С. Ш.Құмарғалиева коллоидтық химия

Гидрофильді-липофильді баланс

жүктеу 5,89 Mb.

бет	49/105
Дата	25.10.2023
өлшемі	5,89 Mb.
	#44020

1 ... 45 46 47 48 49 50 51 52 ... 105

treatise128700

10.2.Гидрофильді-липофильді баланс

БАЗ-ң әртүрлі беттерде адсорбциялану қабілеті молекулаларының құрылымымен – әсіресе, дифильділігімен анықталады. БАЗ молекуласы полярлы және бейполярлы бөліктерден тұрады. Осы екі бөліктердің қасиеттерінің қатынасына БАЗ-дардың беттік активтілігі мен басқа қасиеттері байланысты.

Келесі мысалды қарастырайық. Төмен молекулалы БАЗ-дардың гомологтық қатарында Дюкло-Траубе ережесіне сәйкес көмірсутекті радикалдың ұзаруымен сұйық-газ шекарасындағы гомологтардың беттік активтілігі артады. Сонымен қатар төмен гомологтар (СН₃ОН, С₂Н₅ОН) беттік активтілікті көрсетпейді. Гидроксилді топтың әсері басым болғандықтан, олар суда жақсы ериді және олардың бетке шоғырлану үшін ешқандай себеп жоқ. Сонымен қатар көмірсутекті тізбектері ұзын (п_C> 10) спирттер мен карбон қышқылдары молекуланың полярсыз бөлігінің басым әсерінен суда нашар ериді. Сондықтан оларды жұқтырғыш пен көбік түзгіштер ретінде қолдануға болады.
Яғни БАЗ-дардың оптимал әрекетіне БАЗ молекуласының полярлы мен полярсыз бөліктері белгілі бір тепе-теңдікте (баланста) бөлу керек. Беттік-активті заттардың коллоидтық-химиялық қасиеттерінің өлшемі ретінде гидрофильді-липофильді баланс (ГЛБ, φ) алынады, оны БАЗ молекуласының полярлы (гидрофильді) және полярсыз (липофильді) бөліктерінің әсерінен анықтайды.
Гидрофильді-липофильді баланс концепциясын Гриффин ұсынған. Нормал ионогенді емес БАЗ-дар үшін ГЛБ сандары келесі қарапайым есептеулер арқылы анықталады:

этоксиленген спирттер мен этоксилденген алкилфенолдар үшін:

этоксиленген көп атомдық спирттер үшін:

майлы қышқылдар мен көп атомдық спирттер үшін:

Гриффиннің ГЛБ сандарының концепциясын Дэвис ары қарай дамытты. Дэвистің әдісі бойынша, БАЗ молекуласының құрамындағы әр топқа бір топтық сан (q_і) беріледі. Гидрофильді-липофильді балансты (φ) топтық сандар қосындысынан анықтайды:

. (10.1)

Гидрофильді топтар үшін q_i> 0, сондықтан φ > 7 болғанда полярлы топтардың әсері басым болып, БАЗ суда жақсы ериді. Керісінше, φ < 7 жағдайында БАЗ полярсыз еріткіште («майда») жақсы ериді. Осыған орай ГЛБ мәндерін тура (судағы «май» тамшылары) және кері («майдағы» су тамшылары) эмульсияларды тұрақтандыруда БАЗ таңдау үшін қолданады. Тура эмульсияларды алу үшін ГЛБ мәні үлкен БАЗ-дарды, ал кері эмульсиялар үшін ГЛБ сандары төмен БАЗ-дарды пайдалану керек.

Яғни физикалық-химиялық мәні бойынша ГЛБ БАЗ-дардың су (С_с) мен майдағы (С_м) ерігіштіктерінің қатынасын бейнелейді, онда ГЛБ санын келесі формуламен есептеуге болады:

. (10.2)

Бұл теңдеудің термодинамикалық негіздемесі бар. Полярлы және полярсыз фазалардың арасындағы БАЗ-дардың тепе-теңдікті таралуы осы фазалардағы олардың химиялық потенциалдар теңдігіне байланысты. Онда БАЗ молекуласын полярлы фазадан полярсыз фазаға ауыстыру үшін W жұмысы қажет:

. (10.3.)

Мұндағы - Больцман тұрақтысы, Т - абсолюттік температура.

С_С/С_Мқатынасы БАЗ-дың полярлы және полярсыз фазалардың арасындағы таралу константасын көрсетеді. Онда:

. (10.4)

Яғни ГЛБ мәндерінің аддитивтілігі БАЗ молекуласын бір фазадан екінші фазаға ауыстыру жұмысының аддитивтілігіне байланысты. Осыдан топтық сандардың физикалық-химиялық мәні анықталады – олар жеке топтардың парциалды тасымалдау жұмыстарына пропорционал:

. (10.5)

Кейбір гидрофильді жәге гидрофобты топтарының Дэвис бойынша топтық сандарын келтірейік (5-кесте):

5-кесте

жүктеу 5,89 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 45 46 47 48 49 50 51 52 ... 105