Поверхнево-активні речовини [1982 - - Енциклопедичний словник юного хіміка]

Поверхнево активні речовини

Як змішати несмешивающимися, наприклад воду з маслом? Щоб з'єднати непоєднуване, потрібен посередник. Йому зовсім не обов'язково глибоко проникати в масу того чи іншого речовини, досить розподілитися рівномірним, хоча б мономолекулярним, шаром на поверхні їхнього зіткнення. Такі посередники, речовини, здатні накопичуватися на міжфазної поверхні зіткнення двох тіл, називаються поверхнево-активними.

Прання - найпопулярніший приклад застосування поверхнево-активних речовин. Але ще ширше використовуються вони в промисловості. Приготувати мастило з різнорідних компонентів, розподілити полярний наповнювач в неполярному полімері (див. Полімери), відокремити цінну руду від порожньої породи - жодну з цих технічних завдань не вдалося б вирішити, якби люди не вміли користуватися поверхнево-активними речовинами.

Найпростіше з таких речовин - звичайне мило, тобто натрієві і калієві солі вищих карбонових кислот, наприклад стеаринової С17Н35СООН або олеїнової С17Н33СООН; їх отримують розщепленням (омиленням) природних жирів під дією водних розчинів лугів. За свідченням давньоримського письменника Плінія Старшого, вже в 70-х р н. е. вміли виготовляти мило дією букової золи на козячий жир. Значно пізніше люди стали отримувати миючі засоби (вони ж - поверхнево-активні речовини) дією сірчаної кислоти на природні масла. Французький хімік Е. Фремо першим приготував такі препарати в 1831 р з оливкового і мигдалевого масел. В кінці XIX ст. російський хімік Г. С. Петров дією сірчаної кислоти на продукти переробки нафти отримав поверхнево-активні речовини - алкилсульфонати, які широко застосовуються і до цього дня. І нарешті, в середині XX в. до списку основних поверхнево-активних додалися органічні речовини із загальною формулою:

СnНn + 1 - С6Н4 - О (-СН2СН2О-) х - СН2СН2ОН

Для всіх застосовуваних зараз поверхнево-активних речовин характерно дифільну будова молекул: в кожній молекулі містяться атомні групи, сильно розрізняються за характером взаємодії з навколишнім середовищем. Так, один або кілька вуглеводневих радикалів в молекулі мають хімічна спорідненість до вуглеводнів і масел, тобто відрізняються олеофільний остю. Інша частина молекули має спорідненість до води, тобто характеризується гидрофильностью. Слабо взаємодіють з водою олеофільние групи визначають прагнення молекули до переходу з водної (полярної) середовища в вуглеводневу (неполярну). Гідрофільні групи атомів, навпаки, утримують молекулу в полярному середовищі. Саме тому такого роду речовини і можуть грати, наприклад, роль посередників між водою і маслом (див. Рис. На с. 217).

Вам, напевно, відомий цей досвід з цікавої фізики з голкою, що лежить на поверхні води. Вода як ніби покрита тонкою плівкою з іншого речовини, набагато більш міцного, ніж вона сама. З цієї плівці деякі комахи можуть бігати, як по льоду. Силами поверхневого натягу пояснюються зростання кристалів і їх досконала форма. Надзвичайно важлива роль поверхневих явищ в живій природі. На думку сучасної науки, життя могло виникнути лише на поверхні розділу фаз - або на поверхні зважених у воді частинок мулу, або в поверхневому шарі самої води. У цих зонах концентрація речовин багато більше, ніж в масі води. Всі складні процеси, що відбуваються в живій клітині, йдуть на поверхні оболонок-мембран, які як би сортують речовини, які проникають у клітину: які пропустити, які - ні

За типом гідрофільних груп поверхнево-активні речовини ділять на іонні, або йоногенних і неіонні, або неіоногенні. Іонні поверхнево-активні речовини розпадаються у воді на іони, одні з яких мають поверхневою активністю, інші - неактивні. Якщо активні аніони, поверхнево-активні речовини називають аніонними; якщо активні катіони, ці речовини називаються катіонними. Аніонні поверхнево-активні речовини - це органічні кислоти і їх солі; катіонні - підстави і їх солі.

Залежно від призначення і хімічного складу поверхнево-активні речовини випускають у вигляді твердих продуктів (шматків, пластівців, гранул, порошків), рідин і напіврідких речовин (паст, гелів).

Найважливіші галузі застосування поверхнево-активних речовин: виробництво мив і миючих засобів, текстильно-допоміжних речовин, які використовуються для обробки тканин, лакофарбової продукції. Поверхнево-активні речовини використовуються в багатьох технологічних процесах хімічної, нафтохімічної, хіміко-фармацевтичної, харчової промисловості.

Загальну теорію дії поверхнево-активних речовин розробив радянський фізкабінет-ко-хімік академік П. А. Ребіндера (див. Поверхневі явища).