• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

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.

Високомолекулярні сполуки (ВМС)

До високомолекулярних сполук (ВМС) належать речовини, які складаються з великих молекул (макромолекул) з молекуляр­ною масою не менше 10 000 15 000. Іноді їх молекулярна маса може досягати декількох мільйонів. Отже, розміри молекули ВМС набагато перевищують розміри окремих молекул.

Макромолекули дуже чутливі до впливу зовнішніх факторів. Так, наприклад, молекули ВМС легко розпадаються під дією не­значної кількості кисню або інших речовин, що викликають де­струкцію. Більшість ВМС при підвищенні температури розклада­ється поступово і не має певної темпера-тури плавлення. У ВМС температура розкладання нижча за температуру кипіння; отже, вони можуть знаходитися тільки в конденсованому стані.

Властивості ВМС залежать не тільки від розміру молекул, але й від їхньої форми. ВМС з ізодіаметричною будовою молекул (гемоглобін, глікоген та ін.), як правило, порошкоподібні речови­ни, які при розчиненні майже не набухають. Розчини цих сполук задовольняють закону в'язкості Пуазейля, закону дифузії Ейнш­тейна і закону осмотичного тиску Вант-Гоффа.

ВМС із сильно асиметричними молекулами (желатин, целю­лоза, природний і штучний каучуки) при розчиненні сильно на­бухають, утворю-ють високов'язкі розчини і не задовольняють згаданим вище законам.

Типові структури молекул цих сполук: лінійні і розгалужені молекули ВМС характеризуються ти­повими для усіх ВМС властивостями: еластич-ністю, здатністю утворювати міцні нитки і плівки, здатністю набухати, утворювати в'язкі розчини.

Експерименти показують, що для ВМС з лінійною структу­рою молекул характерною є гнучкість. Кожна молекула склада­ється з вуглецевих ланцюжків. Кут між трьома послідо­вними атомами вуглецю постійний і дорівнює 109°28^/. Для його зміни потрібні значні енергетичні витрати.

За таких умов (дані Марка, Гута і Куна) гнучкість зумовлена обертанням макромолекули навколо одинарного валентного зв'я­зку С , при якому мо­лекула ВМС вигинається і набуває різноманітних просторових форм конфор-мації.

При зниженні температури вільне обертання гальмується, і молекула втрачає гнучкість. При досить низьких температурах вона набуває розтягну-тої форми (рис. 66, а). При підвищенні тем­ператури молекула ВМС унаслі-док хаотичного руху скручується в глобулу (сфероїд).

Наявність у молекулах ВМС полярних замісників (замість СН₂-груп у кінцевих ділянках - групи -ОН, -СN, -СООН, атоми хлору, фтору та ін.) супроводжується різким зниженням гнучкос­ті ланцюга за рахунок внутрішньомолекулярних взаємодій. Взає­модія функціональних груп окре-мих молекул також приводить до зниження гнучкості.

До природних високомолекулярних речовин належать білки (протеїни), вищі полісахариди (крохмаль і целюлоза), каучук.

До штучних (синтетичних) ВМС відносять у першу чергу си­нтетичні каучуки (полібутадієн, поліхлоропрен, поліізобутилен і т.ін.), полісілоксани, синтетичні полімери (поліетилен, полівініл­хлорид, полівінілацетат та ін.); промислово важливою сполукою є політетрафторетилен (фторопласти).

З неорганічних ВМС слід виділити слюду, алюмосилікати, графіт, алмаз.

Набухання ВМС та елементи теорії їх розчинення ВМС

Розчинення ВМС з лінійними молекулами (іноді з розгалуже­ними), на відміну від низькомолекулярних сполук, відбувається в декілька етапів. Перша стадія - набухання. Цей процес характер­ний тільки для ВМС і виражається поглинанням низькомолеку­лярного розчинника, збільшенням маси, зміною механічних влас­тивостей, однак без зміни однорідності.

Причиною набухання є дифузія молекул розчинника в струк­туру ВМС. Макромолекули цих сполук упаковані відносно нещі­льно, в них є порожнечі і щілини, в які й проникають молекули розчинника.

Кількісною характеристикою процесу набухання є ступінь набухання, обумовлений співвідношенням:

(1)

де w₀ і V₀ - наважка та об'єм ВМС до набухання відповід­но;

w і V— ті самі параметри після набухання.

Як бачимо, ступінь набухання - це фізична величина, яка чи­сельно дорівнює масі розчинника, поглиненої одиницею маси ВМС. Визначаючи у різні проміжки часу, можна одержати криві ¦(), які ілюструють кінетику процесу набухання.

Рис. 1. Характерні кінетичні криві процесу набухання

Типові приклади кінетичних кривих набухання наведені на рис. 2.

Криві 1 і 2 можна описати диференціальним рівнянням:

(2)

Розв'язок рівняння цього має вигляд:

(3)

де - ступінь граничного набухання (горизонтальна діля­нка на кривих 1 і 2 рис. 2);

- ступінь набухання до моменту часу ,

К - константа швидкості набухання (залежить від природи ВМС, природи розчинника і температури).

Очевидно, що швидкість набухання визначається параметром da/dt, а здатність ВМС до набухання – параметром .

Зупинимося на характерних ознаках ВМС, які ілюструються кінетичними кривими набухання (рис. 2). Крива 1 відповідає швидкому набуханню, але з малим значенням . Крива 2 хара­ктеризує повільне набухання ВМС, але з високим значенням Крива 3 відповідає необмеженому набуханню, коли ВМС цілком розчиняється в розчиннику. У цьому випадку параметр не має фізичного змісту, хоча на кривій і відзначений мак­симум. Крива 4 ілюструє випадок обмеженого набухання, коли на початкових етапах із ВМС екстрагується значна кількість низь­комолекулярних фракцій, що призводить до зниження ступеня граничного набухання.

Набухання ВМС супроводжується створенням високих тис­ків, які можна оцінити за рівнянням Позняка:

Р = РоС^к , (5)

де р₀ - константа, яка залежить від природи ВМС, розчинни­ка і температури;

С - вміст сухого ВМС у набухаючих драглях;

к – константа, значення якої для більшості ВМС близьке до 3.

Очевидно, що при С -1 р = р₀.

Набухання ВМС супроводжується також ефектами контрак­ції (зменшення об'єму системи «ВМС - розчинник» на початко­вих стадіях) і тепловим ефектом набухання.

Набухання необхідно враховувати в процесах переробки і зберігання зерна. Воно використовується у кондитерському виро­бництві (приготування різних желе), у хлібопекарській промис­ловості та інших технологічних процесах харчових виробництв.

Читайте також:

1. Аеродинамічні властивості колісної машини
2. Аналізатори людини та їхні властивості.
3. Аналізатори людини та їхні властивості.
4. Атрибутивні ознаки і властивості культури
5. Білки, властивості, роль в життєдіяльності організмів.
6. Біосфера Землі, її характерні властивості
7. Будова атомів та хімічний зв’язок між атомами визначають будову сполук, а отже і їх фізичні та хімічні властивості.
8. Будова і властивості аналізаторів
9. Векторний добуток і його властивості.
10. Види і властивості радіоактивних випромінювань
11. Визначення добутку на множині цілих невід’ємних чисел, його існування та єдиність. Операція множення та її основні властивості (закони).
12. Визначення суми на множині цілих невід’ємних чисел, її існування та єдиність. Операція додавання та її основні властивості (закони).

Переглядів: 2864