Фигура 1: Повърхностноактивни вещества: схема на действие

Натриевите и калиеви соли на висши мастни киселини (сапуни) са повърхностноактивни вещества, способни да образуват устойчиви сапунени филми. Повърхностно активни вещества (ПАВ)могат да бъдат разположени по определен начин на границата между две фази, например такива вода-въздух или вода-масло. Това поведение на повърхностноактивните вещества се обяснява с особеностите на тяхната структура: молекулата на повърхностноактивното вещество, например сапун, включва както полярна, йонизираща се хидрофилна група, така и неполярна хидрофобна част - въглеводород. На фазовия интерфейс хидрофилната група е ориентирана към водата, а въглеводородният радикал е ориентиран към маслената фаза или въздуха.

Фигура 2: Сапунени мицели

IN водна средапри определена концентрациямолекулите на ПАВ вече не съществуват под формата на изолирани частици, а като големи агрегати - мицели, в които всички въглеводородни групи са разположени в центъра на мицела, а хидрофилните групи са отвън (фиг. 2а). Мицелът е способен да „улавя” частици от неразтворими във вода вещества и да създава устойчиви такива, тъй като залепването на мицелите се предотвратява от същия заряд на техните повърхности (фиг. 2б) На този принцип се основава миещото действие на сапуните. Замърсяването се състои от мазен филм с прахови частици. Сапуните емулгират замърсителите, след което емулсията се отмива лесно с вода.

Синтетични повърхностно активни вещества и детергенти

За да направите сапун, трябва голям броймазнини – ценен хранителен и технически продукт. Междувременно други също имат повърхностна активност. органични съединения, имащи подобна структура на сапуните.

Те включват:

• анионни повърхностноактивни вещества(Например, натриеви соли на алкилсулфати, алкилсулфонати);
• катионни повърхностноактивни вещества(например кватернер алкиламониеви соли)

Фигура 3: Формули на синтетични повърхностноактивни вещества

Анионните и катионните повърхностноактивни вещества задължително съдържат дълъг алкилов радикал в молекулата (От 12 – От 14)

Синтетичните повърхностно активни вещества се произвеждат промишлено от налични въглеводородни суровини, главно нефт, така че са евтини. Друго предимство на детергентите на базата на синтетични повърхностноактивни вещества е възможността за използването им в твърда вода, в която конвенционалните сапуни произвеждат неразтворими калциеви и магнезиеви соли, което намалява ефективността на почистващото действие и увеличава консумацията на сапун.

Близнаци

Фигура 4: Обща формулаблизнаци

IN напоследък широко приложениев промишлеността (например в текстила) се срещат повърхностноактивни вещества близнаци. Във фармацията те служат като синтетична емулгираща основа при производството на мехлеми.

Близнаците са изградени според общ принцип, подобно на други повърхностноактивни вещества, тоест техните молекули имат неполярни и полярни части. Основата на молекулата е цикличен четириатомен алкохол сорбитан, при които от една до три хидроксилни групи са естерифицирани с висши мастни киселини. Радикалите на тези киселини образуват неполярната част на молекулата.

Останалите хидроксилни групи образуват етерна връзка с остатъци от полиетилен гликол - (CH 2 CH 2 O) n CH 2 CH 2 OH, Където n=40-80. Фрагментите от полиетилен гликол представляват полярната част на Tweens.

Библиография: Органична химия, A.P. Luzin, S.E. Zurabyan, N.A. Тюкавкина, 1998г

Или CMC), с постигането на което, когато към разтвор се добави повърхностноактивно вещество, концентрацията на интерфейса остава постоянна, но в същото време настъпва самоорганизация на молекулите на повърхностноактивното вещество в насипния разтвор (образуване на мицели или агрегация) . В резултат на такова агрегиране се образуват така наречените мицели. Отличителен признак на мицелизацията е мътността на разтвора на повърхностно активното вещество. Водните разтвори на повърхностно активни вещества по време на мицелизация също придобиват синкав оттенък (желатинообразен оттенък) поради пречупването на светлината от мицелите.

Методи за определяне на CMC:

• Метод на повърхностно напрежение
• Метод за измерване на контактен ъгъл (ъгъл на намокряне) с телевизор. или течна повърхност (Контактен ъгъл)
• Метод на въртене на капка

Енциклопедичен YouTube

• 1 / 5

  По правило повърхностноактивните вещества са органични съединения, които имат амфифилна структура, тоест техните молекули съдържат полярна част, хидрофилен компонент (функционални групи -OH, -COOH, -SOOOH, -O- и др., или по-често техните соли -ONa, -COONa, -SOOONa и др. .) и неполярна (въглеводородна) част, хидрофобен компонент. Пример за ПАВ е обикновеният сапун (смес от натриеви соли на мастни карбоксилни киселини - олеат, натриев стеарат и др.) и SMS (синтетични детергенти), както и алкохоли, карбоксилни киселини, амини и др.

