Дəріс. Лиофильдік коллоидтық жүйелер – заттың коллоидтық күйінің ерекше бір түрлері

Бұл бөлімде əр түрлі өндіріс салаларында қолдануға негізделген ерекше қасиеттері бар дифильдік құрылысты беттік активті заттар қарастырылады. Мұндай беттік активті заттарды қысқа түрде БАЗ деп атайды.

БАЗ молекуласының гидрофильдікжəне олеофильдік бөліктерінің болуы олардың құрылысының ерекшелігі болып табылады. БАЗ сулы ерітінділеріндегі диссоциациялану қабілеті бойынша ионогенді жəне ионогенді емес болып бөлінеді. өз кезегінде ионогенді БАЗ катионды, анионды жəне амфолитті болып бөлінеді.

Анионды БАЗ суда беттік активтік анион түзіп диссоциацияланады. БАЗ-дың мұндай типіне əлемдік өндірісінің көп мөлшерін алатын беттік активтік заттар кіреді:

- Карбон қышқылдары жəне олардың тұздары. Жалпы формуласы RCOOM (M-металл). Мысалы, натрий пальминаты C₁₇H₃₁COONa, натрий стеараты C₁₇H₃₅COONa, натрий олеаты C₁₇H₃₃COONa;

- Алкилсульфаттар ROCO₂OM;

- Алкиларилсульфонаттар RArSO₂OM;

- Беттік активті аниондардың басқа да типтерінен тұратын заттар.

Өсімдік жəне жануартекті қышқылдарды алмастыратын С₁₀ -С₁₇ синтетикалық май қышқылдарының тұздары БАЗ ретінде практикада кең қолданады. Арнаулы жəне қолдану жағдайына байланысты əртүрлі катионды май қышқылдарының тұздары қолданылады. Мысалға, екі жəне үш зарядты катионды май қышқылдарының тұздары көмісутекті ортада қолданылады.

Қышқыл ортада карбон қышқылдарының диссоцирленген жəне аз еритін қышқылдарға ауысады, ал кейбір катиондар қатысында (Са, Мg) БАЗ-ға ұқсас олардың əрекетінің эффективтілігін, əсіресе, жуғыштық əрекетін күрт төмендететін ерімейтін тұздар түзіледі. Бұл қатынаста артықшылыққа алкилсульфаттар мен алкилсульфонаттар ие. Олар – күшті қышқылдардың тұздар, сондықтан қышқыл мен тұзды ерітіндіде қолданылуы мүмкін.

Катионды БАЗ суда беттік активтік катион түзе диссоциацияланады. Катионды БАЗ-ға жатады:

- Біріншілік, екіншілік жəне үшіншілік алифатты жəне ароматты аминдердің тұздары;

- Алкил орынбасарлары аммоний негіздерінің тұздары жатады.

Катионды БАЗ – уытты жəне БАЗ-дардың ішінде биологиялық айырылуы нашар; оларды бактерицидті, фунгицидті, дезинфекциялаушы заттар жəне коррозияның ингибиторлары ретінде жиі қолданылады.

Амфолитті БАЗ 2 функционалдық топтан тұрады. Оның бірі қышқылды сипатта, екіншісі негіздік сипатта болады. мысалы, карбоксиль жəне амин топтар ортаның рН-ына байланысты амфолитті БАЗ анионактивті жəне катионактивті қасиеттер көрсетеді:

Ионогенді емес БАЗ ерітінділерде иондарға диссоциацияланбайды. Оларды алу əдістері этиленоксидтің спирттерге, карбон қышқылдарына, аминдерге, алкилфенолдарға

жəне басқа да қосылыстарға қосылу реакцияларына негізделген. Мыс, ОС маркалы оксиэтиленденген алкилспирттер мына реакция бойынша синтезделінеді:

ROH+nH₂C - CH₂ RO (OCH₂CH₂)_nH O

Оксиэтиленденген май қышқылдары ^{RCOO (CH}2^CH2^O)n^H келешегі мол болып саналады.

Ионогенді емес БАЗ молекулаларында көміртекті радикал С₆-С₁₂ көміртек атомынан құралады, ал n=1 – 100 өзгере алады. Ионогенді емес БАЗ əртүрлі ұзындықты полиоксиэтилен тізбегінен құралған гомологтар қоспасы боып табылады.

