Руководство к решению примеров и задач по коллоидной химии. Цыренова С.Б - 33 стр.

что означает самопроизвольное образование мицелл в растворе, лиофильность мицеллярного
раствора и его термодинамическую устойчивость.
      Поскольку образуется гетерогенная система, поверхностная энергия должна быть
скомпенсирована энтропийной составляющей, т.е. частицы дисперсной системы должны
участвовать в молекулярно-кинетическом (тепловом) движении. Отсюда следует, что лио-
фильные системы могут быть только ультрамикрогетерогенными, а поверхностное натяже-
ние на границе мицелла - среда должно быть очень мало. Значение поверхностного натяже-
ния, при котором обеспечивается термодинамическая устойчивость дисперсных систем, оп-
ределяется соотношением Ребиндера - Щукина:
                             σкр ≤ γ⋅к⋅т/ а2,                 (4.3)
где γ- безразмерный коэффициент;
      к- константа Больцмана;
      а –средний размер частиц.
      Расчеты показывают, что межфазное поверхностное натяжение в лиофильных дисперс-
ных системах в зависимости от размера частиц может иметь значения в пределах от 1,4⋅10-4
до 1,4 мДж/м2.
      Опытным путем установлено, что такие малые межфазные поверхностные натяжения
на границе жидкость-жидкость в широком температурном и концентрационном интервале
характерны при резко выраженной лиофильности молекул компонента, образующего дис-
персную фазу, т.е. одна часть молекулы должна быть гидрофильной, другая- олеофильной.
      Для коллоидных ПАВ характерно оптимальное соотношение между углеводородным
гидрофобным радикалом и полярной гидрофильной частью молекулы. Подобное соотноше-
ние определяется гидрофильно- липофильным балансом (ГЛБ).
      Коллоидные ПАВ, молекулы которых имеют дифильное строение, можно классифици-
ровать в зависимости от их способности к диссоциации на ионогенные и неионогенные. В
свою очередь ионогенные ПАВ могут быть анионные (анионоактивные), катионные (катио-
ноактивные), амфолитные (амфотерные).
                   Критическая концентрация мицеллообразования
     Как видно из рис. 4.I молекулы ПАВ в растворе распределяются следующим образом:
часть молекул адсорбируется на границе раздела жидкость – газ (вода - воздух), часть моле-
кул ПАВ в растворе способна образовывать мицеллы (3).
     Между молекулами ПАВ в адсорбционном слое (1) и молекулами в растворе (2) суще-
ствует динамическое равновесие. Между молекулами в растворе и молекулами, входящими в
состав мицелл, также существует равновесие (на рис.4.I показано стрелками).
     Процесс образования мицелл из молекул растворенных ПАВ можно представить сле-
дующим образом:
                            mM ↔ (M)m,                         (4.4)
где М – молекулярная масса молекул ПАВ;
     m – число молекул ПАВ в мицелле.
     При достижении критической концентрации мицеллообразования (ККМ) образуются
мицеллы (в начале это сферические “мицеллы Гартли”, затем они могут преобразовываться в
цилиндрические, дискообразные, пластинчатые). При значительном содержании ПАВ могут
образовываться жидкие кристаллы и гели.
     Важнейшим поверхностным свойством в растворах ПАВ является поверхностное на-
тяжение σ, а к числу объемных свойств следует отнести осмотическое давление π и моляр-
ную электропроводность λ, которая характеризует способность раствора, содержащего ионы,
проводить электрический ток.
     На рис.4.2 показаны изменения поверхностного натяжения σжг (кривая 2), осмотиче-
ского давления π (кривая 3) и молярной электропроводности λ (кривая 4) в зависимости от
концентрации раствора ПАВ.