  Класификация на ПАВ

  Приложение на висши мастни алкохоли за производство на ПАВ

  Клас на повърхностно активно вещество	Вид повърхностно активно вещество		Химична формула	Реагент за синтез	Схема за синтез	Източници
  Нейонни повърхностноактивни вещества	Алкоксилати	етоксилати	R−O−(CH 2 CH 2 O) n H	етилен оксид	ROH + n(CH 2 CH 2)O → RO−(CH 2 CH 2 O) n H Реакцията протича в присъствието на алкали при температури до 160°C и налягане до 0,55 MPa. Обикновено С9-С15 алкохоли се използват в комбинация с 6-7 мола етиленов оксид.	:[страница 31, 35] :[стр. 137-139]
  		пропоксилати	R−O−(CH 2 CH(CH 3)O) n H	пропилей оксид
  		бутоксилати	R−O−(CH 2 CH(C 2 H 5)O) n H	бутилен оксид
  	Алкилови гликозиди		R−(O−C 6 H 10 O 5) n H	глюкоза	ROH + nC 6 C 12 O 6 → R−(O−C 6 H 10 O 5) n H+nH 2 O Реакцията протича в присъствието на сулфонови киселини при температури до 140°C. Друг вариант е предварителното производство на бутилови етери, последвано от трансестерификация. Броят на гликозидните групи варира от 1 до 3.	:[страница 38] :[страница 149]
  Анионни повърхностноактивни вещества	Карбоксиетоксилати		R−O-(CH 2 CH 2 O) n CH 2 COOH	хлороцетна киселина	RO(CH 2 CH 2 O) n H + ClCH 2 COOH → RO(CH 2 CH 2 O) n CH 2 COOH + HCl Реакцията протича в присъствието на основа; киселината се освобождава чрез подкисляване на водния разтвор и отделяне на водно-солевата фаза.	:[страница 40] :[страница 126-127]
  	Фосфати и полифосфати		ROP(OH)2O; (RO)2P(OH)O	фосфорен (V) оксид	3ROH + P 2 O 5 → ROP(OH) 2 O +(RO) 2 P(OH)O Добавяне на прахообразен фосфорен оксид към безводни алкохоли в безводна среда при 50-70 ° C и енергично разбъркване.	:[страница 54] :[страница 122-123]
  	Сулфосукцинати		ROC(O)CH2CH(SO3Na)COOH; ROC(O)CH2CH(SO3Na)COOR	малеинов анхидрид, натриев сулфит	ROH + (COCH=CHCO)O → ROC(O)CH=CHCOOH ROC(O)CH=CHCOOH + Na 2 SO 3 → ROC(O)CH 2 CH(SO 3 Na)COONa Естерификация на алкохоли с малинов анхидрид (T до 100 °C) и допълнително добавяне към натриев сулфитен етер при нагряване.	:[страница 52-53]
  	Алкилови сулфати		R−O−SO 3 H	сярна киселина, серен (VI) оксид, хлорсулфонова киселина	ROH + SO 3 → ROSO 3 H Директно сулфониране на алкохоли с последваща неутрализация на разтвора с алкали.	:[страница 55-56]
  	Алкил етер сулфати		R−(CH 2 CH 2 O) n OSO 3 H

  При производството на ПАВ се използват и някои други алкохоли: глицерин (естери с мастни киселини – емулгатори), сорбитол (сорбитани), моноетаноламин и диетаноламин (алканоламиди).

  Ефект на повърхностноактивните вещества върху компонентите на околната среда

  Повърхностно активните вещества се разделят на такива, които бързо се разпадат заобикаляща средаи такива, които не се разрушават и могат да се натрупват в организмите в недопустими концентрации. Едно от основните отрицателни ефекти на повърхностноактивните вещества в околната среда е намаляването на повърхностното напрежение. Например в океана промяната в повърхностното напрежение води до намаляване на скоростта на задържане на CO 2 и кислород във водната маса. Само няколко повърхностно активни вещества се считат за безопасни (алкилполиглюкозиди), тъй като техните продукти на разграждане са въглехидрати. Въпреки това, когато повърхностноактивните вещества се адсорбират върху повърхността на частиците почва/пясък, степента/скоростта на тяхното разграждане намалява многократно. Тъй като почти всички повърхностноактивни вещества, използвани в промишлеността и домакинствата, имат положителна адсорбция върху частици пръст, пясък, глина, при нормални условия те могат да освободят (десорбират) йони на тежки метали, задържани от тези частици, и по този начин да увеличат риска от попадане на тези вещества в човешкия организъм .

  Повърхностно активните вещества (ПАВ) са химически вещества, които са в състояние да се концентрират на фазовите граници и да намалят повърхностното (междуфазово) напрежение. Повърхностноактивните вещества се използват във фармацевтични и козметични продукти, в производството на шампоани и пеночистители.

  Химическа структура на ПАВ

  Молекулата на повърхностно активното вещество се състои от хидрофобен въглеводороден радикал и хидрофилна полярна (функционална) група, т.е. Молекулата е дифилна, в резултат на което има висок адсорбционен капацитет. Например, в емулсия вода/масло, на границата, хидрофилната група на молекулата на повърхностно активното вещество е ориентирана към водата, а въглеводородната част към маслото. И междуфазното напрежение намалява, което осигурява стабилизирането на маслените капки във водата.

  Детергентният ефект на повърхностноактивните вещества се основава на факта, че повърхностно активните съставки на лосиони, шампоани и сапуни се адсорбират върху повърхността на замърсители като мазнини и твърди частици, обгръщат ги и улесняват прехвърлянето им в измиващия разтвор. Повърхностно активните вещества улесняват разпространението на вода или продукти на тяхна основа по повърхността на кожата, като намаляват напрежението на повърхността.

  Видове повърхностноактивни вещества

  Класификацията на повърхностноактивните вещества се основава на разделението в зависимост от естеството на полярната група: нейонни, които не се дисоциират на йони във вода, и йонни, които в зависимост от заряда, образуван по време на дисоциацията на йона във вода, се разделят на: анионни, катионни, амфотерни.

  Анионните повърхностно активни вещества, когато се разтворят във вода, образуват отрицателно заредени йони с дълга въглеводородна верига (органични аниони) и правилен катион. Анионните повърхностно активни емулгатори са много ефективни:

  • при създаване на емулсии масло/вода;
  • при диспергиране на редица прахообразни материали;
  • когато се използва в пяна перилни препаратиза осигуряване на силно разпенване в твърда вода.

