АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Солюбилизация

Солюбилизация заключается в способности мицелл аккумулировать внутри себя значительное кол-во веществ, которые не растворяются в жидкой дисперсионной среде. Поэтому солюбилизацию называют коллоидным растворением. Прямые мицеллы солюбилизируют неполярные вещества, а обратные мицеллы – полярные вещества. Поглощенное мицеллами вещество называют солюбилизатом, а раствор ПАВ – солюбилизатором.

Способ включения молекул солюбилизата в мицеллы в водородных растворах зависит от природы вещества. Неполярные углеводороды, внедряясь в мицеллы, располагаются в углеводородных ядрах мицелл, а полярные органические вещества (спирты, амины, кислоты) встраиваются в мицеллу между молекулами ПАВ так, чтобы их полярные группы были обращены к воде, а липофильные части молекул ориентированы параллельно углеводородным радикалам ПАВ. Возможен ещё один способ включения солюбилизата в мицеллы,- молекулы солюбилизата, например фенола, не проникают внутрь мицелл, а закрепляются на их поверхности, располагаясь между беспорядочно изогнутыми полиоксиэтиленовыми цепями.

Солюбилизация – самопроизвольный и обратимый процесс, зависит от данной концентрации ПАВ и Т. В результате солюбилизации получают устойчивые дисперсные системы, подобные самопроизвольно образующимся ультрамикрогетерогенным эмульсиям.

Количественной характеристикой солюбилизации служит солюбилизационная емкость (s), которая равна s=n_s/n_ПАВ; где n_s – число молей солюбилизата в мицелле, n_ПАВ – число молей ПАВ, образующих данную мицеллу.

Линейный характер зависимости количества солюбилизированного вещества от концентрации ПАВ показывает, что солюбилизационная емкость постоянна. Это положение справедливо при сохранении сферической формы мицелл. Солюбилизирующая способность ПАВ зависит от их гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ). Для наиболее эффективных солюбилизаторов ГЛБ составляет примерно 15–18.

В теоретическом и прикладном отношении важным параметром солюбилизации является скорость этого процесса. Ее характеризуют количеством солюбилизата, перенесенного в мицеллу из раствора в единицу времени через единицу площади. Скорость солюбилизации растет с увеличением концентрации ПАВ. Для мицелл, образованных неионными ПАВ, скорость солюбилизации растет с увеличением температуры.

Солюбилизация играет важную роль во многих технологических процессах: при получении синтетических каучуков путём эмульсионной (латексной) полимеризации, в мицеллярном катализе, нефтедобычи, при стирке текстильных изделий (моющее действие), приготовлении смазочно-охлаждающих жидкостей, пестицидных препаратов, некоторых лекарственных средств, пищевых продуктов и пр. Важна солюбилизация и в биологических процессах, например при пищеварении жиры солюбилизируются веществами жёлчи (желчные холиевые кислоты).

1. В текстильной промышленности это, прежде всего, повышение растворимости дисперсных и кубовых красителей в воде, что необходимо для качественного осуществления процесса колорирования с применением таких красителей. 2. Особенно важно явление солюбилизации в фармакологии, когда ряд лекарственных веществ переводят именно в солюбилизированное состояние. 3. при получении синтетических каучуков путём эмульсионной (латексной) полимеризации. 4. Солюбилизация водонерастворимых веществ происходит и в организме человека и многих животных, что обеспечивает транспорт таких веществ по кровеносной системе между различными частями организма.

18. Термодинамика мицеллообразования, диаграмма фазовых состояний, точка Крафта, жидкокристаллические системы.

Механизм мицеллообразования в принципе родственен механизму адсорбции ПАВ.

Исходные положения:

· Силы взаимодействия между молекулами воды больше чем между молекулами воды и ПАВ.

· Молекулы ПАВ «выталкиваются» из воды, вначале в поверхностный слой, далее они адсорбируются и ориентируются в соответствии со своей дефильной природой.

· Существенную роль в мицеллообразовании играет увеличение энтропии системы, сверх энтальпии смещения.

· Наличие в воде ближнего порядка и отсутствие дальнего приводит к существованию «пустот» или «дырок», в которые и внедряются неполярные молекулы ПАВ, внедряясь, они, уменьшают свободу теплового движения молекулы воды и энтропию системы.

· При объединении водородных частей молекул ПАВ, уменьшаются наведённое вокруг них ориентация молекул воды, что и приводит к увеличению свободы теплового движения молекул воды и энтропии системы.

Многие ПАВ с большими углеводородными радикалами из-за плохой растворимости не образуют мицелярных растворов, однако при изменении температуры растворимость ПАВ может увеличиваться и возникает мицеллообразование.

Температура, при которой резко увеличивается растворяемость ПАВ вследствие образования мицелл, называют точкой Крафта.

Если ККМ характеризует нижний концентрационный предел существования мицелярных растворов, то Т_к характеризует нижний температурный предел. Кривая а-о соответствует температурной зависимости истинной растворимости ПАВ, которая медленно растёт до точки Крафта. Эта кривая отвечает равновесию между чистым ПАВ (или его гидратом) и истинным раствором ПАВ. Кривая о-b показывает зависимость мицеллярной растворимости от температуры (равновесие между мицеллами и мономерами ПАВ). Точка Крафта – тройная точка, снижается с уменьшением углеводородного радикала, его разветвлением, при наличии кратных связей, с введением полярных групп, т.е. с увеличением растворимости ПАВ.

При концентрации выше ККМ молекулы ПАВ собираются в мицеллах, ассоциируют и раствор переходит в мицеллярную ассоциативную коллоидную систему.

Вначале возникают сферические мицеллы (мицеллы Гартли), они включают от 20 до 100 молекул ПАВ. Под мицеллой ПАВ понимают ассоциат дифильных молекул лиофильные группы которых обращены к соответствующему растворителю, а лиофобные группы соединяются друг с другом образуя ядро мицеллы. Число молекул составляющие мицеллу называют числом ассоциации, а общую сумму молекул масс молекул в мицелле или произведение массы на число Авогадро мицеллярные массы.

С ростом концентрации ПАВ в растворе происходит перестройка сферических мицелл в цилиндрические дискообразные, палочкообразные и пластинчатые мицеллы, при концентрациях примерно в 10-50 раз больше ККМ мицеллярные структуры многих ПАВ резко меняются, молекулы принимают цепочную ориентацию и вместе с молекулами растворителя способны образовывать ЖК-структуру. Последней стадии агрегации при дальнейшем удалении воды является образования глеобразной структуры и твёрдого кристаллического ПАВ.

Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 2414 | Нарушение авторских прав