Акушерство Анатомия Анестезиология Вакцинопрофилактика Валеология Ветеринария Гигиена Заболевания Иммунология Кардиология Неврология Нефрология Онкология Оториноларингология Офтальмология Паразитология Педиатрия Первая помощь Психиатрия Пульмонология Реанимация Ревматология Стоматология Терапия Токсикология Травматология Урология Фармакология Фармацевтика Физиотерапия Фтизиатрия Хирургия Эндокринология Эпидемиология

Механизм мицеллообразования и строение мицелл в растворах коллоидных ПАВ

Прочитайте:

Коллоидные ПАВ имеют невысокую растворимость из-за длинных углеводородных радикалов. Их растворение обусловлено главным образом увеличением энтропии. Концентрация их истинных растворов невелика

(10^-6-10^-3моль/л). Благодаря своей дифильной структуре и малой растворимости коллоидные ПАВ могут образовывать два вида растворов в одном и том же растворителе:

1. При низких концентрациях, пока ПАВ растворяются, образуются истинные растворы. При этом дифильные молекулы ПАВ выталкиваются растворителем на поверхность, здесь накапливаются (адсорбируются), образуя частокол Ленгмюра. Происходит выравнивание полярностей контактирующих фаз и, следовательно, уменьшение поверхностного натяжения и избыточной поверхностной энергии (Рис.1.6).

2. При более высоких концентрациях ПАВ, когда поверхностный слой заполнен, в объеме жидкости дифильные молекулы ПАВ начинают самопроизвольно объединяться в мицеллы. Под действием сил Ван-дер-Ваальса гидрофобные хвосты притягиваются друг к другу и образуют компактное гидрофобное ядро мицеллы, а гидрофильные головки направлены наружу к водной среде, поэтому система термодинамически устойчива.

В неполярных растворителях в ядро объединяются полярные головки

(Рис. 3.1). С образованием мицелл система становится гетерогенной, поскольку мицеллы образуют новую фазу. Размер мицелл новой фазы составляет 10^-9-10^-7м, т.е. система является коллоидной.

Рис.3.1. Строение сферических мицелл в растворах коллоидных ПАВ

а) в полярном растворителе б) в неполярном растворителе

При увеличении концентрации ПАВ в растворе их содержание в поверхностном слое не изменяется (частокол Ленгмюра), и поверхностное натяжение тоже останется постоянным (рис. 3.2).

Минимальная концентрация коллоидного ПАВ, при которой начинается образование мицелл, называется критической концентрацией мицеллообразования, КММ. При этой концентрации истинный раствор переходит в коллоидный (золь).

При концентрациях ПАВ, несколько превышающих КММ, мицеллы имеют сферическую форму. Причем число молекул ПАВ в таких мицеллах не превышает 100 (20-100) молекул. Поэтому при дальнейшем увеличении концентрации ПАВ растет не размер мицелл, а число сферических мицелл.

Рис. 3.2. Изотерма поверхностного натяжения раствора коллоидного ПАВ

При достижении определенной концентрации сферические мицеллы начинают взаимодействовать между собой. Это приводит к образованию цилиндрических мицелл, а затем пластинчатых мицелл, имеющих форму бислоя (Рис. 3.3). Такие пластические мицеллы являются моделью биологической мембраны.

а. б. в. г.

Рис. 3.3 Мицеллообразование в растворе коллоидных ПАВ

При очень высоких концентрациях ПАВ система теряет текучесть и превращается в связнодисперсную – гель. Изменения, происходящие в растворе ПАВ с увеличением его концентрации можно отразить следующей схемой:

1. Адсорбция молекул ПАВ на поверхность.