Пове́рхностно-акти́вные вещества́ (пав)

ПАВ— химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность — способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз — это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицеллообразования или ККМ), с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор концентрация на границе раздела фаз остается постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объёмном растворе (мицеллообразование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы. Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании также приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счёт преломления света мицеллами.

Строение ПАВ

Как правило, ПАВ — органические соединения, имеющие амфифильное строение, то есть их молекулы имеют в своём составе полярную часть, гидрофильный компонент(функциональные группы -ОН, -СООН, -SOOOH, -O- и т. п., или, чаще, их соли -ОNa, -СООNa, -SOOONa и т. п.) и неполярную (углеводородную) часть, гидрофобный компонент. Примером ПАВ могут служить обычное мыло (смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот — олеата, стеарата натрия и т. п.) и СМС (синтетические моющие средства), а также спирты, карбоновые кислоты, амины и т. п.

Классификация ПАВ

Критериями выбора ПАВ для производства CMC являются, с одной стороны, их функциональные свойства, и прежде всего моющая способность, с другой — все больше возрастающие экологические требования. Экологические свойства ПАВ (биоразлагаемость) дают основания подразделить поверхностно-активные вещества на три поколения:

• бионеразлагаемые или биоразлагаемые менее чем на 30%. К ним относятся тетрапропиленбензолсульфонат и все оксиэтилированные алкилфенолы;

• биоразлагаемые более чем на 80 %, но не до простейших неорганических веществ. К ним относятся линейные алкилбензолсульфаты;

• полностью биоразлагаемые соединения. Это алкилсульфаты, алкансульфонаты, олефинсульфонаты.

Все поверхностно-активные вещества делится на четыре класса: анионоактивные, катионоактивные, неионогенные и амфолитные.

Ионогенные ПАВ

Катионные ПАВ

Анионные ПАВ

Амфотерные

Неионогенные ПАВ

Алкилполиглюкозиды

Алкилполиэтоксилаты

амфолитные пав

Анионоактивные ПАВ в воде диссоциируют на гидрофобный анион, обладающий моющим действием, и неорганический катион, не оказывающий моющего действия, но придающий CMC растворимость в воде. Это наиболее часто применяемая в производстве группа ПАВ. На долю анионоактивных из всех производимых ПАВ приходится более 70%. Среди них наибольшее значение имеют алкилбензолсуль-фонаты натрия, алкилсульфонаты натрия и алкилсульфаты натрия. Алкилбензолсульфонатами называются соли сульфокислот ароматических соединений, алкилсульфатами-соли сульфоэфиров спиртов и алкилсульфонатами- соли сульфокислот алканов. Они обладают отличным моющим действием и 100%-ной биоразлагаемостью. Широко применяются в рецептурах в Европе, США, Японии. В типичных российских составах применения не находят.

(формулы)

R',R' - неразветвленные углеводородные радикалы длиной от 10 до 20 атомов углерода.

Катионоактивные ПАВ - это соединения, которые в водном растворе диссоциируют с образованием катионов, определяющих поверхностную активность. Одним из представителей катионоактивных ПАВ являются:

(формулы)

Объемы производства и потребления катионоактивных ПАВ значительно меньше анионоактивных, однако выпуск их увеличивается, так как они обладают ценными свойствами - бактерицидностью. Катионоактивные ПАВ используются как ингибиторы коррозии, антистатики, гидрофобизаторы, эмульгаторы, дезинфектанты.

В синтетических моющих средствах с дезинфицирующим действием используются четвертичные аммониевые соли первичных, вторичных и третичных аминов, а в последнее время и оксиды аминов.

Амфотерные ПАВ применяются для производства пеномоющих средств, в том числе шампуней для волос. Наиболее известен карбоксибетаин.

Неионогенные ПАВ представляют собой оксиэтилированные первичные жирные спирты, обладающие высокой биоразлагаемостью. Они отличаются хорошей смачивающей способностью, но низкими пенообразованием и пеноустойчивостью.

(формулы)

К неионогенным ПАВ относятся:

RO(C2H40)nH - полигликолевые эфиры жирных спиртов;

RCOO(C2H4O)nH - полигликолевые эфиры жирных кислот;

RCONH(C2H40)nH - полигликолевые эфиры амидов жирных кислот;

(формулы)

Амфолитные ПАВ - это соединения, которые в водных растворах ионизируются и ведут себя в зависимости от условий (главным образом от рН среды), т. е. в кислом растворе проявляют свойства катионо-активных, а в щелочном растворе - анионоактивных поверхностно-активных веществ.

(формулы)

Амфолитные ПАВ широко применяются в производстве пеномоющих средств и шампуней благодаря их мягкому воздействию на кожу.