Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Февраля 2015 в 16:06, реферат
БАЗ дегеніміз еру кезінді еріткіштің беттік керілуін төмендететін заттар. БАЗ молекулаларының дифильділігі, яғни оларда полярлы (гидрофильді) және полярлы емес (липофильді, гидрофобты) бөлшектердің болуы – бұл молекулаларға ерекше қасиет беретін молекула құрылысының өзіндік ерекшелігі.
БАЗ-дардың классификациясы және алынуы
БАЗ дегеніміз еру кезінді еріткіштің беттік керілуін төмендететін заттар. БАЗ молекулаларының дифильділігі, яғни оларда полярлы (гидрофильді) және полярлы емес (липофильді, гидрофобты) бөлшектердің болуы – бұл молекулаларға ерекше қасиет беретін молекула құрылысының өзіндік ерекшелігі. Осы дифильділіктің қарапайым шегінде түрлердің, топтардың саны мен өлшемдерінің мыңдаған функционалды комбинациялары болуы мүмкін, ол БАЗ – ды топтау қажеттілігін туғызады. Маңызды болып гидрофильді топтардың ионогенді қасиеттері бойынша топтау табылады, ол БАЗ-дың 5 түрін көрсетеді:
Алғашқы 3 түрі көбінде ионды (ионогенді) БАЗ деген ортақ атпен біріктіріледі. Цвиттер ионды БАЗ ионды және ионды емес БАЗ-дың арасындағы аралық орынды алады: бірақ, жалпы олардағы полярлы топ электробейтарап, оның қарама-қарсы зарядтары кеңістікте молекуланың басқа құрылымдық элементтерімен алшақтатылған.
Эффективті БАЗ тек дифильді қосылыс болып қана қоймай , сонымен қатар оптимальды гидрофильді – липофильді балансты қосылыстар да болуы керек (ГЛБ), сондай-ақ белгілі бір баланс жасаумен қатар, гидрофильді және липофильді күштер шамасы да маңызды. БАЗ молекулаларының құрылысының бұндай ерекшеліктері БАЗ-дың ерітінділерінде мицеллотүзу қабілетімен анықталады. Осыған байланысты БАЗ-ды топтауда коллоидты БАЗ тобын (КБАЗ) бөліп көрсетеді.
Анионды БАЗ-дар.
Анионды БАЗ теріс зарядталған беттік-активтік иондарды түзе отырып, суда диссоциацияланады. Мұндай БАЗ-ды адсорбцияланған да ерітіндіден бетке аниондар адсорбцияланады, нәтижесінде бет теріс зарядқа ие болады. Осындағы коллоидты БАЗ басты өкілдері сабындар мен сульфоқышқылдар былай диссоциацияланады:
C17 H35COON = C17 H35COO−+ Na+
Алкилсульфаттар да нақ осылайша диссоциацияланады:
CH3(CH2)10CH2OSO3Nа = CH3(CH2)10CH2OSO3― + Nа+
Мұндағы натрий катионы беттік активтілік көрсетпейді.