  Пример за анионно повърхностноактивно вещество, което често се използва в козметични състави, особено в детергенти, е натриевият лаурил етокси сулфат (INCI номенклатура „натриев лаурет сулфат“). Получава се чрез сулфатиране на наситени или ненаситени първични висши алкохоли, последвано от неутрализация с натриева основа, амоняк или триетаноламин. Често се произвежда под формата на паста, съдържаща до 70% от основното вещество.

  Катионните повърхностно активни вещества, когато се разтворят във вода, образуват положително заредени йони (органични катиони) и анион с ниско молекулно тегло. Катионните повърхностноактивни вещества включват соли на мастни амини и кватернерни амониеви основи. Катионните емулгатори, в сравнение с анионните, са по-малко ефективни, тъй като намаляват повърхностното напрежение в по-малка степен. Но те проявяват бактерицидна активност чрез взаимодействие с бактериални клетъчни протеини. Катионните повърхностноактивни вещества се използват активно в продуктите за грижа за косата (шампоани, балсами, балсами за коса). Алифатните катионни повърхностно активни вещества с една и две въглеводородни опашки са добри антистатични агенти и се използват в козметиката за коса.

  Амфотерните повърхностно активни вещества, в зависимост от pH на средата, се държат в алкална средакато анионни или в кисела среда като катионни. Техните молекули съдържат функционални групи, които могат да имат както отрицателни, така и положителни заряди. Такива повърхностноактивни вещества са добре съвместими с катионни и анионни. Амфотерните повърхностноактивни вещества имат дерматологично нежен ефект върху кожата, така че често се използват в бебешки шампоани „без сълзи“ и продукти за чувствителна кожа. Например, в комбинация с анионното повърхностно активно вещество натриев лаурил сулфат, той почти напълно омекотява дерматологичната му грубост. Амфотерните повърхностноактивни вещества имат добри пенообразуващи свойства.

  Бетаините са един от видовете амфотерни повърхностноактивни вещества. Принадлежат към меките и силно пенливи ПАВ. Амфотерното повърхностно активно вещество кокамидопропил бетаин (Dechiton/Betadet) се включва в козметиката при производството на шампоани, гелове и крем-гелове, течен сапун и почистващи пяни за баня. Това повърхностно активно вещество насърчава съвместимостта на козметичния продукт с кожата, като същевременно подобрява вискозитета и разпенването на този продукт. По този начин Dechiton, особено в детските пенообразуващи продукти, е омекотяващ компонент и допринася за безопасността при използване на перилния препарат.

  Нейонните (нейонни) повърхностно активни вещества са повърхностноактивни вещества, които не образуват йони, когато се разтварят във вода. Те, в сравнение с анионните, имайки по-слаба пенообразуваща способност, имат по-щадящ ефект върху кожата. Такива повърхностноактивни вещества често се използват като емулгатори, диспергатори, солюбилизатори, а също и като помощни повърхностноактивни вещества, стабилизатори на пяна, омокрящи агенти и др. Пример за нейонно повърхностно активно вещество са диетаноламидите на мастни киселини. Използва се в производството на шампоани и перилни препарати на пяна в количества до 3% като суперомазняваща добавка, стабилизатор на пяна и сгъстител.

  В шампоаните Руско производствоза постигане на необходимите потребителски свойства и подобряване на качеството се използват различни комбинацииПовърхностноактивни вещества в зависимост от предназначението на козметичния продукт.

  Повърхностноактивните вещества, използвани в козметичната промишленост, трябва да отговарят на Единните санитарно-епидемиологични и хигиенни изисквания за продуктите, подлежащи на санитарно-епидемиологично наблюдение (контрол).

  Предимства на използването на повърхностно активни вещества:

  • водят до стабилизиране дисперсна системаправят невъзможно слепването и коагулацията на частици от дисперсната фаза;
  • улесняват процеса на диспергиране и получаване на козметични състави;
  • подобрява омокряемостта и разнасяемостта на козметичните вещества върху кожата;
  • осигуряват стабилност на обратните емулсии;
  • в състава на пенообразуващите препарати, подобряват пенообразуването им и повишават стабилността на пяната при използване.

  Литература

  Повърхностно активни вещества и състави. Справочник. Под редакцията на М. Ю. Плетньов 2002. – С. 40-44.

  Основи на козметичната химия. Основни разпоредби и съвременни съставки. Изд. Пучкова Т.В. 2011, стр.122-133.

  за няколко порядъци по-високи, отколкото в обема на течността, следователно, дори и с незначително съдържание във вода (0,01-0,1% от теглото), повърхностноактивните вещества могат да намалят повърхностно напрежениевода на границата с въздух от 72,8 10 -3 до 25·10 -3 J/m 2, т.е. почти доповърхностно напрежениевъглеводородни течности. Подобно явление се случва и на границата воден разтворПовърхностно активното вещество е въглеводородна течност, която създава предпоставки за образуване на емулсии.

  Основен количествени характеристикиПовърхностно активното вещество е способността на веществото да редуцира повърхностно напрежениена границата е производната на повърхностното напрежение по отношение на концентрацията на повърхностно активното вещество, когато C клони към нула.

  Повърхностноактивните вещества могат да присъстват в течната фаза
  - или под формата на отделни молекули (истински разтворими повърхностно активни вещества),
  -или се комбинират в групи от няколко десетки молекули - Ограничителната концентрация на повърхностноактивно вещество в разтвор, при която започва образуването на мицели, се нарича ).

  Структура на повърхностно активното вещество

  По правило повърхностноактивните вещества са органични съединения, които имат амфифилна структура, тоест техните молекули съдържат полярна част, хидрофилен компонент (функционални групи -OH, -COOH, -SOOOH, -O- и др., или по-често техните соли -ONa, -COONa, -SOOONa и др. .) и неполярна (въглеводородна) част, хидрофобен компонент. Пример за повърхностно активно вещество е обикновеният сапун (смес от натриеви соли на мастни карбоксилни киселини - олеат, натриев стеарат и др.) и СМС(синтетични детергенти), както и алкохоли, карбоксилни киселини , амини и др.

  Класификация на ПАВ

  • Йонни повърхностноактивни вещества
    • Катионни повърхностноактивни вещества
    • Анионни повърхностноактивни вещества
    • Амфотерни
  • Нейонни повърхностноактивни вещества
    • Алкилполиглюкозиди
    • Алкилполиетоксилати

  
  Анионни повърхностноактивни вещества
  - съдържат една или повече полярни групи в молекулата и се дисоциират на воден разтворс образуването на дълговерижни аниони, които определят тяхната повърхностна активност. Тези групи са: COOH(M), OSO 2OH(M),SO3 H(M), където M е метал (едно-, дву- или тривалентен). Хидрофобната част на молекулата обикновено е представена от наситени или ненаситени алифатни вериги или алкилароматни радикали.

  В анионните повърхностноактивни вещества катионът може не само метал, но и органична основа. Това често е ди- или триетаноламин. Повърхностната активност започва да се проявява по дължината на въглеводородната хидрофобна верига С 8 и с увеличаване на дължината на веригата се увеличава, докато повърхностно активното вещество напълно загуби своята разтворимост във вода. В зависимост от структурата на междинните функционални групи и хидрофилността на полярната част на молекулата, дължината на въглеводородната част може да достигне до C 18 .
  
  Катионни повърхностноактивни вещества
  - дисоциират във воден разтвор, за да образуват повърхностно активен катион с дълга хидрофобна верига и анион (обикновено халогенид, понякога анион на сярна или фосфорна киселина).

  Сред катионните повърхностно активни вещества преобладават азотсъдържащите съединения; използват се и вещества, които не съдържат азот: сулфониум +Х- и сулфоксоний +Х- съединения, фосфоний +Х-, арсониум +Х-, йодоний.

  Катионните повърхностноактивни вещества намаляват повърхностното напрежение по-малко от анионните повърхностноактивни вещества, но те химически взаимодействат с повърхността на адсорбента, например. с клетъчните протеини на бактериите, предизвиквайки бактерициден ефект.

  Амфолитични повърхностноактивни вещества
  – в зависимост от стойността на рН проявяват свойствата на катионни или анионни ПАВ.

  Молекулата съдържа хидрофилен радикал и хидрофобна част, която може да бъде протонен акцептор или донор, в зависимост от pH на разтвора. Обикновено тези повърхностноактивни вещества включват една или повече основни и киселинни групи и могат също да съдържат нейонна полигликолова група. При определени стойности на pH, т.нар изоелектрична точка, повърхностноактивните вещества съществуват под формата на цвитериони. Йонизационните константи на киселинни и основни групи на наистина разтворими амфотерни повърхностноактивни вещества са много ниски, но катион-ориентираните и анион-ориентираните цвитериони са най-често срещани. Катионната група обикновено е първична, вторична или третична амониева група, пиридинов или имидазолинов остатък. Вместо N м.б. атоми S, P, As и др. Анионните групи са карбоксилни, сулфонатни, сулфоестерни или фосфатни групи.
  
  Нейонни PAs
  – високомолекулни съединения, които не образуват йони във воден разтвор.

  Разтворимостта им се дължи на наличието в молекулите на хидрофилни етерни и хидроксилни групи, най-често полиетиленгликоловата верига. При разтваряне се образуват хидрати поради образуването водородна връзкамежду кислородните атоми на остатъка от полиетилен гликол и водните молекули. Поради разкъсването на водородната връзка с повишаване на температурата, разтворимостта на нейонните повърхностно активни вещества намалява, така че за тях точката на помътняване е на върха. Температурната граница на мицелизация е важен показател. Много съединения, съдържащи подвижен Н атом (киселини, алкохоли, феноли, амини), реагирайки с етиленов оксид, образуват нейонни повърхностноактивни вещества RO (C2H4O)nH. Полярността на една оксиетиленова група е значително по-малка от полярността на която и да е киселинна група в анионните повърхностно активни вещества. Следователно, за да се придаде необходимата хидрофилност и стойност на HLB на една молекула, в зависимост от хидрофобния радикал, са необходими от 7 до 50 оксиетиленови групи. Особеностнейоногенни ПАВ - течно състояние и слабо пенообразуване във водни разтвори.

  Нейонните повърхностноактивни вещества се комбинират добре с други повърхностноактивни вещества и често се включват във формулировки
  

  Благодарение на своите миещи, омокрящи, емулгиращи, диспергиращи и други ценни свойства, повърхностноактивните вещества се използват широко в производството на детергенти и почистващи продукти, козметика и фармацевтични продукти. латекси, каучук. полимери, химически продукти за растителна защита, текстил, кожа и хартия, строителни материали, инхибитори на корозия, по време на производство на нефт, транспортиране и рафиниране и др. Повечето повърхностноактивни вещества се използват за производството на синтетични детергенти (SDC).

