В этой статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из-за отсутствия сносок. |
1. Пове́рхностно-акти́вные вещества́ (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела термодинамических фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.
2. Сопутствующие пове́рхностно-акти́вные вещества́ (со - ПАВ) — химические соединения, которые обладают свойством ПАВ, но предназначены для поддержания, усиления, активации и тд. свойств основного ПАВ. Например, повышения растворимости малорастворимых компонентов, поддержания пенообразующей способности.
Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность[1] — способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз — это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицеллообразования, или ККМ), с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор концентрация на границе раздела фаз остаётся постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объёмном растворе (мицеллообразование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы. Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании также приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счёт преломления света мицеллами.
Методы определения ККМ:
Как правило, ПАВ — органические соединения, имеющие амфифильное строение, то есть их молекулы имеют в своём составе полярную часть, гидрофильный компонент (функциональные группы -ОН, -СООН, -SOOOH, -O- и т. п., или, чаще, их соли -ОNa, -СООNa, -SOOONa и т. п.) и неполярную (углеводородную) часть, гидрофобный компонент. ППАВ могут служить обычное мыло (смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот — олеата, стеарата натрия и т. п.) и СМС (синтетические моющие средства), а также спирты, карбоновые кислоты, амины и т. п.
Важнейшим сырьём в производстве современных поверхностно-активных веществ для синтетических моющих средств являются высшие жирные спирты, которые в зависимости от реагента дают неионогенные или анионные ПАВ, что иллюстрирует приведённая ниже схема[2]:[стр. 5].
Мировой объём использования высших жирных спиртов в производстве ПАВ в 2000 году составил 1,68 млн тонн[2]:[стр. 6]. В 2003 году около 2,5 млн тонн ПАВ было произведено на основе высших жирных спиртов[3].
Применение высших жирных спиртов для производства поверхностно-активных веществ
Класс ПАВ | Вид ПАВ | Химическая формула | Реагент для синтеза | Схема синтеза | Источники |
---|---|---|---|---|---|
Неионогенные ПАВ | этоксилаты | R−O−(CH2CH2O)nH | окись этилена | [К 1]ROH + n(CH2CH2)O → RO−(CH2CH2O)nH Реакция протекает в присутствии щёлочи при температуре до 160°С и давлении до 0,55МПа. Обычно используют C9—C15 спирты в сочетании с 6—7 молями окиси этилена. |
[4]:[стр. 31, 35][2]:[стр. 137—139] |
пропоксилаты | R−O−(CH2CH(CH3)O)nH | окись пропилена | |||
бутоксилаты | R−O−(CH2CH(C2H5)O)nH | окись бутилена | |||
Алкилгликозиды | R−(O−C6H10O5)nH | глюкоза | ROH + nC6C12O6 → R−(O−C6H10O5)nH+nH2O Реакция протекает в присутствии сульфокислот при температуре до 140°С. Другой вариант — предварительное получение бутиловых эфиров с последующей переэтерификацией. Число гликозидных групп колеблется от 1 до 3. |
[4]:[стр. 38] [2]:[стр. 149] | |
Анионные ПАВ | Карбоксиэтоксилаты | R−O−(CH2CH2O)nСH2COOH | хлоруксусная кислота | RO(CH2CH2O)nH + ClCH2COOH → RO(CH2CH2O)nСH2COOH + HCl Реакция протекает в присутствии щёлочи, кислота выделяется подкислением водного раствора и отделением водно-солевой фазы. |
[4]:[стр. 40] [2]:[стр. 126—127] |
Фосфаты и полифосфаты | ROP(OH)2O; (RO)2P(OH)O | оксид фосфора(V) | 3ROH + P2O5 → ROP(OH)2O +(RO)2P(OH)O Добавление порошкообразного оксида фосфора к безводным спиртам в безводной среде при 50—70 °С и интенсивном перемешивании[К 2]. |
[4]:[стр. 54] [2]:[стр. 122—123] | |
Сульфосукцинаты | ROC(O)CH2CH(SO3Na)COOH; ROC(O)CH2CH(SO3Na)COOR | малеиновый ангидрид, сульфит натрия | ROH + (COCH=CHCO)O → ROC(O)CH=CHCOOH ROC(O)CH=CHCOOH + Na2SO3 → ROC(O)CH2CH(SO3Na)COONa Этерификация спиртов малиновым ангидридом (T до 100 °С) и дальнейшее присоединение к эфиру сульфита натрия пр нагревании. |
[4]:[стр. 52—53] [5] | |
Алкилсульфаты | R−O−SO3H[К 3] | серная кислота, оксид серы(VI), хлорсульфоновая кислота | ROH + SO3 → ROSO3H Прямое сульфирование спиртов при последующей нейтрализации раствора щелочью. |
[4]:[стр. 55—56] [5] | |
Алкилэфиросульфаты | R−(CH2CH2O)nOSO3H |
Также в производстве ПАВ используются и некоторые другие спирты: глицерин (сложные эфиры с жирными кислотами — эмульгаторы), сорбитол (сорбитаны), моноэтаноламин и диэтаноламин (алканоламиды).
ПАВ делятся на те, которые быстро разрушаются в окружающей среде и те, которые не разрушаются и могут накапливаться в организмах в недопустимых концентрациях. Один из основных негативных эффектов ПАВ в окружающей среде — понижение поверхностного натяжения. Например в океане изменение поверхностного натяжения приводит к снижению показателя удерживания CO2 и кислорода в массе воды. Только немногие ПАВ считаются безопасными (алкилполиглюкозиды), так как продуктами их деградации являются углеводы. Однако при адсорбировании ПАВ на поверхности частичек земли/песка степень/скорость их деградации снижаются многократно. Так как почти все ПАВ, используемые в промышленности и домашнем хозяйстве, имеют положительную адсорбцию на частичках земли, песка, глины, при нормальных условиях они могут высвобождать (десорбировать) ионы тяжёлых металлов, удерживаемые этими частичками, и тем самым повышать риск попадания данных веществ в организм человека.
В 2008 году годовой объем производства ПАВ составил 13 миллионов тонн[7]. В 2012 году объём рынка ПАВ составлял 26,8 миллиарда долларов, к 2016 году ожидается рост до 31 миллиарда, а к 2020 до 36 миллиардов[8].
со- ПАВ не применяются без основного ПАВ. Могут иметь дополнительные функции, например солюбилизирующее действие, снижать статический электрический заряд (волос, ткани), обладать стабилизирующим действием на гелеобразующие компоненты, усиливать пенообразование или наоборот подавлять пенообразование, стабилизировать пену и т.д. Например: capryl glucoside
Поверхностно-активные вещества на Викискладе |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .