Важнейшие свойства ПАВ

1) Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность — способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз — это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю.

Поверхностную активность ПАВ при некоторой концентрации С₁ определяют графически, проводя касательную к изотерме поверхностного натяжения в точке С = С₁; при этом поверхностная активность численно равна тангенсу угла наклона касательной к оси концентраций:

g = называют поверхностной активностью растворенного вещества.

Нетрудно заметить, что с ростом концентрации поверхностная активность ПАВ уменьшается. Поэтому поверхностную активность вещества обычно определяют при бесконечно малой концентрации раствора; в этом случае её величина, обозначаемая g_о, зависит только от природы ПАВ и растворителя. Исследуя поверхностное натяжение водных растворов органических веществ, Траубе и Дюкло установили следующее эмпирическое правило:

В любом гомологическом ряду при малых концентрациях удлинение углеродной цепи на одну группу СН₂ увеличивает поверхностную активность в 3 – 3.5 раза.

Часто в нормативных документах указывают не поверхностную активность, а значение поверхностного натяжения при заданной концентрации ПАВ.

2) Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ)~ концентрация ПАВ в р-ре, при к-рой в системе образуются в заметных кол-вах устойчивые мицеллы. При достижении ККМ мицеллы находятся в термодина-мич. равновесии с неассоциир. молекулами ПАВ; при разбавлении р-ра мицеллы распадаются, а при увеличении концентрации вновь возникают. Выше ККМ весь избыток ПАВ находится в виде мицелл. При очень большом содержании ПАВ в системе образуются жидкие кристаллы или гели.

В области ккм изменяются показатель преломления, вязкость, электропроводимость раствора, светорассеяние…

Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счёт преломления света мицеллами.

Методы определения ККМ:

1. Метод поверхностного натяжения

2. Метод измерения контактного угла с тв. или жидкой поверхностью (Contact angle)

3. Метод вращающейся капли (Spindrop/Spinning drop)

Ккм необходимо для выбора условий применения ПАВ, если рабочая концентрация меньше ККМ, то ПАВ диспергаторы, если больше, то стабилизаторы.

3) Гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ). Под ГЛБ понимают соотношение двух противоположных групп молекулы - гидрофильной и гидрофобной (липофильной).

Соотношение между гидрофильными свойствами полярной группы и липофильными (липос – жир) свойствами углеводородного радикала, зависящими от его размера, характеризуется числами ГЛБ.

Числа ГЛБ различных ПАВ вычисляются по специальным формулам как сумма групповых чисел или определены экспериментально. Чем больше в молекуле ПАВ превалирует гидрофильная часть над гидрофобной, тем выше число ГЛБ.

Числа ГЛБ для всех известных ПАВ составляют шкалу («шкала Гриффина») от 1 до 20.

Если ГЛБ меньше 7, то ПАВ липофильно, в воде не растворяется, если больше 7, растворяется в воде гидрофильно.

ГЛБ = 7 + 0,36

W – энергия перехода молекулы из неполярной среды в полярную и наоборот,

к – постоянная Брольцмана,

из уравнения следует, что с ростом температуры ГЛБ падает.

Работами Девиса установлена количественная зависимость ГЛБ от числа и структуры ПАВ. Числа ГЛБ по Гриффину составляют:

Гидрофильные группы	Гидрофобные группы
-СООК	21,1	=CH-	0,475
-COONa	19,1	-CH2-
-COOH	2,4	-CH3
-OH	1,9	=C=
=O	1,3	-

На основании этих данных числа ГЛБ можно рассчитать в соответствии с уравнением:

ГЛБпав=7+ (ГЛБ)г - (ГЛБ)л

Где (ГЛБ)г – сумма чисел ГЛБ всех гидрофильных групп,

(ГЛБ)л – сумма чисел ГЛБ липофильных (гидрофобных) групп

На практике обычно качество пав оценивают по числа ГЛБ. Так, для получения устойчивых прямых эмульсий (масло в воде) используют пав с числами ГЛБ от 10 до 16, для получения обратных эмульсий (вода в масле) от 3 до 5, числа ГЛБ составляют для смачивателей 7-9, моющих средств 13-15, солюбилизаторов в водных растворах 15-16.