  Повърхностноактивните вещества имат относително ниска токсичност за хора и животни. Според степента на повишаване на токсичността повърхностноактивните вещества могат да бъдат разпределени в следния ред: нейонни, анионни, катионни. Когато са изложени на кожата и лигавиците, синтетичните повърхностно активни вещества могат да проявят дразнещи и резорбтивни ефекти. Установено е, че съставите от анионни и нейонни съединения имат по-слабо изразен биологичен и токсичен ефект. Нейонните повърхностноактивни вещества намаляват адсорбцията на анионни вещества и само в големи дози могат да имат увреждащ ефект върху кожата. Най-голямата опасност за хората от повърхностноактивните вещества и препаратите, базирани на тях, е техният сенсибилизиращ ефект и способността да предизвикват алергични реакции. Сенсибилизацията може да възникне по всеки път на навлизане на повърхностноактивни вещества в тялото.

  
  Източници на ПАВ във водната среда

  IN водни телаПовърхностноактивните вещества идват в значителни количества от домакинството (използване на синтетични детергенти в ежедневието) и промишлеността отпадъчни води(текстилна, петролна, химическа промишленост, производство на синтетичен каучук), както и с отток от земеделски земи (включени в инсектициди, фунгициди, хербициди и дефолианти като емулгатори).
  

  
  

  
  Приложение на повърхностно активни вещества (ПАВ)

  Повърхностноактивните вещества се използват широко в промишлеността, в селско стопанство, медицина и бита. Световното производство на повърхностно активни вещества нараства всяка година, а делът на нейонните вещества в общата продукция непрекъснато нараства. Всички видове повърхностноактивни вещества се използват широко в производството и използването на синтетични полимери. Най-важната област на потребление на мицелообразуващи повърхностноактивни вещества е производството на полимери чрез емулсионна полимеризация. Технологичните и физикохимичните свойства на получените латекси до голяма степен зависят от вида и концентрацията на избраните ПАВ (емулгатори). Повърхностно активните вещества се използват и при суспензионна полимеризация. Обикновено се използват повърхностно активни вещества с високо молекулно тегло - водоразтворими полимери (воловинилов алкохол, целулозни производни, растителни лепила и др.). Чрез смесване на лакове или течни състави от маслена смола с вода в присъствието на емулгатори се получават емулсии, които се използват в производството на пластмаси, заместители на кожа, нетъкан материал, импрегнирани тъкани, бои на водна основа и др. Високомолекулни водоразтворими повърхностноактивни вещества, в допълнение към това, че се използват в гореспоменатите технологии. процеси, използвани като флокуланти при различни видове пречистване на вода. С тяхна помощ от отпадъчни води, както и от пия водаотстранете суспендирани замърсители.
  

  Информацията е взета от следните източници:

  1) www.wikipedia.org

  3) www.hydrodynamictechnology.com

  Нейонни повърхностноактивни вещества

  Съединения, които се разтварят във вода, без да образуват йони, се наричат ​​нейонни. Тяхната група е представена от полигликолови и полигликоленови етери на мастни алкохоли (например фацетензид - динатриев лауретсулфосукцинат - течна течност, състояща се от лимонена киселина и мастни алкохоли). Нейонните ПАВ се получават чрез етоксилиране на растителни масла (рициново, пшеничен зародиш, ленено, сусамово, какаово, невен, магданоз, ориз, жълт кантарион). Нейонните повърхностно активни вещества съществуват само в течна или пастообразна форма и следователно не могат да се съдържат в твърди детергенти (сапуни, прахове).

  Водни разтвори естеримастните киселини са диспергиращ се мицеларен разтвор, който често се нарича „умен сапун“, защото емулгира мръсотията и мазнините, като ги отстранява от повърхността на кожата и косата, без да уврежда защитната мантия.

  Свойства на нейоногенните ПАВ

  Този тип ПАВ прави препарата мек, безопасен и екологично чист (биоразградимостта на нейонните ПАВ е 100%). Те стабилизират сапунената пяна, имат леки сгъстяващи свойства, имат брадикиназен и полиращ ефект, възстановяват външните слоеве на епидермиса и косъма и подпомагат активирането на действието на лечебните добавки на почистващия продукт.

  Това е най-обещаващият и най-бързият развиващ се класПовърхностно активно вещество Най-малко 80-90% от такива повърхностноактивни вещества се получават чрез добавяне на етиленов оксид към алкохоли, алкилфеноли, карбонати, амини и други съединения с реактивни водородни атоми. Полиоксиетиленовите етери на алкилфенолите са най-многобройната и широко разпространена група нейонни повърхностно активни вещества, включваща повече от сто търговски наименования, най-известните лекарства са OP-4, OP-7 и OP-10. Типични суровини са октил-, йонил- и додецилфеноли; кр. Освен това се използват крезоли, крезолова киселина, β-нафтол и др. Ако в реакцията се включи отделен алкилфенол, крайният продукт е смес от повърхностноактивни вещества с обща формула RC6H4O(CH2O) mH, където m е степента. на оксиетилиране, в зависимост от моларното съотношение на изходните компоненти.

  Всички повърхностно активни вещества. могат да бъдат разделени на две категории според вида на системите, които образуват при взаимодействие с разтворима среда. Една категория включва мицелообразуващи повърхностно активни вещества. в., към другата - не образува мицели. В разтвори на мицелообразуващи повърхностноактивни вещества c. Над критичната мицелна концентрация (CMC) се появяват колоидни частици (мицели), състоящи се от десетки или стотици молекули (йони). Мицелите обратимо се разпадат на отделни молекули или йони, когато разтворът (по-точно колоидна дисперсия) се разреди до концентрация под CMC.

