Мікрогетерогенні системи. Піни. Мила та миючі засоби

Грубодисперсні системи мають розмір часточок 10^-5 – 10^{-3 см. До них відносять аерозолі, суспензії, порошки, піни, емульсії. Вони близькі по своїм властивостям до колоїдних систем. Їх можна одержувати як методами диспергації, так і методами конденсації.}

Емульсії – це дисперсні системи, які складаються з двох незмішуючих рідин. Відомі два типи емульсій: органічна рідина(масло) – вода та вода – органічна рідина (масло). Вони можуть також бути розбавлені, концентровані, висококонцентровані. Емульсії являють собою мікрогетерогенні системи, в яких дисперсна фаза і дисперсійне середовище перебувають у рідкому стані. Такі системи можуть довго існувати лише в тому разі, коли їх утворюють рідини, практично нерозчинні одна в одній. Найчастіше зустрічаються емульсії, в яких одна з фаз – вода, а друга – неполярна рідина (жир, мінеральне масло, бензол). Усі неполярні речовини умовно позначають літерою “М” (масло), воду позначають літерою “В”. Дисперсну фазу записують у чисельнику дробу, а дисперсійне середовище – у знаменнику. Наприклад, емульсію бензолу у воді позначають символом М/В, емульсію води в нафті – В/М.

Розмір кульок дисперсної фази здебільшого становить 10^-5 – 10^{-3 см, тому їх можна спостерігати у полі звичайного оптичного мікроскопа. Саме на цьому ґрунтується один з методів визначення типу емульсії – метод забарвлення.}

Усі емульсії відносно агрегативної стійкості можна поділити на дві великі групи – розбавлені емульсії та емульсії концентровані. До першої групи належать емульсії, в яких дисперсна фаза становить не більше 0,1% всього об’єму. Щоб запобігти коалесценції крапель дисперсної фази у таких емульсіях, достатньо, щоб на поверхні крапель були адсорбовані іони й відповідно утворився подвійний електролітичний шар. Для цього в емульсіях повинні бути невеликі домішки електролітів. Безумовно, що такі системи будуть агрегативно стійкими лише при достатньо високому значенні електрокінетичного потенціалу. По суті такі розбавлені емульсії схожі на ліофобні колоїди. До таких емульсій можна, наприклад, віднести емульсії мінерального масла у конденсаті парових машин. Як і в ліофобних колоїдах, добавка до розбавлених емульсій електролітів веде до зменшення електрокінетичного потенціалу і до руйнування емульсій.

Для всіх емульсій необхідна присутність третього компонента – стабілізатора (емульгатора). Для емульсій, які мають дисперсну фазу в кількості меншій за 1%, використовують поверхнево-активні речовини, наприклад, спирти. Емульгаторами більш концентрованих емульсій бувають ВМС і мила. Емульгатор повинен бути подібний тій рідині, яка є дисперсійним середовищем. Наприклад, емульсії типу М/В стабілізуються розчинними у воді милами і ВМС, які нерозчинні у воді, але добре розчинні в розчинах вуглеводнів (каучук, поліізобутілен, кальцієві та магнієві мила і ін.).

У пробу емульсії можна ввести водорозчинний барвник, наприклад, метиленовий синій. У випадку емульсії типу В/М у полі мікроскопа можна спостерігати блакитні кульки на безбарвному фоні. Навпаки, у випадку емульсії типу М/В на блакитному фоні спостерігаються безбарвні кульки.

Процес руйнування емульсії називається деемульгування. Його може викликати електричний струм, нагрівання, висолювання. До емульсій слід віднести молоко, яєчний жовток, сиру нафту.

Піни – це висококонцентровані системи газів (або повітря) в рідині. Піни одержують при продуванні газів через рідину в присутності стабілізатора – піноутворювача. Піни характеризують слідуючими показниками:

- відношенням об’єму піни до об’єму рідини у вигляді плівок;

- дисперсністю;

- стійкістю (визначається часом руйнування);

- швидкістю зменшення товщини плівок.

На стійкість пін впливає природа, концентрація піноутворювача, температура, в’язкість розчину, присутність електролітів, величина рН. Піни відіграють велику роль при флотації, в пранні. Пінами є: хліб, пастила, зефіріїн. Тверді піни: пінопласти, піноскло, пінобетон. Використовують піни при пожежах, піни визначають якість шампанських вин, пива і інших шипучих напоїв.

До миючих засобів відноситься мило та синтетичні миючі засоби. Вони відносяться до групи поверхнево-активних речовин (ПАР). ПАР – це сполуки, які здатні адсорбуватися на межі поділу фаз та знижувати поверхневий натяг.

Всі ПАР діляться на іоногенні (здатні дисоціювати на іони) та неіоногенні (що не дисоціюють на іони). Іоногенні ПАР діляться на аніоноактивні та катіоноактивні. Катіоноактивні ПАР дисоціюють на довго-ланцюжковий катіон і аніон. До аніоноактивних ПАР відносяться: мило, алкілсульфати, алкілсульфонати та алкіларилсульфонати. При дисоціації аніоноактивні ПАР розпадаються на довго-ланцюжковий аніон та катіон:

В процесі прання утворюється лужне середовище, під дією якої забруднення виходить з поверхні тканини. Краплі жиру обмотуються поверхнево-активними речовинами за принципом “подібний розчиняється у подібному”.

Частина V

Опорний конспект лекцій