Термодинамика мицеллообразования ПАВ различной природы

В последнее время интенсивное развитие получили относительно новые области использования поверхностно активных веществ: нефтедобывающая промышленность также химия и технология мицеллярного катализа и эмульсионной полимеризации. Использование мицеллярных растворов в качестве реакционной среды зачастую дает возможность на несколько порядков изменить скорость протекания химических и фотохимических процессов. Изучение мицеллярных растворов является важным и в теоретическом плане. Благодаря термодинамической устойчивости мицеллярных систем и удобствам применения при исследовании как традиционных коллоидно-химических, так и спектральных методов они являются весьма удобными моделями при выяснении механизма гидрофобных взаимодействий в растворах, структуры и свойств мембран, бислоев, электрически заряженных коллоидных частиц. Интерес исследователей к данным веществам, обусловлен перспективами их применения в качестве организованных микрогетерогенных сред для получения наночастиц различных материалов (металлов, оксидов, солей, ферромагнетиков); для получения дисперсий полимеров (латексов); в мицеллярном катализе (в реакциях гидролиза, сольволиза сложных эфиров, ацеталей, ортоэфиров); в моющем действии; в аналитической химии используется способность мицелл сближать, концентрировать компоненты аналитической реакции в мицеллярной нанофазе (за счет солюбилизации), что позволяет снизить порог обнаружения веществ, повысить чувствительность аналитической реакции. Также, широкое применение их в медицине и фармакологии – для повышения растворимости гидрофобных лекарственных веществ, облегчения их транспорта в водной среде организма.

---

Многим нужна кандидатская диссертация цена на неё будет известна сразу, если заполнить форму на сайте Work5.

---

. В самом организме вырабатываются ПАВ (соли желчных кислот) которые солюбилизируют жиры и другие олеофильные вещества, это одна из ступеней сложного процесса их ассимиляции в организме. Мицеллообразующие ПАВ также применяют для увеличения отдачи нефтяных пластов путем закачивания в них специальных мицеллярных растворов – сложных 4-компонентных систем вода-ПАВ-соПАВ-углеводород, создающих с нефтью системы с ультранизким поверхностным натяжением. Цель работы: изучить особенности изменения термодинамических величин, в зависимости от природы ПАВ, в процессе мицеллообразования. Для достижения данной цели, необходимо решить следующие задачи. 1. Изучить особенности строения ПАВ, изучить их классификацию. 2. Рассмотреть процесс мицеллообразования ПАВ 3. Рассмотреть особенности термодинамики процесса мицеллообразования ПАВ 4. Эксперементальным путем определить значения критических концентраций мицеллообразования ПАВ 5. Рассчитать термодинамические характеристики по экспериментальным данным ККМ 6. Провести анализ полученных данных и сделать выводы. Работа состоит из введения, двух глав, выводов и списка использованной литературы.

ПАВ делятся на анионные, катионные, амфолитные и неионогенные. Анионные ПАВ - это органические соединения, молекулы которых, диссоциируя в воде, образуют анион с крупным углеводородным радикалом, обладающий поверхностной активностью. Анионные ПАВ содержат гидрофильные функциональные группы. Катионные ПАВ диссоциируют в воде с образованием органического катиона, обладающего поверхностной активностью. К ним относятся алифатические и ароматические амины, их соли четырех замещенные аммониевые основания, производные пиридина. Катионные ПАВ содержат гидрофильные функциональные группы. Неионогенные ПАВ содержат гидрофильные функциональные группы и гидрофобные радикалы различной длины. Неионогенные ПАВ являются растворимыми как в кислой, так и в щелочной среде соединениями, не диссоциирующими в воде. Мицеллы образуют только ПАВ, обладающие оптимальным соотношением между гидрофобной и гидрофильной частями, т. е. величиной гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ). К мицеллообразующим ПАВ относятся натриевые, калиевые, и аммониевые соли жирных кислот с длиной цепи С12-С20 , алкилсульфаты, алкилбензосульфонаты и другие ионогенные и неионогенные ПАВ. В неводных средах образуются мицеллы с противоположной ориентацией молекул (обратные мицеллы). Степень ассоциации в обратных мицеллах значительно ниже, чем в прямых, и в отсутствие добавок числа агрегации обычно лежат в интервале 3-40. Структура растворителя в присутствии ПАВ существенно не нарушается. Причиной мицеллообразования в водной среде являются гидрофобные взаимодействия, т. е. стремление воды к ликвидации внутренних полостей и выталкиванию гидрофобных тел. Этот эффект обусловлен межмолекулярными взаимодействиями и структурой воды, существованием в воде системы водородных связей. KKM неионных ПАВ существенно ниже KKM ионных ПАВ. Соотношение этих величин зависит от длины алкильной цепи, но приблизительно разница составляет два порядка. По сравнению с указанным выше основным различием ионных и неионных ПАВ влияние на KKM природы полярных групп не столь значительно. KKM катионных ПАВ всегда несколько больше, чем анионных. В случае неионных ПАВ при варьировании числа оксиэтиленовых групп наблюдается небольшое увеличение KKM при увеличении размера полярной группы. Эксперимент показывает, что величина ККМ неионогенных ПАВ снижается при повышении температуры, а зависимость ln ККМ T ? линейна и имеет положительный наклон. Это дает значения ??H?_m^0 > 0 и ?S° > 0, а ?G_m^0 < 0. Т.е. процесс мицеллообразования экзотермичен, сопровождается ростом энтропии.

1. Мартинек К. Реакции в мицеллах и мицеллярный катализ в водных средах / К. Мартинек, А.К. Яцимирский, А.В. Левашов, И.В. Березин. / Мицеллообразование, солюбилизация, микро- эмульсии / под ред. В.Н. Измайловой. – М.: Мир, 1980. 2. Русанов А.И. Мицеллообразование в растворах поверхностно- активных веществ / А.И. Русанов. – СПб.: Химия, 1992. 3. Русанов A. И., Куни Ф.М., Гринин А.П., Щекин A.K. Термодинамические характеристики мицеллообразования в капельной модели сферического молекулярного агрегата ПАВ // Коллоидный журнал. 2002. - Т. 64. - № 5. - С. 670 - 680. 4. Сумм Б.Д. Объекты и методы коллоидной химии в нанохимии / Б.Д. Сумм // Успехи химии. – 2000. – Т. 69. – № 11. – С. 995–1007. 5. Слюсарев А.В. Определение средней мицеллярной массы в водных растворах ПАВ методом светорассеяния / Слюсарев А.В., Персиянова М.А. – Общероссийский журнал Академии Естествознания «Современные наукоемкие технологии». - №9. – Пенза: Изд. Издательский Дом «Академия Естествознания», 2013 -. С.64-65 6. Стромберг А.Г., Д.П. Семченко. Физическая химия: учебник для хим. спец. вузов. — 6-е изд. — M: Высшая школа, 2006. — 527 с. 7. Штыков С.Н. Поверхностно-активные вещества в анализе. Основные достижения и тенденции развития / С.Н. Штыков // Журн. аналитич. химии. – 2000. – Т. 55. – № 7. – С. 679–686. 8. Щукин Е.Д. Коллоидная химия / Е.Д. Щукин, А.В. Перцов, Е.А. Амелина. – М.: Высш. шк., 2004. 9. Шинода К., НакагаваТ., Тамамуси Б., Исемура Т. Коллоидные поверхностно-активные вещества. - М.: Мир,1966, C.38