  По този начин, разтвори на мицелообразуващи повърхностно активни вещества. заемат междинно положение между истински (молекулни) и колоидни разтвори, поради което често се наричат ​​полуколоидни системи. Мицелообразуващите повърхностно активни вещества включват всички детергенти, емулгатори, омокрящи агенти, дисперсанти и др.

  Удобно е да се оцени повърхностната активност чрез най-голямото намаление на повърхностното напрежение, разделено на съответната концентрация - CMC в случай на мицелообразуващи повърхностноактивни вещества. Повърхностната активност е обратно пропорционална на CMC:

  Образуването на мицели става в тесен концентрационен диапазон, който става по-тесен и по-дефиниран с удължаването на хидрофобните радикали.

  Най-простите мицели на типичните полуколоидни повърхностно активни вещества, напр. соли мазни такива, при концентрации не много по-високи от CMC, имат сфероидна форма.

  С увеличаване на концентрацията на повърхностно активното вещество, анизометричните мицели са придружени от рязко увеличаване на структурния вискозитет, което води в някои случаи до желиране, т.е. пълна загуба на течливост.

  Действие на детергентите. Сапунът е известен от хиляди години, но едва сравнително наскоро химиците разбраха защо има почистващи свойства. Механизмът за отстраняване на мръсотия е по същество еднакъв за сапун и синтетични детергенти. Нека го разгледаме на примера с готварска сол, обикновен сапун и натриев алкилбензенсулфонат, един от първите синтетични детергенти.

  При разтваряне във вода солдисоциира на положително заредени натриеви йони и отрицателно заредени хлоридни йони. Сапун, т.е. Натриевият стеарат (I), подобни вещества, както и натриевият алкилбензенсулфонат (II) се държат по подобен начин: те образуват положително заредени натриеви йони, но техните отрицателни йони, за разлика от хлоридния йон, се състоят от около петдесет атома.

  Сапунът (I) може да бъде представен с формулата Na+ и C17H35COO-, където 17 въглеродни атома с водородни атоми, свързани с тях, са удължени в извита верига. Натриевият алкилбензенсулфонат (Na+ C12H25C6H4SO3-) има приблизително еднакъв брой въглеродни и водородни атоми. Те обаче не са разположени под формата на виеща се верига, както при сапуна, а под формата на разклонена структура. Значението на тази разлика ще стане ясно по-късно. За почистващия ефект е важно въглеводородната част на отрицателния йон да е неразтворима във вода. Въпреки това, той е разтворим в мазнини и масла и благодарение на мазнините мръсотията полепва по нещата; и ако повърхността е напълно без мазнини, мръсотията не се задържа върху нея.

  Отрицателните йони (аниони) на сапуна и алкилбензенсулфоната са склонни да се концентрират на границата вода-мазнина. Водоразтворимият отрицателно зареден край остава във водата, докато въглеводородната част е потопена в мазнината. За да бъде интерфейсът възможно най-голям, мазнините трябва да присъстват под формата на малки капчици. В резултат на това се образува емулсия - суспензия от капчици мазнина (масло) във вода (III).

  Ако има слой мазнина върху твърда повърхност, тогава при контакт с вода, съдържаща препарат, мазнината напуска повърхността и преминава във водата под формата на малки капчици. Анионите на сапуна и алкилбензенсулфоната се намират в единия край във вода, а в другия в мазнини. Мръсотията, задържана от мазнината, се отстранява чрез изплакване. Така че в опростена форма можете да си представите ефекта на перилните препарати.

  Всяко вещество, което има тенденция да се събира на границата масло-вода, се нарича повърхностно активно вещество. Всички повърхностноактивни вещества са емулгатори, защото насърчават образуването на емулсия масло във вода, т.е. “смесване” на масло и вода; всички те имат почистващи свойства и образуват пяна - все пак пяната е като емулсия от въздушни мехурчета във вода. Но не всички от тези свойства са изразени еднакво. Има повърхностноактивни вещества, които образуват много пяна, но са слаби почистващи препарати; Има и такива, които почти не се пенят, но са отлични препарати. Синтетичните детергенти са синтетични повърхностноактивни вещества с особено висока почистваща способност. В индустрията терминът "синтетичен детергент" обикновено означава състав, включващ повърхностно активно вещество, избелващи средства и други добавки.

  Сапуни, алкилбензенсулфонати и много други детергенти, при които анионът е разтворим в мазнини, се наричат ​​анионни. Има и повърхностноактивни вещества, в които катионът е мастноразтворим. Те се наричат ​​катионни. Типичен катионен детергент, алкилдиметилбензиламониев (IV) хлорид е кватернерна амониева сол, съдържаща азот, свързан с четири групи. Хлоридният анион винаги остава във водата, поради което се нарича хидрофилен; въглеводородните групи, свързани с положително зареден азот, са липофилни. Една от тези групи, C14H29, е подобна на дългата въглеводородна верига в сапуна и алкилбензенсулфоната, но е свързана с положителен йон. Такива вещества се наричат ​​„обратни сапуни“. Някои от катионните детергенти имат силно антимикробно действие; Използват се в перилни препарати, предназначени не само за пране, но и за дезинфекция. Въпреки това, ако те причиняват дразнене на очите, тогава, когато се използват в аерозолни формулировки, този факт трябва да бъде отразен в инструкциите на етикета.

  Друг вид детергенти са нейонните детергенти. Мастноразтворимата група в детергента (V) е нещо като мастноразтворимите групи в алкилбензенсулфонатите и сапуните, а останалата част е дълга верига, съдържаща много кислородни атоми и ОН група в края, които са хидрофилни. Обикновено нейонните синтетични детергенти показват висока почистваща способност, но слабо образуват пяна.

