Мыла и полимеры, способные образовывать лиофильные коллоидные системы
Характерным свойством ПАВ является способность концентрироваться на поверхности раздела фаз. Существует категория так называемых коллоидных ПАВ, способных также к образованию мицеллярных систем с обратимыми переходами:
Молекулярный раствор Золь Гель
Свойства таких растворов (например, светорассеяние, осмотическое давление, электропроводность, поверхностное натяжения, показатель преломления и многие другие) резко изменяются при переходе от низких к средним и высоким концентрациям. Согласно представлениям Мак-Бена, при некоторой концентрации коллоидных ПАВ из отдельных молекул образуются агрегаты, называемые мицеллами. Минимальная концентрация, при которой регистрируется присутствие коллоидно‑дисперсной фазы, называется критической концентрацией мицеллообразования (CККМ). Ее величина зависит от предела молекулярной растворимости ПАВ.
Экспериментально она определяется в точках пересечения и излома зависимостей свойство – концентрация.
-
а
б
Рис. 2. Экспериментальное определение критической концентрации мицелообразования
При концентрациях меньше CККМ в растворе присутствует только молекулярный раствор ПАВ, при C > CККМ содержание мицелл растет, а концентрация равновесного молекулярного раствора остается неизменной. Раствор как бы насыщается относительно молекулярно растворенного ПАВ, а увеличение концентрации сказывается только на числе и размере мицелл, достигающих числа агрегации (число молекул в мицеллах) десятков и сотен.
В принципе возможны только два типа графиков:
постоянство свойства после достижения CККМ , связанное с независимостью его от мицеллярной составляющей (т.е. зависимостью только от молекулярной) – рис. 2а;
переход к другой скорости изменения свойства после достижения CККМ , связанный с суммированием (или только воздействием) мицелярной и молекулярной компонент – рис. 2б.
По различной ориентации молекул ПАВ предполагается существование в растворах двух типов мицелл – сферических и пластинчатых.
Исследования водных дисперсий мицеллообразующих ПАВ показали, что мицеллообразование как при конденсации молекул в мицеллы, так и при диспергировании макрофазы может происходить только выше некоторой температуры, называемой точкой Крафта (TК). Ниже температуры TК растворимость ПАВ мала и оказывается меньше ККМ. В этой области температур существует равновесие между кристаллами (кристаллогидратами) мыла и истинным раствором ПАВ, концентрация которого растет по мере роста температуры. Поэтому в растворах ПАВ, для которых точка Крафта лежит в области повышенных температур (выше 50-80 ºC) мицеллообразование не наблюдается.
В водных растворах неполярные части молекул ПАВ в мицеллах образуют углеводородную фазу (с ориентацией полярной части в сторону растворителя), в которой происходит коллоидное растворение (солюбилизация) веществ нерастворимых в воде (например, бензол в присутствии олеата калия в воде). Мыла полизарядных ионов металлов способны мицеллярно растворяться в неполярных растворителях (гексан, бензол, четыреххлористый углерод) с образованием полярной фазы (псевдофаза). В этом случае возможна солюбилизация полярных веществ.