Катионды БАЗ
Бұл топқа енетін коллоидты БАЗ суда ерігенде , оң зарядталған иондар түзеді. Мұндай ерітінділерден адсорбция кезінде оң заряд адсорбцияланатындықтан , осы беткі қабат та оң зарядталады. Мұндай БАЗ иондарымен тұрақталған дисперстік фазадағы оң зарядты бөлшектер дисперстік ортада кездесетін кері иондарға тартылады. Нақ осы негізде катионды БАЗ өзгелермен де әрекеттеседі. Катионды БАЗ-ға октадецилді аммоний хлориді, цетил-үшметилді аммоний хлориді, ацетилпиридинді хлорид және басқалар мысал болады. Олар суда ерігенде хлор анионы мен құрамындағы радикалға сәйкес катионды БАЗ ыдырайды:
C18H37NH3 C1 = C18 H37 NH3+ + C1―
C16 H33 (CH2 )NC1 = C16H33(CH2)3 N+ + C1―
C21 H38 NC1 = C21 H38 N+ + C1―
Иондық емес БАЗ
Бұл топқа енетіндердің молекулалары диссоциацияға бейім емес , яғни олар суда ерімейді , еріген кезде де диссоциацияланбайды.Әдетте мұндай БАЗ дифильді молекулалары полюсті болса да , ионогенсіз бүйір тізбегі бар ұзын көмірсутекті тізбектен тұрады. Ондағы полюсті топ оның суда еруін қамтамасыз етеді. Әрине , олар гидроксил тобынан тұрады. Оларға жоғары молекулалық спирт немесе органикалық қышқыл , фенол сияқтылардың бір молекуласы мен этилен тотығының бірнеше молекуласы әрекеттескенде туындайтын қосылыстар мысал болады:
Cn H2n+1 ОН + m(СН2 – СН2 )→ Cn H2n+1 (ОСН2 СН2) mОН
Оксоэтиленді тізбектегі эфир тобын құрастыратын оттек атомы әлсіз болса да , сумен әрекеттесетіндіктен , олар шамалы ғана гидрофильді болады. Сол секілді оксиэтилендегі оттек атомы тек сутек молекуласымен байланысып қана қоймай , өзіндегі энтропиялық ықпал әсерінен су молекуласын өзіне тізбектей келіп , оралған жіп секілді ұстайды. Сондықтан да бұлардағы оксиэтилен тобына орай оның судағы ерігіштігі мен қасиеті тәуелді өзгереді.
Барлық ерігіш заттар сұйық ауа шекарасында адсорбтелу қабілетіне байланысты 2 топқа бөлінеді: беттік активті заттар және беттік инактивті заттар.
БАЗ-тар беттік қабатта жинала алады, нәтижесінде оң адсорбция, яғни Г>0 жүруі тиіс.
Беттік активті заттардың беттік керілуі және салыстырмалы аз ерігіштікте болуы тиіс. Егер жақсы еріген болса, беттен тереңіне шөгуге ұмтылар еді. басқаша айтқанда, БАЗ молекеулалары аз ерігіштікте болуы тиіс. Егер жақсы еріген болса, беттен тереңіне шөгуге ұмтылар еді. басқаша айтқанда, БАЗ молекулалары мен еріткіш молекулалары арасындағы өзара әсерлесу еріткіш молекулалары арасындағы өзара әсерлесуден әрқашан аз болу керек. Сондықтан БАЗ-дар ерітіндіден бөлініп бетіне шығады, яғни бұл жағдайда Г>0 нәтижесінде беттік керілу азаяды.
БАЗ-ға сумен салыстырғанда көп органикалық қосылыстар, әсіресе үлкен көмірсутекті разикалы бар май қышқылдары май қышқылдарының тұздары, сульфоқышқылдар және олардың тұздары, спирттер, аминдер жатады. БАЗ-дың молекулаларының құрылымының сипатты ерекшелігі – олардың дифильдігі, яғни молекуланың 2 бөліктен құралуы – полярлы топ және полярсыз көмірсутек радикалынан. Диполь моменті айтарлықтай мәнде және жақсы гидратталатын көмірсутек радикалы БАЗ-дың суға жақындығын туғызады. Гидрафобты көмірсутек радикалы қосылыстардың аз ерігіштігінің себебі болып табылады. БАЗ сулы ерітінділерінің ең аз беттік керілу шамасы 25 эрг/см2, яғни көмірсутектің беттік керілуіне теңеседі.
Дифильді молекула келесі жалпы символмен белгіленеді.
домалақ – полярлы топ, сызық – полярсыз радикал.
Беттік инактивті заттар сұйық бетінен кетуге ұмтылады, нәтижесінде теріс адсорбция жүреді, яғни Г<0. Беттік интективті заттардың беттік ерілулерді еріткіштің беттік керілуінен жоғары болады және ерігіштігі жоғары болғандықтан сұйық бетінен көлемге кетуге ұмтылады. Басқаша айтқанда, беттік инактивті заттар молекулалары мен еріткіштің өзара әсер еріткіш молекулаларының өзара әсерлесуінен әрқашан артық, сондықтан беттік инактивті заттар көлемге өтуге тырысады.
Беттік инавтивті заттарға сумен салыстырғанда барлық бейорганикалық электролиттер – қышқылдар, сілтілер, тұздар жатады. Бұл заттардың молекулаларында гидробты бөлшек жоқ және суда. Жақсы гидратталатын иондарға ыдырайды. Бір валентті иондар үшін беттік керілудің өсуі үлкен емес.
2 валентті иондар 1 валенттілерден эффективтірек (эквимолярлы ерітінділерде).
Органикалық заттардан беттік инактивті заттарға жататындары – иондалатын заттар, оларда полярсыз бөлігі немесе өте аз. Мысалы, құмырсқа және аминсірке қышқылдары.
Сусыз ерітінділерде бейорганикалық электролиттер беттік керілуді жоғарылатады, бұл эффект көлемі еріткіш табиғаттына байланысты солайша натрий иодидін метил спиртіне қосқанда беттік керілу тез артады, этил спиртінде беттік керілу жуық шамамен 2 есе аз, молекулалық салмақтары үлкен спирттерде эффект одан да аз.
Еріткіштің беткі қабатына әсер етпейтін заттар беткі қабат пен ерітіндіде тең дәрежеде болады. Және Г = 0. Бұл заттың беттік керілуі еріткіштің беттік керілуіне жақын шамада болады. Аз активті заттарға қанттарды жатқызуға болады. Қанттар суда ерігенде судың беттік керілуі өзгермейді деуге болады. Бірақ қанттар сулы ерітінді – ауа шекарасында беттік керілуі айтарлықтай өзгертпегенмен сулы ерітінді – қатты фазасының шекарасында беттік активтілік көрсетеді.
Суретте беттік керілу изотермасы қисықтары келтірілген. Бұл қисықтар заттардың концентрациясы өзгеруімен беттік керілудің өзгерісін көрсетеді. Концентрация өскенде (1 қисық) изотерма алдымен төмен түрде сұйық ауа бөлімі БАЗ-н босап және аздаған мөлшері бетіне шығады. Содан соң изотерманың қисықсызықты бөлігі басталады. Бұл жағдайда беттің едәуір бөлігі БАЗ молекулаларымен жабылады.
Беттік инактивті заттардың ерітіндідегі концентрациясын өсіргенде изотерма көтеріледі. Бұл беттік инактивті заттың беттік керілулері үлкен болғандықтан және жақсы ергіштігіне байланысты ерітіндіге өтеді.
Беттік керілуге әсер етпейтін заттар үшін концентрацияны көтергенде изотерма концентрация өсіне паралель түзу болады.
Сонымен заттардың беттік активтігі тек табиғатына ғана емес, еріткіш қасиетіне де байланысты. Егер еріткіштің беттік керілуі үлкен болса, зат едәуір беттік активтік көрсетеді, ал егер еріткіштің беттік керілуі аз болса, зат беттік инактивтік қасиет көрсетеді. Судың керілуі жоғары болатын көптеген заттар беттік активтік көрсетеді. Спирттердің беттік керілуі суға қарағанда аз. Сондықтан суда ерігенде беттік активтік көрсететін кейбір заттар, спиртте беттік инактивтік көрсетеді.
Беттік керілудің температураға байланыстылығы П.А.Рябиндер зерттеген БАЗ ерітіндінің температураға байланыстылығын алсақ болады. Заттардың беттік керілуі температурамен монотонды түрде өзгереді. Кейбір БАЗ ерітінділерінің беттік керілуі температура өсуімен максимумды қисықпен өзгере алады.