Изменение поверхностного натяжения эквивалентно изменению энергии Гиббса (ΔGВ) в расчете на единицу площади раздела фаз. Оно определяет возможность преодоления адгезии масляных загрязнений в направлении, обратном формированию адгезионного взаимодействия. Значение ΔGBможно выразить как разность между начальным (до удаления загрязнения) поверхностным натяжением σтм и его конечным значением (после удаления этих загрязнений), а именно σТМ + σМВ ,
ΔG=σТМ-(σМВ+σТВ)
Для самопроизвольного процесса ΔGВ< 0 можно написать:
σТМ-(σМВ+σТВ)<0 или σТМ<σМВ+σТВ
Для самопроизвольного удаления загрязнений необходимо, чтобы межфазовое поверхностное натяжение σТМ было меньше поверхностного натяжения масла σМВ и твердого тела σТВ на границе с водой. Этот процесс осуществляется в результате адсорбции коллоидных ПАВ. Таким образом, первая и вторая стадии моющего действия связаны с поверхностными свойствами коллоидных ПАВ.
За счет механического воздействия, например при стирке, можно усилить моющее действие, особенно в тех случаях, когда не происходит самопроизвольного нарушения адгезионного взаимодействия. В этом случае под действием ПАВ адгезия частиц загрязнений снижается, что способствует удалению их механическим путем.
Отличительные особенности коллоидных ПАВ наиболее ощутимы на стадии моющего действия, которая заключается в удержании загрязнений в жидкой среде и в предотвращении их возможного оседания на обрабатываемую поверхность.
Удержание частиц в растворе определяется целым комплексом коллоидных свойств растворов ПАВ (3—7 на рис. 7). Прежде всего происходит диспергирование частиц на более мелкие (3; этот процесс схематически показан в отношении большой частицы). Комки твердых загрязнений в результате пептизации переходят во взвешенное состояние с одновременным дроблением крупных частиц на более мелкие или разрушением агрегатов. Затем на поверхности частиц образуются адсорбционно-сольватные слои, которые препятствуют агрегации частиц и удерживают их во взвешенном состоянии, т.е. происходит образование стабилизированной суспензии. Пептизация с одновременным суспендирущим действием коллоидных ПАВ способствует удержанию твердых загрязнений.
В случае жидких жировых загрязнений возможно самопроизвольное диспергирование до мелких капель, когда дисперсная система является лиофильной. Капли масляных загрязнений образуют прямую эмульсию М/В, а адсорбционные слои ПАВ 5 (см. рис. 7) способствуют удержанию их в водной среде. Кроме того, особенно для лиофобных систем, масляные загрязнения удерживаются в объеме водной среды за счет солюбилизации (4). Коллоидные ПАВ являются еще и пенообразователями. К пузырькам пен прилипают частицы загрязнений (7), которые удерживают их в растворе, затем происходит флотационное всплытие пузырьков.
В целом именно на третьей стадии моющего действия в полной мере проявляются объемные свойства растворов коллоидных ПАВ.
В основе моющего действия лежат следующие коллоидно-химические процессы: смачивание, адгезия, адсорбция, пептизация, солюбилизация, эмульгирование, суспендирование, ценообразование.
Заключение.
Современная коллоидная химия как большая самостоятельная область химической науки, изучающая вещество в дисперсном состоянии, выделяется среди других областей химии тем, что в центре ее внимания находятся поверхностные явления. Дисперсные системы и поверхностные явления неразрывны; именно поверхностные явления определяют характерные свойства дисперсных систем и пути управления этими свойствами. Вместе с тем следует подчеркнуть, что коллоидная химия—своеобразная пограничная область знания, складывавшаяся во взаимодействии химии, физики и других смежных наук в постепенном процессе генезиса, отпочковывания, дифференциации и слияния их разделов.
В данной работе рассмотрена взаимосвязь строения молекул и тех свойств ПАВ, которые определяют их применение и для данных соединений наиболее важны. К таким свойствам относятся когезионные и адгезионные, являющиеся функцией структуры молекул и межмолекулярных сил: поверхностные и адсорбционные, испарение, растворение, мицеллообразование и т. д.Излагается взаимосвязь структура—свойство— применение на наиболее характерных объектах.
Список литературы.
1. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества. Свойства и применение. Л., Химия, 1975.
2. Зимон А.Д. Коллоидная химия. М., Агар. 2001.
3. Поверхностно-активные вещества в народном хозяйстве. Сб. статей. 1989.
4. Щукин Е.А., Перцов А.В., Амелина Е.А. коллоидная химия. М., Высшая школа, 1992.
5. Поверхностно-активные вещества. Справочник./Под ред.А.А.Абрамзона и Г.М. Гаевого. Л., Химия, 1979.