Поверхностно-активное вещество
-
Определение и классификация поверхностно-активных веществ
- Поверхностно-активные вещества уменьшают поверхностное натяжение и облегчают смешивание жидкостей.
- Они состоят из гидрофильных головок и гидрофобных хвостов.
- Классификация включает анионные, катионные, цвиттерионные и неионные поверхностно-активные вещества.
-
Анионные поверхностно-активные вещества
- Содержат анионные функциональные группы, такие как сульфат, сульфонат, фосфат и карбоксилаты.
- Примеры: лаурилсульфат аммония, лаурилсульфат натрия, лауретсульфат натрия.
-
Катионные поверхностно-активные вещества
- Имеют катионные головки, такие как первичные, вторичные или третичные амины.
- Примеры: бромид цетримония, хлорид цетилпиридиния.
-
Цвиттерионные поверхностно-активные вещества
- Имеют как катионные, так и анионные центры.
- Примеры: кокамидопропилгидроксисультаин, бетаины.
-
Неионные поверхностно-активные вещества
- Имеют ковалентно связанные кислородсодержащие гидрофильные группы.
- Примеры: этоксилаты жирных спиртов, этоксилаты алкилфенолов.
-
Другие классификации
- Поверхностно-активные вещества на основе аминокислот.
- Поверхностно-активные вещества Gemini.
-
Состав и структура
- Поверхностно-активные вещества содержат гидрофильную и гидрофобную группы.
- Гидрофобная группа может быть липофильной или липофобной.
-
Структура фаз поверхностно-активных веществ в воде
- Образуют агрегаты, такие как мицеллы, в водной фазе.
- Форма агрегатов зависит от гидрофильно-липофильного баланса.
-
Динамика поверхностно-активных веществ на границах раздела фаз
- Зависит от коэффициента диффузии и энергетического барьера.
- Кинетически ограниченная адсорбция может возникать из-за пространственного или электростатического отталкивания.
-
Реологические свойства поверхностно-активных веществ
- Важны для стабильности пен и эмульсий
- Включают эластичность и вязкость слоя
-
Методы характеристики границ раздела и поверхностно-активных слоев
- Подвесной или вращающийся капельный метод
- Аппарат с максимальным давлением пузырьков
- Эллипсометрия или определение отражательной способности рентгеновских лучей
- Метод колеблющихся капель или реометры поверхности сдвига
-
Приложения поверхностно-активных веществ
- Чистящие, увлажняющие, диспергирующие, эмульгирующие, пенообразующие и антипенные вещества
- Моющие средства, кондиционеры для тканей, моторные масла, эмульсии, мыло, краски, клеи, чернила
- Средства против запотевания, лыжные воски, воск для сноуборда, средства для удаления макулатуры
- Агрохимические препараты, средства личной гигиены, пожаротушение, трубопроводы
- Полимеры щелочных поверхностно-активных веществ для мобилизации нефти
-
Детергенты в биохимии и биотехнологии
- Растворяют химические соединения, расщепляют агрегаты и разворачивают белки
- Лаурилсульфат натрия (SDS) и цетилтриметиламмоний бромид (CTAB)
- Используются для лизиса клеток и тканей, растворения мембранных белков
- Применяются для децеллюляризации органов
-
Поверхностно-активные вещества в микрофлюидике на основе капель
- Стабилизируют капли и предотвращают их слияние
-
Гетерогенный катализ
- Материал типа Януса используется для синтеза адипиновой кислоты
-
Повышенное поверхностное натяжение
- Вещества, повышающие поверхностное натяжение, не называются поверхностно-активными
- Пример: высаливание
-
Поверхностно-активные вещества в биологии
- Легочный сурфактант облегчает дыхание
- Соли желчных кислот играют важную роль в пищеварении
-
Риски для безопасности и окружающей среды
- Большинство анионных и неионных поверхностно-активных веществ нетоксичны
- Длительное воздействие может вызвать раздражение кожи
- Поверхностно-активные вещества осаждаются в почве и системах водоснабжения
- Высокие концентрации могут представлять опасность для окружающей среды
-
Биологическое разложение
- Интерес к биоразлагаемым поверхностно-активным веществам
- Стратегии включают обработку озоном и биодеградацию
- Поверхностно-активные вещества на биологической основе могут обеспечить улучшенную биодеградацию