  Повърхностно активните вещества (Синтетични повърхностноактивни вещества) са голяма група съединения, различни по структура, принадлежащи към различни класове. Тези вещества могат да се адсорбират на границата и в резултат да намалят повърхностната енергия (повърхностно напрежение). В зависимост от свойствата, които повърхностно активните вещества проявяват при разтваряне във вода, те се разделят на анионни вещества (активната част е анион), катионни вещества (активната част на молекулите е катион), амфолитични и нейонни, които не се йонизират при всичко.

  Не е тайна, че основните активни компоненти на праховете за пране са повърхностно активни вещества (ПАВ). Всъщност тези активни химични съединенияПопадайки в организма, те разрушават живите клетки, като нарушават най-важните биохимични процеси.

  В синтетиката ли е бъдещето? Явно да. В потвърждение на това повърхностноактивните вещества все повече се подобряват, има така наречените нейоногенни повърхностноактивни вещества, чиято биоразградимост достига 100%. Те са по-ефективни, когато ниски температури, което е важно за нежните режими на пране. Тъй като много изкуствени влакна не могат да издържат на високи температури. Освен това измиването в повече студена водаспестява енергийни ресурси, което е по-важно всеки ден. За съжаление, повечето нейонни повърхностноактивни вещества са течни или пастообразни и затова се използват в течни и пастообразни детергенти. Нейонните повърхностноактивни вещества се въвеждат в прахообразни SMS под формата на добавки от 2-6% тегл. Важно предимство на синтетичните повърхностноактивни вещества е, че те не образуват калциеви и магнезиеви соли, които са слабо разтворими във вода. Това означава, че се перат еднакво добре както в мека, така и в твърда вода. Концентрацията на синтетични детергенти, дори в мека вода, може да бъде много по-ниска от сапуна, произведен от естествени мазнини.

  Вероятно най-познатите домакински химически продукти са синтетичните перилни препарати. През 1970 г. за първи път в световен мащаб са произведени повече синтетични детергенти (SDC) от обикновените естествени сапуни. Всяка година производството му намалява, докато производството на SMS непрекъснато се увеличава.

  Например в нашата страна динамиката на растеж на производството на SMS може да се покаже със следните данни: през 1965 г. са произведени 106 хил. тона, през 1970 г. - 470 хил. тона, а през 1975 г. ще бъдат произведени почти един милион тона.

  Защо производството на естествен, здрав сапун, служил вярно на хората дълги години, пада толкова ниско? Оказва се, че той има много недостатъци.

  Първо, сапунът, който е сол на слаба органична киселина (по-точно сол, образувана от смес от три киселини - палмитинова, маргаринова и стеаринова) и силна основа - натриев хидроксид, се хидролизира във вода: тя (т.е. се разгражда от него) в киселина и основа. Киселината реагира със соли на твърдост и образува нови, вече неразтворими във вода соли, които изпадат под формата на лепкава бяла маса върху дрехите, косата и др. Това не особено приятно явление е добре познато на всеки, който се е опитвал да мие или да се мие в твърда вода.

  Друг продукт на хидролиза - алкал - разрушава кожата (обезмаслява я, води до сухота и образуване на болезнени пукнатини) и намалява здравината на влакната, които изграждат различни тъкани. Полиамидни влакна (найлон, найлон, перлон). се унищожават от сапун особено интензивно.

  Второ, сапунът е сравнително скъп продукт, тъй като производството му изисква хранителни суровини - растителни или животински мазнини.

  Има и други, по-малко значими недостатъци на това вещество, което доскоро беше напълно незаменимо в ежедневието.

  За разлика от естествения сапун, синтетичните препарати имат несъмнени предимства: по-голяма почистваща сила, хигиеничност и ефективност.

  Сега на международния пазар се предлагат около 500 вида синтетични детергенти, произведени под формата на прахове, гранули, люспи, пасти и течности.

  Производството на SMS има голям икономически ефект. Експериментите показват, че един тон синтетични перилни препарати замества 1,8 тона 40% сапун за пране, произведен от ценни хранителни суровини. Изчислено е, че един тон SMS спестява 750 кг растителни мазнини за хранително-вкусовата промишленост.

  Използването на SMS в домакинството ви позволява да намалите разходите за труд по време на ръчно и машинно пране с 15-20%* В същото време здравината и оригиналните потребителски свойства на тъканта (белота, яркост на цвета, еластичност) се запазват много по-добре, отколкото при използване на обикновен сапун за пране.

  Трябва да се каже, че SMS не са предназначени само за пране на дрехи. Има специални продукти за пране и почистване на различни предмети от бита, синтетични тоалетни сапуни, шампоани за коса, добавки за пяна за баня, които съдържат биостимуланти, които имат тонизиращ ефект върху тялото.

  Основният компонент на всички тези продукти е синтетично повърхностно активно вещество (ПАВ), чиято роля е същата като тази на органичните соли в обикновения сапун.

  Химиците обаче отдавна знаят, че едно отделно вещество, колкото и универсално да е то, не може да удовлетвори всички изисквания, поставени пред него. Малки добавки от други съпътстващи вещества помагат да се открият много полезни качества в това основно вещество. Ето защо всички съвременни SMS не са отделни повърхностноактивни вещества, а състави, които могат да включват избелващи средства, аромати, регулатори на пяната, биологично активни вещества и други компоненти.

  Вторият най-важен компонент на съвременните синтетични детергенти са кондензираните или полимерни фосфати (полифосфати). Тези вещества имат редица полезни свойства: образуват водоразтворими комплекси с метални йони, присъстващи във водата, което предотвратява възможността за появата на неразтворими минерални соли, които възникват при пране с обикновен сапун; повишават почистващата активност на повърхностноактивните вещества; предотвратява обратното утаяване на суспендирани частици мръсотия върху измитата повърхност; евтини за производство.

