Чем обусловлено явление солюбилизации

Солюбилизация в растворах коллоидных ПАВ

Устойчивость растворов коллоидных ПАВ

Все мицеллы окружены сальватными оболочками. Это предохраняет мицеллы от слипания, т.е. обеспечивает их агрегативную устойчивость без стабилиза­тора. Если молекулы ПАВ содержат ионогенные группы, то в воде благодаря их дис­социации на поверхности мицелл возникает двойной электрический слой, кото­рый повышает устойчивость системы благодаря расклинивающему давлению. Такие устойчивые системы образует мыло в воде.

Если вещество нерастворимо в каком – либо растворителе, например, масло в воде, оно может растворяться в растворе коллоидного ПАВ (в мыльном растворе). Явление растворе­ния веществ в мицеллах ПАВ называется солюбилизацией.

В водных растворах ПАВ солюбилизируются вещества, практически нерастворимые в воде, например, углеводороды – бензол, гексан, красители, жиры. Эти неполярные вещества – солюбилизаты, вводимые в водный раствор ПАВ, входят в состав мицелл и растворяются в ее неполярном ядре.

В растворах ПАВ в органических растворителях, в которых образуются обрат­ные мицеллы, солюбилизируются полярные жидкости, например, вода. В этом случае солюбилизация обусловлена растворением полярных веществ в ядрах мицелл, состоящих из полярных частей молекул ПАВ.

Интересна солюбилизация в водных растворах фосфолипидов. Фосфолипиды являются сложными эфирами фосфатидных кислот и аминоспиртов образуют лиофильные коллоидные растворы.

– для пролонгирования действия лекарственных средств;

– для целенаправленной доставки лекарств к какому-либо органу;

– в качестве противоядий;

– как модели биомембран для изучения свойств клетки

Тестовые задания для самоконтроля по теме

«Коллоидные ПАВ»

1. Какие из перечисленных веществ являются коллоидными ПАВ:

1)СН₂ – СН – СН₂ 2) C₁₂H₂₅SO₃Na; 3) CH₃CH₂COONa;

ОН ОН ОН

А. Анионными… Б. Катионными… В. Неионогенными…

2. Коллоидные ПАВ образуют растворы:

1) коллоидные; 2) истинные;

3) коллоидные и истинные; 4) не образуют растворов.

3. В истинных водных растворах коллоидные ПАВ находятся в виде отдельных молекул и распределены как:

1) ï ï ï 2) 3)

4. В коллоидных растворах ПАВ после достижения ККМ образуются мицеллы:

1) цилиндрические; 2) пластинчатые;

3) сферические; 4) растет число сферических.

Порядок их образования с увеличением концентрации ПАВ:

А. 1, 2, 3, 4; Б. 3, 4, 1, 2; В. 3, 4, 2, 1; Г. 2, 1, 3, 4.

5. Ядро мицелл коллоидных ПАВ в водных растворах составляют:

1) полярные головки (группы); 2) неполярные радикалы;

3) микрокристалл; 4) вода.

6. С увеличением концентрации мыла поверхностное натяжение воды:

3) сначала уменьшается, затем увеличивается;

4) сначала уменьшается, затем не меняется.

7. Явление растворения веществ в мицеллах ПАВ называется:

1) опалесценцией; 2) коалесценцией; 3) солюбилизацией;

4) тиксотропией; 5) синерезизом.

8. Какое вещество будет растворяться в мицеллах ПАВ в воде:

1) масло; 2) спирт; 3) глицерин.

9. Липосомы – это бислойные сферические мицеллы, образованные природ­ными веществами:

1) белками; 2) фосфолипидами;

3) полисахаридами; 4) нуклеиновыми кислотами.

Глава 4. МИКРОГЕТЕРОГЕННЫЕ И ГРУБОДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ.

Микрогетерогенные системы имеют общие свойства с коллоидными системами:

1. Термодинамически неустойчивы, необходима стабилизация.