Полиоксиэтилен тізбегі ионогенді емес БАЗ-дың гидрофильді қасиеттерін анықтайды. Полиоксиэтилен тізбектерінің ұзындықтарын өзгерту арқылы олардың коллоидты-химиялық қасиеттерін реттеуге болады. мұндай БАЗ кез келген, ортада (қышқылдық жəне сілтілік), сондай-ақ ерігіш тұздар қатысында да қолданылады. ОП маркалы алкилфенолдардың полиоксиэтилен эфирлері жақсы жуғыштық қасиеттерге ие.

Мұнда БАЗ-дың кемшілігіне олардың құрамында ароматты радикалдардың болуына байланысты баяу ыдырауы кіреді. Алкил радикалды ионогенді емес БАЗ жеткілікті толық жəне тез биологиялық ыдырауға қабілетті.

Ерітіндідегі БАЗ-дың сипаты көбінесе еріткіш пен ортаның табиғатына тəуелді. Ортаға тіуелділігіне байланысты бір ғана зат өзін əртүрлі көрсетуі мүмкін. Мысалы,

тетрапентиламмоний иодиді ^[N(C5H11)4]J су жəне ацетонда иондарға диссоцияцияланады, ал тетрахлор көміртегінде коллоидты ерітіндлер түзеді. əдетте БАЗ қасиеттері суға қатысты сипатталады. Сондықтан олар негізінде БАЗ-дың табиғаты мен құрлысына тəуелді.

Барлық дифильді БАЗ судағы сипатына қарай шын жəне коллоидты ерігіш болып табылады.

Бірінші топқа азғантай көміртекті радикалы бар суда ерігіш дифильді органикалық қосылыстардың үлкен класы жатады. Мысалы, төменгі спирттер, фенолдар, қышқылдар мен олардың тұздары, аминдер. Бұл типтегі заттар ерітіндіде молекулалық – дисперстік күйде болады. мұндай заттар сулағыштар, көбіктендіргіште, флотацияда гидрофобизаторлар, жаңа бет түзілуін жеңілдететін диспергаторлар жəне т.б. ретінде қолданылады.

Ерекше қызығушылық тудыратындар – коллоидты беттік активті заттар. Дəл осылар БАЗ терминінің астында бірінші болып тұрады. Осы заттарды негізгі ерекшелейтін артықшылығы – бұл термодинамикалық тұрақты (ионофильді) гетерогенді дисперстік жүйелер (ассоциативті немесе миццеллярлы, коллоидты) түзуге қабілеттілігі колллидты БАЗ-дың маңызды сапасы мен кең көлемде – қолданылуына негіз болған негізгі қасиеттеріне жоғары беттік активтілік; өзіндік мицелла түзуге – мицелла түзудің кризистік концентрациясы мəнінен БАЗ концентрациясының жоғары мəнінеде лиофильдік (коллоидтық) ерітінді түзуге қабілеттілігі; солюбилизацияға – заттардың мицеллаға енуі нəтижесінде коллоидты, БАЗ, ерітінділерінде заттардың ерігіштігінің күрт артуы, қабілеттілігіне əртүрлі дисперстік жүйелерді тұрақтандыруға жоғары қабілеттілігі жатады.

Коллоидты БАЗ-дың жоғары беттік активтілігі негізінде көміртекті радикалдың ұзындығына тəуелді. Радикал ұзындығның бір СН₂ тобына ұзаруы беттік активтіліктің 3,2 есе артуына əкеледі. (Дюкло-Траубе ережесі). Бұл ереже шын ерігіш БАЗ-да сақталады. Себебі беттік активтілікті жүйені шексіз сұйылту арқылы анықтайды. Бұл оның көміртекті радикал ұзындығына тəуелділігін түсіндіріледі. Неғұрлым радикал ұзын болса, соғұрлым сулы ерітіндіден БАЗ молекулалары күшті ығысады, оның судағы ерігіштігі төмендейді жəне де БАЗ үшін беттік активтілікке пропорционал – Генри константасы да жоғары болады................................