  Всички тези свойства на полифосфатите позволяват да се намали съдържанието на по-скъпия основен компонент, повърхностно активно вещество, в SMS.

  По правило всеки синтетичен перилен препарат съдържа аромат - вещество с приятна миризма, което се пренася върху прането при използване на SMS.

  Почти всички SMC съдържат вещество, наречено натриева карбоксиметилцелулоза. Това е високомолекулен синтетичен продукт, разтворим във вода. Основното му предназначение е да бъде наред с фосфатите антирезорбтив, т.е. предотвратяват утаяването на мръсотия върху вече измити влакна.

  Повечето от тях имат редица предимства пред сапуна, който отдавна се използва за тази цел. Например повърхностноактивните вещества се разтварят добре и се пенят дори в твърда вода. Калиеви и магнезиеви соли, образувани в твърда вода, не нарушават почистващия ефект на повърхностноактивните вещества и не образуват бяло покритие върху косата.

  Основните активни съставки на всички прахове за пране, т.нар. Повърхностно активните вещества (ПАВ) са изключително активни химични съединения. Имайки известен химичен афинитет към определени компоненти на мембраните на човешки и животински клетки, повърхностноактивните вещества, когато навлизат в тялото, се натрупват върху клетъчните мембрани, покривайки повърхността им с тънък слой и при определена концентрация могат да причинят нарушаване на най-важните биохимични процеси, протичащи в тях, нарушават функцията и целостта на самите клетки.

  В експерименти върху животни учените са установили, че повърхностно активните вещества значително променят интензивността на окислително-възстановителните реакции, влияят на активността на редица важни ензими и нарушават метаболизма на протеини, въглехидрати и мазнини. Анионите на ПАВ са особено агресивни в действията си. Те могат да причинят тежки нарушения на имунитета, развитие на алергии, увреждане на мозъка, черния дроб, бъбреците и белите дробове. Това е една от причините западноевропейските страни да наложат строги ограничения върху употребата на а-повърхностно активни вещества (анионни повърхностноактивни вещества) във формулите на перилни препарати. В най-добрия случай тяхното съдържание не трябва да надвишава 2-7%. На Запад преди повече от 10 години спряха да използват прахове, съдържащи фосфатни добавки в ежедневието. На пазарите в Германия, Италия, Австрия, Холандия и Норвегия се продават само перилни препарати без фосфати. В Германия използването на фосфатни прахове е забранено от федералния закон. В други страни, като Франция, Великобритания, Испания, в съответствие с правителствени решения, съдържанието на фосфат в SMS е строго регулирано (не повече от 12%).

  Наличието на фосфатни добавки в праховете води до значително повишаване на токсичните свойства на a-повърхностноактивните вещества. От една страна, тези добавки създават условия за по-интензивно проникване на a-повърхностно активни вещества през непокътната кожа, насърчават повишеното обезмасляване на кожата, по-активното разрушаване на клетъчните мембрани и рязко намаляват бариерната функция на кожата. Повърхностноактивните вещества проникват в микросъдовете на кожата, абсорбират се в кръвта и се разпространяват в тялото. Това води до промяна физични и химични свойствасамата кръв и нарушен имунитет. α-повърхностноактивните вещества имат способността да се натрупват в органите. Например 1,9% от общото количество a-повърхностно активни вещества, които влизат в контакт с незащитена кожа, се отлагат в мозъка, 0,6% се отлагат в черния дроб и т.н. Те действат като отрови: в белите дробове причиняват хиперемия, емфизем, в черния дроб увреждат клетъчната функция, което води до повишаване на холестерола и засилва явленията на атеросклероза в съдовете на сърцето и мозъка, нарушава предаването на нервните импулси. в централната и периферната нервна система.

  Но това не изчерпва вредното въздействие на фосфатите – те представляват голяма заплаха за околната среда. Когато фосфатите попаднат във водни обекти след измиване заедно с отпадъчните води, те действат като торове. „Реколтата“ от водорасли в резервоарите започва да расте със скокове и граници. Водораслите, когато се разлагат, се освобождават в огромни количестваметан, амоняк, сероводород, които унищожават целия живот във водата. Обрастването на водните обекти и запушването на бавно течащите води води до груби нарушения на екосистемите на водните обекти, влошаване на обмена на кислород в хидросферата и създава трудности при осигуряването на населението с питейна вода. Също поради тази причина използването на фосфатни SMS е законово забранено в много страни.

  Традиционен недостатък на ПАВ е грубостта, която се изразява в дразнене на кожата, сухота и дискомфорт след използване на шампоан или душ гел.

  Кожата на ръцете, влизайки в контакт с активни химични разтвори на прахове за пране, става основен проводник за проникване на опасни химични агенти в човешкото тяло. А-повърхностноактивните вещества активно проникват дори в непокътнатата кожа на ръцете и с помощта на фосфати, ензими и хлор интензивно я дезинфекцират. Възстановяването на нормалното съдържание на мазнини и влажност на кожата става не по-рано от 3-4 часа, а при многократна употреба, поради натрупване на вредния ефект, липсата на мастна обвивка на кожата се усеща в рамките на два дни. Намаляват се бариерните функции на кожата и се създават условия за интензивно проникване в тялото не само на a-повърхностноактивни вещества, но и на всякакви токсични съединения - бактериологични токсини, тежки металии др. След няколко измивания с фосфатни прахове често се развива възпаление на кожата - дерматит. Пуска се конвейерът на патологичните имунни реакции.