МИМОВІЛЬНЕ ДИСПЕРГУВАННЯ

Ліофільні системи характеризуються рівноважним розподілом часток дисперсної фази за розмірами, яке не залежить від шляхів отримання системи.

Освіта ліофільних колоїдних систем особливо характерно для ПАР, що володіють ионогенной або великий за розміром нсіоногенной полярної групою і довгою вуглеводневої ланцюгом. Здатністю до ми- целлообразованію володіють не всі ПАР, а тільки ге, які мають певні співвідношення між гідрофобною (вуглеводневий радикал) і гідрофільної (полярна група) частинами. До міцеллообразующие ПАР відносяться натрієві і амонієві солі жирних кислот з довжиною ланцюга С12-го »алкілсульфати, алкілбснзолсульфонати і інші синтетичні іоногенні і неіоногенні ПАР.

Ліофільні системи - молекулярні колоїди, а також ліофоб- ні суспензоіди (глина, мило) диспергують мимовільно, утворюючи термодинамічно стійкі колоїдні розчини. Рівноважний стан системи при цьому відповідає мінімуму енергії Гіббса. З будь-якого іншого стану система переходить в даний стан зі зменшенням енергії Гіббса, го є термодинамічно агрегагівно стійкі дисперсні системи - системи рівноважні і оборотні. Процес їх утворення характеризується співвідношенням:

Мимовільне протікання процесу в системі можливе за умови AG < 0, тому необхідно, щоб виконувалося співвідношення TAS> АН. У ліофільних колоїдних системах дисперсне стан є енергетично більш вигідним, ніж будь-який інший стан при

тому ж співвідношенні компонентів:

Освіта асоціативної ліофільної системи з молекулярного розчину відбувається внаслідок зменшення ентальпії, а при утворенні дисперсної системи з суцільних фаз шляхом самовільного диспергування основний внесок вносить зростання ентропійному складової, особливо при позитивних змінах ентальпії.

Це означає, що енергія Гіббса не повинна збільшуватися зі зростанням міжфазної поверхні або зі зменшенням розмірів частинок при постійному міжфазному натягу. Міжфазна поверхню може мимоволі зростати, тільки якщо поверхнева енергія буде компенсуватися збільшенням ентропії системи. Его явище називається мимовільним диспергированием.

Зі збільшенням ассімстріі молекул і зростанням довжини гидрофильной ланцюга їх поверхнева активність зростає (правило Траубе) і посилюється їх особливу поведінку в розчині. Найбільш помітно це проявляється для довголанцюгових ПАР (з числом атомів вуглецю в ланцюзі від 10 до 20). При малих концентраціях ці ПАР утворюють істинні розчини, діспергіруясь до окремих молекул або іонів. З ростом концентрації подвійність властивостей молекул таких дифільних речовин призводить до са- моассоціаціі їх в розчині, результатом чого є утворення міцел.

Термін «міцела» ввів Мак-Бен в 1913 р Суворе визначення фізичного поняття сформульовано ІЮПАК (Міжнародний союз теоретичної і прикладної хімії): міцели - агрегати з довголанцюгових дифільних молекул або іонів ПАР, що утворюються мимовільно в їх розчинах при певній концентрації, що залежить від природи полярної групи і особливо від довжини ланцюга молекули.

Ліофільні групи міцел звернені до відповідного розчинника, а ліофобнис групи з'єднуються один з одним, утворюючи ядро міцели (рис. 5.1).

Будова сферичної міцели

Мал. 5.1. Будова сферичної міцели

Певне орієнтування дифільних молекул ПАР в міцелі забезпечує мінімальне міжфазне натяг на кордоні міцела - середа. Іонна міцела - це компактне, в першому наближенні сферичне утворення, що складається з рідкої вуглеводневої ядра, покритого шаром полярних (йоногенних) груп.

Мимовільне диспергування - основний метод отримання термодинамічно стійких систем. Наприклад, в системі фенол - вода при температурах, близьких до критичних температур їх змішання, фази стають близькими за складом, а міжфазне натяг зменшується. При певній температурі воно досягає такого малого значення, при якому поверхнева енергія буде скомпенсирована ентропійному складової. В результаті емульсія утворюється мимовільно і її частки рівномірно розподіляються але всьому об'єму системи під дією теплового руху. Розподіл часток відповідає больцмановско- му і визначається значенням поверхневої енергії.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >