Главная | Обратная связь

Коллоидные поверхностно-активные вещества.

Коллоидные поверхностно-активные вещества – дифильные молекулы, содержащие в своем углеводородном радикале не менее 8-10 атомов углерода. Соотношение между гидрофильными свойствами полярной группы и липофильными («липос» - жир) свойствами неполярной группы (углеводородного радикала) определяется гидрофильно-липофильным балансом – числом ГЛБ. Стабилизация эмульсий ионогенными коллоидными ПАВ связана с адсорбцией и определенной ориентацией молекул ПАВ на поверхности капель. В соответствии с правилом уравнивания полярно-стей Ребиндера[2] полярные групппы ПАВ обращены к полярной фазе, а неполярные радикалы – к неполярной фазе (рис. 1). Чтобы ПАВ могло защитить каплю от слияния с другой, оно должно создавать защитную оболочку снаружи капли. Поэтому оно должно лучше (но не полностью) растворятся в жидкости, которая является дисперсионной средой, чем в жидкости, из которой состоит капля. Растворимость ПАВ характеризуется числом ГЛБ. Чем оно больше, тем сильнее баланс сдвинут в сторону гидрофильных свойств, тем лучше данное вещество растворяется в воде.

ГЛБ является эмпирической безразмерной величиной:

,

где b - безразмерный параметр, зависящий от природы ПАВ;

y - свободная энергия взаимодействия в расчете на одну –СН₂– группу:

n - число групп –СН₂ – в углеводородном радикале (групповое число);

а - сродство полярной группы молекулы ПАВ к воде. Величина (b + yn) характеризует сродство (свободную энергию взаимодействия) неполярных групп молекул ПАВ к углеводородной жидкости.

Число ГЛБ есть отношение работы адсорбции молекул ПАВ на границе М-В из фазы «масло» (числитель формулы) к работе адсорбции из «водной» фазы (знаменатель формулы). По значению ГЛБ определяют групповое число (число групп –СН₂–) в углеводородном радикале молекулы ПАВ, обусловливающее адсорбцию ПАВ на границе М-В.

ПАВ с числом ГЛБ от 8 до 13 лучше растворимы в воде, чем в масле, и образуют эмульсии I рода. ПАВ с числом ГЛБ от 3 до 6 образуют эмульсии II рода.

Наиболее эффективными эмульгаторами для получения эмульсий I рода являются натриевые соли жирных кислот (мыла) с числом углеродных атомов 8-10 и выше, а также алкилсульфаты, алкилсульфонаты и т.д. В ряду жирных кислот лучшие эмульгаторы – лауриновая (С₁₁Н₂₀СООН) и миристидиновая (С₁₃Н₂₇СООН) кислоты, дающие, согласно правилу Траубе[3], наибольшее пониже-ние поверхностного натяжения по сравнению с предшест-вующими членами гомоло-гического ряда.

Ионогенные ПАВ образуют двойной электри-ческий слой (рис. 2). Существенно, что для предот-вращения прямого контакта и коалесценции капель нет необходимости в образовании сплошного защитного слоя, достаточно, если этот слой занимает 40-60% поверхности капли.

Вертикальная ориентация неионогенных ПАВ на поверхности раздела приводит к образованию слоя полярных групп – центров гидратации, создается защитный гидратный слой.

Стабилизация обратных эмульсий (В/М) с помощью ПАВ не ограничивается факторами, обусловливающими уменьшение поверхностного натяжения. ПАВ, особенно с длинными радикалами, на поверхности капель воды могут образовывать пленки значитель-ной вязкости (реалиизуется структурно-механический фактор устойчивости), а также обеспечивать энтропийное отталкивание благодаря участию радикалов в тепловом движении.

Эмульгаторы в кулинарии – естественные природные продукты, содержащие ПАВ: горчица, молотый перец, желтки яиц и т.д. В пищевой промышленности в качестве эмульгаторов используют синтетические ПАВ: олеаты, пропиловый спирт, моноглицериды жирных кислот, сахароглицериды.