2. Методы получения: конденсация и диспергирование.

3. Оптические свойства: светорассеяние (конус Тиндаля).

Вместе с тем для них характерны и свои особенности. И прежде всего от золей они отличаются седименационной неустойчивостью, что приводит к разделению фаз.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

6.9. Солюбилизация

Для водных растворов характерна солюбилизация маслоподобных гидрофобных веществ – углеводородов, дисперсных красителей и др. веществ, которые хорошо растворяются в углеводородных жидкостях и трудно растворяются в воде. Для растворов ПАВ в неполярных растворителях характерна солюбилизация воды и водных растворов различных веществ.

Подобные коллоидные растворы аналогичны высокодисперсным эмульсиям прямого (м/в – «масло в воде») и обратного (в/м – «вода в масле») типов. Однако, в отличие от эмульсий, которые представляют собой грубодисперсные системы с четко выраженной поверхностью раздела фаз, обладают избыточной поверхностной свободной энергией и требуют для своего получения затраты работы, мицеллярные растворы ПАВ с солюбилизированным веществом обладают термодинамической устойчивостью, хотя и являются двухфазными системами.

Следует отметить, что такие системы представляют собой классический пример лиофильных коллоидных систем, которые образуются самопроизвольно, избыток свободной поверхностной энергии в которых столь мал, что поверхность раздела фаз не выражена четко и некоторый рост при образовании мицелл компенсируется изменением энтропии системы.

Практические аспекты применения явления солюбилизации необычайно широки. Здесь можно отметить, что в текстильной промышленности это, прежде всего, повышение растворимости дисперсных и кубовых красителей в воде, что необходимо для качественного осуществления процесса колорирования с применением таких красителей. Особенно важно явление солюбилизации в фармакологии, когда ряд лекарственных веществ переводят именно в солюбилизированное состояние.

Солюбилизация водонерастворимых веществ происходит и в организме человека и многих животных, что обеспечивает транспорт таких веществ по кровеносной системе между различными частями организма.

Рис.2.63. Изотерма солюбилизации красителя оранжевого-ОТ растворами неионогенных ПАВ:

Для описания изотермы солюбилизации Волков предложил уравнение

где S- солюбилизация, выраженная, моль/л; n- средняя солюбилизационная емкость мицелл (число солюбилизированных молекул в одной мицелле); m- число агрегации мицелл (среднее число молекул ПАВ в мицелле).

При n/m = const изотерма принимает линейный вид. Если n/m ¹const, то изотерма солюбилизации отклоняется от линейности.

Молярная солюбилизация изменяется скачкообразно при переходе от одной формы мицелл к другой. Типичная зависимость молярной солюбилизации от концентрации раствора ПАВ приведена на рис. 2.64.

Рис. 2.64. Изотерма молярной солюбилизации (схема)

Отметим, что солюбилизация начинает проявляться только после того, как в растворе ПАВ образуются первые мицеллы. После этого в определенной, подчас узкой, области концентраций молярная солюбилизация растет вследствие того, что в этой области концентраций увеличивается как число мицелл, так и их размер. После завершения формирования сферических мицелл (точка А) молярная солюбилизация остается постоянной вплоть до той концентрации, когда при второй критической концентрации мицеллообразования с_крит2сферические мицеллы не начнут перестраиваться в сфероцилиндрические, у которых солюбилизационная емкость выше, чем у сферических мицелл.

После завершения образования таких мицелл (точка В) их солюбилизационная емкость также остается постоянной в некоторой области концентраций до тех пор, пока эти мицеллы не начнут перестраиваться в ламеллярные при третьей критической концентрации мицеллообразования. В слоистых мицеллах нет предела солюбилизации, так как солюбилизированное вещество располагается между слоями ПАВ в области их углеводородных радикалов, где может располагаться неограниченное количество солюбилизата. Таким образом, измерение солюбилизации и выражение в молярных единицах позволяет определять как первую критическую концентрацию мицеллообразования, так и 2-ю и 3-ю ККМ, характеризующие переход от одной формы мицелл к другой.

