| 8406202 9216 1210 912 1е критической концентрации мицеллообразования (ККМ) возникают коллоидные частицы (мицеллы), состоящие из десятков или сотен молекул (ионов). Мицеллы обратимо распадаются на отдельные молекулы или ионы при разбавлении раствора (точнее, коллоидной дисперсии) до концентрации ниже ККМ. Таким образом, растворы мицеллбобразующих П.-а. в. занимают промежуточное положение между истинными (молекулярными) и коллоидными растворами (золями), поэтому их часто наз. полуколлоидными системами. К ми-целлообразующим П.-а. в. относят все моющие вещества (см. Моющие средства, Моющее действие, Мыла), эмульгаторы, смачиватели, диспергаторы и др.
В мировом произ-ве П.-а. в. большую часть составляют анионные вещества. Среди них можно выделить следующие основные группы: карбоновые кислоты, а также их соли, алкилсульфаты (суль-фоэфиры), алкилсульфонаты и алкил-арилсульфонаты, пр. продукты. Наиболее распространены натриевые и калиевые мыла жирных и смоляных к-т; нейтрализованные продукты сульфирования высших жирных к-т, олефинов, алкилбен-золов. Второе место по объёму промышленного произ-ва занимают неионные П.-а. в.- эфиры полиэтиленгликолей. Большинство неионных П.-а. в. получают присоединением окиси этилена к алифа-тич. спиртам, алкилфенолам, карболовым к-там, аминам и др. соединениям с реакционноспособным атомом водорода. Ассортимент П.-а. в. чрезвычайно велик. Приведённые ниже данные (1971) позволяют видеть соотношение объёмов произ-ва П.-а. в. различных типов.
Поверхностно-активные вещества
тыс . m
%
Анионные
2480
62
Неионные
1160
29
Катионные и пр.
360
9
Всего
4000
100
Мировое произ-во П.-а. в. постоянно возрастает, причём доля неионных и ка-тионных веществ в общем выпуске всё время увеличивается. В зависимости от назначения и хим. состава П.-а. в. выпускают в виде твёрдых продуктов (кусков, хлопьев, гранул, порошков), жидкостей и полужидких веществ (паст, гелей). Особое внимание всё больше и больше уделяется произ-ву П.-а. в. с линейным строением молекул, к-рые легко подвергаются биохим. разложению в природных условиях и не загрязняют окружающую среду.
П.-а. в. находят широкое применение в пром-сти, с. х-ве, медицине, быту. Важнейшие области потребления П.-а. в.: произ-во мыл и моющих средств для тех-нич. и санитарно-гигиенич. нужд; текстильно-вспомогат. веществ, т. е. веществ, используемых для обработки тканей и подготовки сырья для них; лакокрасочной продукции. П.-а. в. используют во мн. технологич. процессах хим., неф-техим., химико-фармацевтич., пищевой пром-сти. Их применяют как присадки, улучшающие качество нефтепродуктов, как флотореагенты при флотационном обогащении полезных ископаемых (см. Флотация); компоненты гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий и т. д. П.-а. в. облегчают механич. обработку металлов и др. материалов, повышают эффективность процессов диспергирования жидкостей и твёрдых тел. Незаменимы П.-а. в. как стабилизаторы высококонцентрированных д исперсных систем (суспензий, паст, эмульсий, пен). Кроме того, они играют важную роль в биологич. процессах и вырабатываются для "собственных нужд" живыми организмами. Так, поверхностной активностью обладают вещества, входящие в состав жидкостей кишечно-желудочного тракта и крови животных, соков и экстрактов растений.
Лит.: Шварц А., Перри Д ж., Б е р ч Д ж., Поверхностноактивные вещества и моющие средства, пер. с англ., М., 1960; Ребиндер П. А., Поверхностно-активные вещества и их применение, ч Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева", 1959, т. 4, № 5; его же, Поверхностные и объемные свойства растворов поверхностно-активных веществ, там же, 1966, т. 11, № 4; е г о же, Взаимосвязь поверхностных и объёмных свойств растворов поверхностно-активных веществ, в сб.: Успехи коллоидной химии, М., 1973; Коллоидные поверхностноактивные вещества, пер. с англ., М., 1966; Nonionic surfactans, ed. М. J. Schick, N. Y., 1967.См.также лит. при ст. Моющие средства.
Л. А. Шиц.
ПОВЕРХНОСТНОЕ ДАВЛЕНИЕ, плоское давление, двумерное давление, сила, действующая на единицу длины границы (барьера), разделяющей чистую поверхность жидкости и поверхность той же жидкости, покрытую адсорбционным слоем поверхностно-активного вещества. П. д. имеет молекулярно-кинетическую природу; оно направлено в сторону чистой поверхности и определяется разностью поверхностных натяжений чистой жидкости и жидкости с адсорбционным монослоем.
ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ, важнейшая термодинамическая характеристика поверхности раздела фаз (тел), определяемая как работа обратимого изотермического образования единицы площади этой поверхности. В случае жидкой поверхности раздела П. н. правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз. Применительно к легкоподвижным поверхностям оба определения равнозначны, но первое предпочтительнее, т. к. имеет более ясный физ. смысл. П. н. на границе двух конденсированных фаз обычно наз. межфазным натяжением. Работа образования новой поверхности затрачивается на преодоление сил межмолекулярного сцепления (когезии) при переходе молекул вещества из объёма тела в поверхностный слой. Равнодействующая межмолекулярных сил в поверхностном слое не равна нулю (как в объёме тела) и направлена внутрь фазы с большей ко-гезией. Таким образом, П. н.- мера не-компенсированности межмолекул ярных сил в поверхностном (межфазном) слое или, что то же, избытка свободной энергии в поверхностном слое по сравнению со свободной энергией в объёмах соприкасающихся фаз. В соответствии с определениями П. н. его выражают в дж/м2 или н/м (эрг/см2 или дин/см).
Благодаря П. н. жидкость при отсутствии внешних силовых воздействий принимает форму шара, отвечающую минимальной величине поверхности и, следовательно, наименьшему значению свободной поверхностной энергии. П. н. не зависит от величины и формы поверхности, если объёмы фаз достаточно велики по сравнению с размерами молекул; при повышении темп-ры, а также под действием поверхностно-активных веществ оно уменьшается. Расплавы металлов имеют наибольшее среди жидкостей П. н., напр, у платины при 2000 °С оно равно 1820 дин/см, у ртути при 20 °С -484. П. н. расплавленных солей значительно меньше - от неск. десятков до 200-300. П. н. воды при 20 °С - 72,8, а большинства органич. растворителей -в пределах 20-60. Самое низкое при комнатной темп-ре П. н. - ниже 10 -имеют нек-рые фторуглеродные жидкости.
В общем случае многокомпонентных систем в соответствии с термодинамич. ур-нием Гиббса при адсорбции изменение П. н.
[2005-14.jpg]
компонентов i, i, ..., т. е. разность их концентраций в поверхностном слое и объёме раствора (или газа), a dм1, dм2,... -изменения химии, потенциалов соответствующих компонентов (знак "минус" показывает, что П. н. при положительной адсорбции уменьшается). Разницей в П. н. чистой жидкости и жидкости, покрытой адсорбционным монослоем, определяется поверхностное давление.
На легкоподвижных границах жидкость - газ (пар) или жидкость - жидкость П. н. можно непосредственно измерить мн. методами. Так, широко распространены способы определения П. н. по массе капли, отрывающейся от конца вертикальной трубки (сталагмометра); по величине максимального давления, необходимого для продавлива-ния в жидкость пузырька газа; по форме капли (или пузырька), лежащей на плоской поверхности, и т. д. Экспериментальное определение П. н. твёрдых тел затруднено из-за того, что их молекулы (или атомы) лишены возможности свободного перемещения. Исключение составляет пластическое течение металлов при темп-pax, близких к точке плавления. Ввиду анизотропии кристаллов П. н. на разных гранях кристалла различно. Понятия П. н. и свободной поверхностной энергии для твёрдых тел не тождественны. Дефекты кристаллич. решётки, гл. обр. дислокации, рёбра и вершины кристаллов, границы зёрен поликристаллич. тел, выходящие на поверхность, вносят свой вклад в свободную поверхностную энергию. П. н. твёрдых тел обычно определяют косвенно, исходя из межмолекулярных и межатомных взаимодействий. Величиной и изменениями П. н. обусловлены мн. поверхностные явления, особенно в дисперсных системах (см. также Капиллярные явления). Л. А. Шиц.
В живых организмах П. н. клетки - один из факторов, определяющих форму целой клетки и её частей. Для клеток, обладающих жёсткой или полужёсткой поверхностью (мн. микроорганизмы, инфузории, клетки растений и т. д.), значение П. н. невелико. У клеток, лишённых прочной надмембранной структуры (большинство клеток животных, нек-рые простейшие, сферопласты бактерий), П. н. в основном определяет конфигурацию (клетки, находящиеся во взвешенном в жидкости состоянии, приобретают форму, близкую к сферической). Форма клетки, прикреплённой к к.-л. субстрату или к др. клеткам, зависит преим. от др. факторов - цитоскелета, образуемого микротрубочками, контактных структур и т. д. Полагают, что локальные изменения П. н. существенны в таких явлениях, как фагоцитоз, |
