Литературный обзор по методам синтеза наносоединений (стр. 2 из 4)
Интересными представляются результаты работ [21-22] в которых показано, что при совместной кристаллизации галогенидов аммония и иодида цезия из высокопересыщенных паров сначала образуются высокодисперсные первичные монокристаллы. Благодаря развитой межфазной поверхности образовавшаяся дисперсная система обладает большим избытком энергии, поэтому в ней протекают процессы агрегирования, сопровождающиеся срастанием исходных монокристаллических частиц приблизительно равных размеров. В результате такого агрегирования образуются псевдомонокристаллы.
Процессы образования ультрадисперсных систем при кристаллизации металлов ещё более сложны и разнообразны. По существу, изучение этих процессов послужило основанием для зарождения нового направления – химии кластеров[23 – 24]. Кластерные частицы занимают промежуточное положение между моноядерными соединениями и дисперсными частицами. Металлические частицы с d < 30 нм можно получить методами газофазной нуклеации, криогенного роста, а также проведением реакций в полимерной матрице и в обратных микроэмульсионных системах[25 – 29].
В заключение следует отметить, что достаточно полная количественная теория зарождения и роста коллоидных частиц пока не создана[30].
3 Структура микроэмульсии и мицелл
Эмульсии – это дисперсные системы, в которых фазами является несмешивающиеся или частично смешивающиеся жидкости. Обычно размер капель жидкости находится в области 0,1–10 мкм. В эмульсии одной из фаз является вода, другой – масло. Если масло является дисперсной фазой, то эмульсия называется «масло в воде» (М/В); если же диспергирована водная фаза, она называется «вода в масле» (В/М). Молоко, лосьоны и полировочные средства – примеры М/В-эмульсий. Масло, майонез и мази являются В/М-эмульсиями. Оба типа эмульсий довольно легко различить: М/В-эмульсии имеют текстуру крема, в то время как В/М-эмульсии подобны салу. Эмульсии легче получаются с жидкостями, которые не смешиваются с дисперсионной средой. М/В-эмульсии часто используются при производстве фармацевтических препаратов, гербицидов, пестицидов и т.д. и представляют собой нерастворимые в воде биологически активные вещества, диспергированные в воде[31].
Эмульсии термодинамически нестабильны. Чтобы приготовить эмульсию с приемлемой кинетической стабильностью, необходимо присутствие третьего компонента – эмульгатора. Большинство эффективных эмульгаторов – это ПАВ, природные материалы (такие, как белки) и тонко измельченные порошки. Эмульгаторы адсорбируются на границе раздела жидкость/жидкость и препятствуют слиянию капель (коалесценции), подобно тому, как действуют стабилизаторы золей.
Для предотвращения коалесценции используют различные со-ПАВ со средней длинной цепи, а практически полное предотвращение коалесценции возможно при использовании ПАВ, особенно высокомолекулярных, создающих на поверхности капель структурно-механический барьер
Эмульгатор должен образовывать плотную, но эластичную пленку вокруг капли. Если пленка разрывается, капли будут сливаться и становится возможным разделение фаз.
Природа эмульгатора – наиболее важный фактор для образования эмульсий с заданными свойствами. Эмульгаторы (например, глины и детергенты), которые имеют большее сродство к воде, чем к маслу, предпочтительны для образования М/В-эмульсий; такие эмульгаторы, как сажа, обладающая бóльшим сродством к маслу, чем к воде, предпочтительны для образования В/М-эмульсий.
Для определения типа эмульсии можно воспользоваться методом измерения электрического сопротивления.
В сосуде для измерения электропроводности поочередно измеряют сначала электрическое сопротивление дистиллированной воды, а затем части полученной эмульсии. Так как электрическое сопротивление углеводорода настолько велико, что шкалы прибора не хватает для его измерения, то это значение принимают равным бесконечности. На основании полученных данных измерений электрического сопротивления делают вывод о типе полученной эмульсии[32].Прямая эмульсия достаточно хорошо проводит электрический ток, а обратная – практически не проводит.
Поверхностно-активные вещества представляют собой дифильные молекулы, состоящие из гидрофобной и гидрофильной частей[].
Рисунок 4 Строение молекулы ПАВ [1]
где а – эффективное сечение гидрофильной части, l – длина гидрофобной части.
Используя следующие соотношения можно определить, к какому виду наноструктур относиться то или иное ПАВ[1]:
 |
где v – обьем гидрофобной части, а – эффективное сечение гидрофильной части, l – длина гидрофобной части.
Таким образом, если p < 1, то поверхностно-активное вещество образует прямые мицеллы в растворе.
При p = 1 образуются бислой, а при p > 1 образуются обратные мицеллы
В зависимости от соотношения этих частей (так называемого гидрофобно-гидрофильного баланса молекулы) ПАВ могут образовывать
различные наноструктуры[1].
| Структура мицелл и микроэмульсий |
| 1 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| Вода |
| Вода |
| а |
| б |
| в |
| д |
| г |