Введением в растворы ПАВ различных добавок, способных изменить размер мицелл, например, солей (электролитов), низших и высших спиртов и т.д., можно регулировать солюбилизирующую способность. Введением низших спиртов можно произвести даже инверсию фаз, аналогично тому, как это происходит в эмульсиях. За этим превращением можно наблюдать, измеряя, например, электрическую проводимость растворов ионогенных ПАВ.

Повышение температуры обычно способствует солюбилизации, хотя известны случаи более сложного влияния температуры на солюбилизацию, особенно в растворах неионогенных ПАВ.

Источник

Лекция №10.

План лекции:

Поверхностно-активные вещества получили широкое промышленное распространение. Сокращенно их называют ПАВ. Наличие гидрофильной и олеофильной частей у молекул ПАВ является характерной особенностью их строения.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПАВ

SHAPE \* MERGEFORMAT

а) карбоновые кислоты и их соли;

в) фосфаты, тиосульфаты.

В качестве ПАВ широкое практическое применение находят соли синтетических жирных кислот.

В кислых средах соли карбоновых кислот переходят в слабодиссоциированные и малорастворимые кислоты, что резко снижает эффективность их действия, ухудшает их моющие свойства.

Катионные ПАВ диссоцииируют в воде с образованием поверхностно-активного катиона. К катионным ПАВ относятся соли первичных, вторичных и третичных алифатических и ароматических аминов.

Катионные ПАВ наиболее токсичные и наименее биологически разлагаемые из всех ПАВ, их часто используют в качестве бактерицидных, фунгицидных дезинфицирующих веществ, ингибиторов коррозии.

Амфолитные ПАВ содержат две функциональные группы. В зависимости от рН среды проявляют анионноактивные или катионноактивные свойства.

Неионногенные ПАВ не диссоциируют в растворах на ионы. Методы их получения основаны на реакции присоединения этиленоксида к спиртам, карбоновым кислотам, аминам и другим соединениям.

Как правило, неионногенные ПАВ являются смесью гомологов с различной длиной полиоксиэтиленовой цепи.

Полиоксиэтиленовая цепь определяет гидрофильные свойства неионногенных ПАВ. Изменяя длину полиоксиэтиленовой цепи, легко регулировать их коллоидно-химические свойства. Эти ПАВ применяются в любых средах, а также в присутствии растворимых солей. Полиоксиэтиленовые эфиры алкилфенолов марки ОП обладают хорошими моющими свойствами.

К недостаткам неионногенных ПАВ относится медленное разложение из-за наличия в их составе ароматического радикала и, как следствие, накопление их в объектах окружающей среды. Неионногенные ПАВ с алкильными радикалами способны биологически разлагаться довольно быстро и полно.

Поведение ПАВ в растворах зависит от природы растворителя.

Высокая поверхностная активность зависит от длины углеводородного радикала. Увеличение длины на одну группу СН₂ приводит к возрастанию поверхностной активности в 3,2 раза ( правило Дюкло-Траубе). Это правило соблюдается в основном для истинно растворимых ПАВ. Для органических сред это правило обращается, то есть с увеличением длины у/в радикала поверхностная активность уменьшается.

ТЕРМОДИНАМИКА И МЕХАНИЗМ МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ

Истинная растворимость ПАВ определяется увеличением энтропии при растворении.

Для ионногенных ПАВ характерна диссоциация в водных растворах, поэтому их растворимость значительна.

Неионногенные ПАВ не диссоциируют, поэтому их растворимость меньше. Чаще растворение ПАВ происходит с поглощением теплоты, поэтому растворимость увеличивается с увеличением температуры.

SHAPE \* MERGEFORMAT

При концентрациях выше ККМ молекулы ПАВ собираются в мицеллы и раствор переходит в мицеллярную систему.

