Поверхностно-активные вещества, ПАВ

ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ПАВ (а. surfactants; н. grenzflachenaktive Stoffe, oberflachenaktive Stoffe; ф. substances tensio-actives; и. surfac-tantes), — вещества с асимметричной молекулярной структурой, молекулы которых имеют дифильное строение, т.е. содержат лиофильные и лиофобные (обычно гидрофильные полярные группы и гидрофобные радикалы) атомные группы. Дифильная структура обусловливает поверхностную (адсорбционную) активность ПАВ, их способность концентрироваться и определённым образом ориентироваться на межфазных поверхностях раздела, понижая поверхностную энергию (поверхностное натяжение). Гидрофильные группы обеспечивают растворимость ПАВ в воде, гидрофобные (обычно углеводородные) при достаточно высокой молекулярной массе способствуют растворению ПАВ в неполярных средах. С помощью ПАВ можно влиять на энергетическое состояние и структуру межфазной поверхности и через неё регулировать свойства гетерогенных систем.

По характеру диссоциации все ПАВ можно разделить на анионные (поверхностную активность определяют отрицательные ионы), катионные (поверхностную активность определяют положительные ионы), неионогенные (не образуют ионов), амфолитные (образуют в водных растворах анионо- или катионоактивные вещества в зависимости от условий), высокомолекулярные (полимерные) с повторяющимися в макромолекуле полярными и неполярными звеньями.

Анионные ПАВ: соли карбоновых кислот, сульфоэфиров, сульфоновых кислот, тиосульфатов и др. Катионные ПАВ: соли первичных, вторичных и третичных аминов, алкилгидразинов, гидразонов, гуанидинов, четвертичные аммониевые основания и др. Неионогенные ПАВ: одно- и полиатомные спирты, третичные амины, альдегиды и кетоны, простые и сложные эфиры и др. Амфолитные ПАВ: карбоксибетаины (триалкиламмонийалканоаты), сульфобетаины (триал киламмонийал кансульфонаты), аминокарбоновые кислоты и их соли, фосфобетаины (триалкиламмо-нийалканфосфаты). Высокомолекулярные ПАВ: полимеры линейного строения с анионным, катионным, неионогенным амфолитным характером диссоциации.

Реклама



Физические и химические свойства ПАВ зависят от молекулярной массы, структуры, характера межмолекулярного и внутримолекулярного взаимодействия. Мерой поверхностной активности растворимых ПАВ является работа адсорбции и в ряде случаев критическая концентрация мицеллообразования.

ПАВ широко применяются практически во всех отраслях техники. В нефтяной промышленности при бурении в глинистые растворы добавляют карбоксиметил-целлюлозу, полиакриламид, природные танниды, гуминовые кислоты и др. Ингибирование коррозии нефтепромыслового оборудования достигается с помощью алкиламинов, диалкилами-нопропионитрилов и другими ПАВ. При обезвоживании нефти добавляют сополимеры оксида этилена и оксида пропилена, карбоновые кислоты, алкилфенолы. В смазочные масла вводят присадки: производные алкилфенолов, сульфонаты, сукцинимиды и др. ПАВ входят практически во все флотационные реагенты. Флотация угля производится в присутствии алифатических спиртов, синтетических жирных кислот. При флотации железных руд используют мыла природных непредельных жирных кислот, сульфонаты, высшие алифатические амины, при флотации руд цветных металлов — ксантогенаты, диалкилдитиофосфаты, карбоксиметилцеллюлозу. На транспорте растворами ПАВ очищают от загрязнений ёмкости, детали машин. Кроме того, ПАВ широко используются в химической промышленности, в машиностроении, при производстве строительных материалов и в других отраслях народного хозяйства.