44. Поверхностные явления в системах воздух-вода, масло (липид) - вода. Классификация поверхностно-активных веществ. Мицеллообразование пав. Виды мицелл.

Ван-дер-Ваальсовы силы обеспечивают взаимное притяжение всех молекул, находящихся в контакте друг с другом. В объеме жидкости он действуют во всех направлениях с одинаковой силой, но на границе воздух-вода молекулы испытывают незначительные воздействия воздуха, т.е притяжение их жидкостью почти не имеет противодействия. => молекулы на поверхности утягиваются вглубь, и поверхность приобретает фигуру с минимальной площадью-шар, поэтому форма капель жидкости-сферическая.

Амфифильные вещества стремятся сконцентрироваться на границе раздела несмешивающихся жидкостей. И на границе раздела фаз масло-вода амфифильные вещества располагаются так, что гидрофильная головка обращена к воде, а хвост в масле. Накопление амфифильного вещества на границе раздела прекращается при образовании мономолекулярного слоя.

Разбавленные растворы амфифильных в-в имеют обычные физические св-ва, но при их высокой концентрации наступает резкое изменение поверхн. натяжения, осмотического давления. Это обусловлено образованием мицелл-агрегатов, состоящих из множества молекул, они термодинамически стабильны.

Минимальная концентрации вещества, при которой возможно образование мицелл, называется критическая мицеллярная концентрация.

Устойчивость мицелл хар-ся скоростью диссоциации, т.е. средним временем пребывания молекулы в мицелле.

Мицеллы имеют почти сферическую форму, т.к при взаимодействии с водой они обращены гидрофильными головками наружу, а гидрофобными концами внутрь. Типичные представители амфифил. ксенов – ПАВ.

По характеру диссоциации ПАВ:

1) анионные–функциональные группы в результате ионизации образуют анионы, обуславливающие поверхн. активность,

2) катионные– функциональные группы в результате ионизации образуют катионы, обуславливающие поверхн. активность,

3)неионогенные–практически не образуют ионов в воде,

4) амфолитные – образуют в зависимости от рН катионные или анионные соединения.

Этапы мицеллообразования:

1) при низких концентрациях молекулы детергента связываются с мембранами посредством внедрения во внешнюю фазу липидного бислоя без существенного изменения его структуры,

2) при повышении конц-и молекул =>дестабилизация мембран. ПАВ встраивается в молекулу, могут образовывать поры, довольно крупные, через которые могут проникать крупные молекулы,

3)при больших конц-х вся мембрана перемешивается с детергентом, что приводит к фазовому переходу – распадение на смесь мицелл, содержащих ПАВ-липид или ПАВ-липид-протеин.

4) при ещё большем увеличении конц-и ПАВ происходит полное разделение фракций белков и липидов.

Виды мицелл:

- При концентрациях ПАВ в растворе начинают формироваться сферические мицеллы.

- с увеличением концентрации ПАВ строение мицелл усложняется: сферические превращаются в глобулярные (сплюснутые с полюсов сферы) и цилиндрические мицеллы.

- за счёт объединения цилиндрических мицелл, могут формироваться ориентационно упорядоченные гексагональные мицеллярные структуры.

- Далее, в растворе образуются пластинчатые мицеллы, имеющие бислойную структуру из молекул ПАВ.

- Возникновение бислоя приводит к формированию дискообразных или пластинчатых мицелл.в зависимости от природы ПАВ из пластинчатых бислойных мицелл формируется упорядоченная многослойная структура, называемая ламеллярной фазой.

Коллоидные растворы, содержащие ламеллярную фазу, находятся в жидкокристаллическом состоянии. При дальнейшем увеличении ПАВ в растворе не только изменяется форма и увеличивается размеры мицелл, но и происходит их активное объединение. При концентрации выше точки гелеобразования система становится связнодисперсной из-за возникновения сплошной гелеобразной структуры из мицелл.