Физико-химические исследования системы дисперсный краситель-водный раствор поверхностно-активных веществ

• Автор: Виссарионова, Ольга Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 100 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РОЛЬ ПАВ В РАСТВОРЕНИИ ГИДРОФОБНЫХ

ВЕЩЕСТВ

1.1. Особенности процесса мицеллообразования в водных

растворах ПАВ

1.1.1. Структура мицеллярной псевдофазы.

1.2. Основные закономерности солюбилизации гидрофобных веществ.

1.2.1. Кинетический аспект

1.2.2. Вклад методов спектроскопии УФ, ИК, ЯМР в современные представления о процессе солюбилизации.

1.3. Значение солюбилизации в процессах растворения дисперсных красителей.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СОЛЮБИЛИЗАЦИИ ДИСПЕРСНЫХ
КРАСИТЕЛЕЙ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ПАВ
2.1. Зависимость величины солюбилизации красителей от концентрации и природы ПАВ.
2.2. Кинетические исследования солюбилизации красителей в растворах ПАВ.
2.3. Влияние температуры на солюбилизацию красителей
2.4. Зависимость солюбилизации красителей от добавок
электролитов.
2.5. Воздействие ультразвука на коллоидную растворимость красителей
2.6. Изучение бинарных смесей ПАВ в растворении красителей
ГЛАВА 3. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ВОДА ПАВ КРАСИТЕЛЬ
3.1. Исследование локализации красителей методами ИК ,Н ЯМР и
электронной спектроскопией в видимой области.
3.2. Механизм солюбилизации дисперсных красителей в мицеллах
ГЛАВА 4. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ.
4.1. Объекты исследования.
4.2. Методы исследования водных растворов поверхностноактивных
веществ.
4.3. Определение величины солюбилизации дисперсных красителей в
растворах ПАВ.
4.4. ИК , ЯМР спектроскопический эксперимент.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В связи с тем, что мицеллярные псевдофазы различных ПАВ будут рассматриваться в качестве растворителя органических веществ, нам представляется важным дать подробный обзор их образования, структуры и свойств как растворителя. Фундаментальной характеристикой мицеллообразующих мономеров ПАВ является их дифильность, т. В водных системах полярная часть молекулы головка гидрофильна, а неполярная хвост гидрофобна. Известен широкий набор дифильных мономеров 1. Гидрофобная часть молекулы может состоять из углеводородной цепи различной длины, например, иногда она содержит ненасыщенные или ароматические фрагменты, может быть частично или полностью галогенирована, как, например, в случае фторуглеродных ПАВ, она может также иметь развлетвлнную структуру, состоять из двух или более цепей. Дифил ьные молекулы имеют тенденцию локализоваться на поверхности раздела, где гидрофобные группы частично или полностью
изолируются от воды, а гидрофильные группы остаются погружнными в воду. Этой общей тенденцией объясняется их поверхностная активность. Дуализмом молекул ПАВ обусловлена также их самоассоциация в растворе, приводящая к образованию агрегатов, называемых мицеллами, в которых неполярные фрагменты молекул сближены таким образом, что общая площадь контакта гидрофобных групп растворнной молекулы с водой уменьшена углеводородные цепи образуют жидкое ядро с полярными группами, остающимися на поверхности в контакте с водой. Специфика поведения ПАВ в водных растворах связана с особенностями взаимодействия между молекулами воды и ПАВ. Согласно многочисленным исследованиям, вода при комнатной температуре является структурированной жидкостью, структура которой подобна структуре льда, но в отличие ото льда вода имеет только ближний порядок г 0,8 нм 2, 3. При растворении ПАВ происходит дальнейшее структурирование молекул воды вокруг неполярных углеводородных радикалов ПАВ, что приводит к уменьшению энтропии системы 4, 5. Поскольку система стремится к максимуму энтропии, то при достижении определенной концентрации, называемой критической концентрацией мицеллообразования ККМ, молекулы или ионы ПАВ начинают самопроизвольно образовывать ассоциаты, которые называются мицеллами по предложению открывшего их ученого МакБэна, г. Ассоциаты, образуемые дифильными молекулами ПАВ, являются, по определению П. А. Ребиндера 6, типично лиофильными коллоидными системами, находящимися в термодинамическом равновесии. Таким образом, склонность к самоассоциации молекул ПАВ в водных растворах, по современным представлениям, преимущественно определяется энтропийным выйгрышем за счет разрушения айсбергов структуры воды при выходе из нее углеводородных радикалов. Известно также, что введение разрушающих структуру воды веществ, таких как мочевина, е алкилзамещнные, Уметилацетамид и д. Содержание в системе вещества в мицеллярной форме может на несколько порядков превышать количество молекулярнорастворенного ПАВ, поэтому мицеллы являются своеобразным резервом для поддержания постоянства ПАВ в растворе при его расходовании, например, в процессах стабилизации золей, суспензий, эмульсий. Характер и свойства получающихся ассоциатов решающим образом зависят от молекулярной структуры ПАВ 9. Следует отметить, что ассоциация под влиянием гидрофобных взаимодействий не является какимто особым свойством синтетических ПАВ склонностью к агрегации обладают многие красители, белки, биологически активные вещества. В этом случае константы равновесия К, для присоединения каждого последующего мономера к мультимеру остаются практически неизменными, не зависящими от п. Такая ступенчатая и неограниченная ассоциация не является кооперативной. Понятие критической концентрации мицеллообразования ККМ к ней неприложимо, так как образование и рост ассоциатов носит постепенный, а не критический, массовый характер. Величина ККМ важнейшая физикохимическая характеристика ПАВ, которая зависит от многих факторов молекулярной природы ПАВ, длины и степени разветвленности углеводородного радикала, кислотности среды, температуры, различных примесей и т. Обычно для ПАВ с числом углеродных атомов в цепи область ККМ находится в интервале концентраций 2 4 М.