Напівколоїди і розчини високомолекулярних сполук

Існує особливий клас систем, які залежно від зовнішніх і вну­трішніх умов виявляють властивості істинних розчинів або гру- бодисперсних систем, причому перехід між цими станами відбу­вається досить плавно. Схема подібних переходів має такий ви­гляд:

Істинний розчин  золь  гель

Зміна умов дозволяє одержувати або гомогенну систему, що складається з молекул (істинний розчин: рівновага зміщується вліво за схемою), або гетерогенну, частинки є з'єднанням моле­кул. Це не асоціати, а міцели, які існують досить довго, поки в результаті зміни зовнішніх умов рівновага не зміститься в будь- який бік від того стану, в якому перебувала система.

Слід також відзначити: безперервність переходу за наведе­ною вище схемою означає, що на певних тимчасових проміжках структурні перетво-рення відбуваються не повністю. У системі, в якій утворюються міцели, деякий час продовжує існувати певна кількість істинно розчиненої речовини дисперсної фази.

Такі системи називаються нанівколоїдами (семиколоїди). Типові представники таких систем - водяні розчини мил, танідів (дубильні речовини), деякі барвники.

Розглянемо найбільш характерні особливості поведінки на- півколоїдів на прикладі водяних розчинів мил. Ці системи знай­шли широке застосування в різних галузях промисловості та у повсякденному житті.

1. Мила та їх властивості

Під милами ми будемо розуміти солі одноосновних відносно високо-молекулярних кислот, яким властива поверхнева актив­ність. Унаслідок цього вони проявляють миючу дію. Однак надалі до мил ми будемо відносити всі сполуки, близькі за будовою і фізико-хімічними власти-востями до звичайних мил. Такі сполуки називають миючими речовинами - детергентами.

Звичайні мила - це солі насичених і деяких ненасичених кис­лот. Характерні властивості (змочувальна, стабілізуюча і, як на­слідок, миюча дія) виявляються тільки в солях тих кислот, в яких кількість вуглецевих атомів коливається в межах 1022. Солі низькомолекулярних кислот занадто добре розчинні у воді, щоб виявляти такі властивості. Якщо кількість атомів вуглецю пере­вищує 22, то такі солі у воді практично нерозчинні.

Миюча дія мил. Для технічних цілей особливе значення мають мила, що містять натрій. Слід виділити натрієві мила пальмітинової (С_!5), стеаринової (С₁₇) і ненасиченої олеїно­вої (С₁₇) кислот. Значно менше застосовуються калієві та амонієві солі, які в звичайних умовах пере­бувають у рідкому стані. Мила з дво- і тривалентними катіонами використовуються в консистентних змащуваннях. У вуглеводнях вони утворюють колоїдні системи, у воді не розчиняються. Використовуються як стабілізатор

емульсій другого виду.

Чисті мила можуть бути виділені в кристалічному вигляді. Як показали рентгенографічні дослідження, чисті мила мають шару­вату будову.

До миючих засобів належать солі високомолекулярних суль­фокислот типу С_nН _2n+1S0₃Ме, де Ме - одновалентний катіон.

Як миючі засоби слід відзначити також алкілсульфати - ефіри сірчаної кислоти з вищими спиртами, а також їх солі. Зага­льна формула алкілсульфатів має вигляд: С_nН_2n+1 – OS0₃Ме .

Оскільки сульфокислоти відносяться до класу сильних кислот, то їх солі з полівалентними катіонами, а також самі сульфокислоти у віль­ному стані досить добре розчиняються у воді. Ці розчини мають ми­льні властивості. Відзначимо ще одну важливу властивість сульфомил - їх можна використо-увати у твердій і кислій воді.

Катіонактивні мила знайшли широке застосування. У мил цього типу носієм основних властивостей є великий катіон, який адсорбується на поверхні і надає їй значного позитивного заряду. Ця властивість використовується у процесах одержання водовід­штовхувальних тканин: їх просочують дисперсіями, які містять гідрофобні сполуки.

Приклад:

• хлористий октадециламоній С₁₈Н₃₇NН₂НСІ;

Зрозуміло, що одночасна присутність у розчині катіон- і аніонактивних мил неможлива, тому що вони утворюють слабко іо­нізовану сіль досить великої молекулярної маси, погано розчин­ну у воді.

Неіонні мила мають дифільні молекули, кожна з яких міс­тить довгий вуглеводневий ланцюг з декількома неіоногенними групами на кінці (гідроксильні або ефірні групи), що обумовлю­ють розчинність цих мил.