Источник

Солюбилизаторы — полезные ПАВ

Солюбилизаторы — класс поверхностно-активных веществ, способствующих растворению труднорастворимых ингредиентов в жидкой основе раствора. Процесс солюбилизации состоит в распределении частиц труднорастворимого вещества между раствором и мицеллами солюбилизатора. Мицеллы — это дисперсные ассоциации микроскопических частиц поверхностно-активного вещества, окруженные молекулами коллоидного раствора.

Солюбилизаторы могут работать не только в водных, но и неводных растворах. В водных растворах они способствуют растворению в воде гидрофобных веществ, таких как углеводороды, масла, красители и другие, и образованию мицеллярных растворов вида «масло в воде». В неводных растворах — растворению воды в веществах, с которыми обычно вода не смешивается. Получают растворы типа «вода в масле».

Коллоидный мицеллярный раствор отличается от эмульсии. Эмульсией называют высокодисперсную систему с «грубыми» частицами твердого вещества в жидкости. Для ее приготовления обязательно нужно приложить энергию. Мицеллярный раствор для своего приготовления не требует приложения работы, он термодинамически устойчив, не расслаивается с течением времени.

Что используют в качестве солюбилизаторов

В основном это производные органических кислот и спиртов, эфиры сахарозы; производные сульфокислот, сорбит, ксилит, органические полисорбаты, природные полимеры (крахмал, желатин, альгиновая кислота), многие другие ПАВ различной химической природы (производные растительных масел; холат, лаурилсульфат, олеат натрия; лаураты калия и натрия и т.п.). У нас в магазине можно купить такие популярные солюбилизаторы как Твин-80, ПЭГ-400, бензол, глицерин, пропиленгликоль.

Полиэтиленгликоль ПЭГ 400	Глицерин USP	Пропиленгликоль

Сферы применения солюбилизаторов

Процесс солюбилизации играет большую роль в функционировании организма животных и людей. Перевод полезных веществ в водорастворимую форму позволяет потом этим веществам переноситься кровью к нужным органам.

Солюбилизаторы применяются, чаще всего, для того же, что и эмульгаторы — для приготовления и стабилизации эмульсий. Благодаря их использованию удается долгое время сохранять консистенцию эмульсий, кремов, гелей, мазей. Но самое главное, что во всех продуктах, в которых используются солюбилизаторы, удается поддерживать в растворимом состоянии полезные ингредиенты. С их помощью переводят в растворимое состояние даже те вещества, которые не растворяются не только в воде, но и в водно-спиртовых растворах.

Еще одним достоинством этого класса ПАВ является возможность уменьшения дозировки действующего вещества в лекарственных средствах. При этом растворимая форма позволяет ускорить всасываемость, усилить терапевтический эффект, увеличить срок действия препарата.

Благодаря использованию солюбилизаторов существенно уменьшают содержание и даже полностью исключают спирт из некоторых фармацевтических и косметических средств.

Источник

Солюбилизация

Некоторые вещества, слабо или совсем не растворимые в дисперсионной среде, приобретают способность растворяться в ней, если в среду будет введено достаточное количество коллоидных ПАВ. Например, растворимость октана в воде – 0,0015 %, а в 10%-ом растворе ПАВ олеата натрия, растворимость октана составляет – 2 %, т.е. увеличивается более, чем на три порядка.

Процесс растворения веществ в мицеллах ПАВ называется солюбилизацией. В водных мицеллярных системах солюбилизируются вещества, нерастворимые в воде (бензол, органические растворители, жиры), т.к. ядро мицеллы проявляет свойства неполярной жидкости.

Вещество, солюбилизированное раствором ПАВ, называют солюбилизатом, а ПАВ – солюбилизатором. В зависимости от природы вещества и мицеллярного раствора, молекулы могут входить в мицеллы ПАВ по-разному (рис. 3.39): во внутреннюю часть ядра (а); между углеводородными радикалами молекул ПАВ (б).

Источник