості розчинів ПАР зазнають різких змін при переході від низьких концентрацій (менших за ККМ) до більш високих. На практиці ККМ визначають за зміною електропровідності, поверхневого натягу, осмотичного тиску, показника заломлення і каламутності розчинів ПАР.
20.2 Гідрофільно-ліпофільний баланс
Властивості колоїдних ПАР визначаються співвідношенням в їх молекулах полярної функціональної групи (гідрофільна частина молекули) і вуглеводневого радикалу (ліпофільна частина молекули). Це співвідношення називають гідрофільно-ліпофільним балансом (ГЛБ). За шкалою, розробленою Гріффіном, ГЛБ колоїдних ПАР змінюється в інтервалі від 1 до 40 умовних чисел. Чим краще ПАР розчиняється у воді, тим вище значення її ГЛБ і, навпаки, чим нижче ГЛБ, тим краще речовина розчиняється у неполярних рідинах. ГЛБ є величиною адитивною: значення ГЛБ молекули ПАР можна розрахувати за такою формулою:
ГЛБПАР = 7 + ГЛБ(полярної групи) – ГЛБ(радикалу).
Кожна функціональна група має певне значення ГЛБ, яке можна узяти у довідниках. За значеннями ГЛБ визначають галузі застосування ПАР. Так, ПАР-змочувачі повинні мати ГЛБ рівним 7...9, емульгатори 3...5 або 8...13 у залежності від типу емульсії, миючі засоби – 13-15, солюбілізатори – 15-18 і т.д.
Солюбілізація – розчинення у водних розчинах ПАР речовин, які у чистій воді не розчиняються, насамперед олій і жирів. Солюбілізація неполярних сполук у розчинах ПАР пояснюється розчиненням їх молекул у вуглеводневій частині міцели. Неполярні рідини розчиняються в ядрах міцел, а полярні органічні речовини розташовуються у міцелах так, щоб їх вуглеводневі ланцюги були напрямлені в об’єм міцели, а полярні групи – у водну фазу.