Химические соединения, адсорбция которых на границе раздела фаз приводит к изменению поверхностного натяжения, называются поверхностно-активными веществами (ПАВ). Поверхностная активность таких соединений объясняется строением молекул (рис. 23).
|
Рис. 23. Модель молекулы соли жирной кислоты (мыло) и диссоциация соли в воде
Соли таких органических кислот, как стеарат натрия С17Н35СООNa, олеат натрия С17Н33СООNa содержат длинную неполярную углеводородную цепь и небольшую по размеру полярную группу –СООNa
В жидкой среде молекулы поверхностно-активного вещества «обманывают» полярные молекулы воды, разворачиваясь к ним полярными группами (рис. 24, а). Формируются сферические молекулярные образования – мицеллы. Неполярные группы входят внутрь органического ядра мицеллы.
Мицеллы – высокодисперсные частицы, сформированные в жидкой дисперсионной среде из молекул поверхностно-активного вещества. Мицеллы не слипаются, т.к. имеют одинаковый по знаку заряд.
Молекулы воды вытесняют некоторую часть ПАВ на границу, разделяющую фазы вода – воздух (рис. 24, б).
Рис. 24. Адсорбция поверхностно-активного вещества на границе вода – воздух и образование мицеллярного раствора
Полярные группы анионов жирных кислот остаются в водной среде, неполярные – в газовой фазе. Так концентрируется молекулярный слой адсорбированных молекул ПАВ на границе раздела фаз
Концентрация ПАВ на поверхности раздела фаз вода – воздух уменьшает поверхностное натяжение до низких значений, характерных для углеводородов.
Свойство ПАВ концентрироваться на границе раздела фаз масло – вода используется при очистке поверхностей от масляных пятен (рис. 25).
Молекулы мыла концентрируются на поверхности раздела фаз вода – масло (рис. 25, а), причем неполярные концы ПАВ обращены в сторону жирного пятна.
Рис. 25. Модель очистки ткани от жирных пятен (стирка)
По мере интенсивного движения ткани в стиральной машине или при ручной стирке пятно окружается со всех сторон молекулами ПАВ (рис. 25, б) и уходит с поверхности ткани в мыльный раствор (рис. 25, в). Без ПАВ жирное пятно осталось бы на поверхности ткани, так как органические вещества не растворимы или плохо растворимы в воде.
Кроме мыла существуют разнообразные ПАВ, например производные алкилсульфокислот СН3(СН)nCH2SO3Na, алкилбензолсульфокислот СН3(СН)nCH2С6Н4SO3Na и другие поверхностно-активные вещества, широко использующиеся в быту и промышленных про
