Поверхностно-активные вещества (ПАВ) - амфифильные соединения, содержащие в структуре молекулы гидрофильную и гидрофобную части. Благодаря такой структуре они способны к образованию агрегатов в растворе, которые называют мицеллами. Это обусловливает применение амфифильных соединений во многих процессах — добыче нефти, стирке, производстве покрытий, флотации, производстве смазок и напылительных составов, а также красок, покрытия поверхностей, например, с целью гидрофобизации или защиты от испарения, в косметической промышленности, в качестве антистатиков, деэмульгаторов. Явление мицеллообразования давно известно, однако по- прежнему актуально для изучения. Поэтому исследования свойств систем на основе поверхностно-активных веществ в зависимости от их состава, от строения компонентов, а также от, температуры, состава растворителя, очень разнообразны.
ПАВ часто применяются в композициях в присутствии спиртов, чаще всего этилового. Водно-спиртовые растворы поверхностно-активных веществ уже давно используются в химическом анализе и в хроматографии. Однако, несмотря на имеющиеся публикации, посвященные изучению водно-спиртовых растворов, свойства таких систем не окончательно изучены. Это объясняет актуальность изучения поведения ПАВ в водно-спиртовых растворах.
Цель работы:
Изучение коллоидно-химических характеристик анионного ПАВ додецилсульфата натрия в смешанном растворителе вода - этанол.
Задачи:
1. Осуществить синтез и очистку додецилсульфата натрия для получения коллоидно-химически чистого образца
2. Определить температурный параметр точки Крафта в водно-спиртовых растворах додецилсульфата натрия
3. Построить изотермы электропроводности растворов додецилсульфата натрия для оценки значения критической концентрации мицеллообразования. Рассчитать энергию Гиббса мицеллообразования в смешанном растворителе вода- этанол.
4. Оценить возможность применения уравнения Дебая-Хюккеля-Онзагера для зависимости электропроводности от концентрации ПАВ в области ниже ККМ в смешанном растворителе.
1. Установлено, что добавление этилового спирта понижает точку Крафта додецилсульфата натрия и практически не влияет на ККМ при содержании спирта до 15% объемных.
2. Определены значения предельной подвижности анионов додецилсульфата в смешанном растворителе. Установлено, что они уменьшаются при увеличении доли спирта.
3. На основании экспериментальных данных по электропроводности водно¬спиртовых растворов додецилсульфата натрия рассчитана степень связывания противоионов мицеллами и энергия Гиббса мицеллообразования.
4. Оценена возможность применения уравнения Дебая-Хюккеля-Онзагера для зависимости электропроводности от концентрации ПАВ в области ниже ККМ в смешанном растворителе. Выявлено отклонение расчетных изотерм эквивалентной и удельной электропроводности от экспериментальных.
1. Щукин Е. Д., Перцов А. В, Амелина Е. А. Коллоидная химия. М.: Высшая школа, 2004. 445 с.
2. Русанов А.И. Мицеллообразование в водных растворах поверхностно-активных веществ. - СПб.: Химия, 1992. 280 с.
3. Прохорова Галина Владимировна Мицеллообразование в бинарных смесях ПАВ Дисс. канд. хим. наук. Москва, 2012. 116 с.
4. Ланге К.Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение / Перевод с англ. канд. хим. наук Л.П. Зайченко. СПб.: Профессия, 2004. 240 с.
5. Шилова С. В., Третьякова А. Я., Барабанов В. П. Термодинамика мицеллообразования в водно-спиртовых растворах тетрадецилсульфата натрия// Журнал физической химии. 2016. Т. 90. № 1. С. 59-63.
6. Вережников В.Н., Гермашева И.И., Крысин М.Ю. Коллоидная химия поверхностно-активных веществ. СПб.: Изд-во «Лань», 2015. 304 с.
7. San Andres M.P., Barroso M. J., Vera S. Hexadecyltrimethylammonium bromide/ethanol/water systems as mobile phase in reverse phase high performance liquid chromatography. study of metal-diethyldithiocarbamate complexes retention // Chromatographia. 1998. V. 48 N. 7/8. P. 517-522.
8. Li W., Zhang M., Zhang J., Han Y. Self-assembly of cetyl trimethylammonium bromide in ethanol-water mixtures // Front. Chem. 2006. V.4. P. 438-442.
9. Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия. Т. 1 / Перевод с англ. Еремина Н., проф. Полторака О.М., доц. Филиппова Ю.В. / Под общей редакцией чл.-корр. АН СССР Я.И. Герасимова. М.: Издательство иностранной литературы, 1962. 519 с.
10. Li W., Han Y.-C., Zhang J.-L., Wang B.-G. Effect of ethanol on the aggregation properties of cetyltrimethylammonium bromide surfactant // Colloid Journal. 2005. V.
67. N. 2. P. 159-163.
11. Akbas H., Qi dem Batigog. Micellization of dodecylpyridinium chloride in water-ethanol solutions // Colloid Journal. 2008. V. 70. N. 2. P. 127-133.
12. Akbas H., Kartal Q. Conductometric studies of hexadecyltrimethylammonium bromide in aqueous solutions of ethanol and ethylene glycol // Colloid Journal. 2006. V.
68. N. 2. P. 125-130
13. Zhao J., Dong W., Xu X. The thermodynamics of long-tail surfactant aggregation driven by water addition in ethanol // Front. Chem. 2006. V.4. P. 438-442
14. Deepti T., Birendra K., Namrata S., Kallol K. G. Pierluigi quagliotto micellization behavior of cationic gemini surfactants in aqueous-ethylene glycol solution // J Surfact Deterg. 2011. V.14. P. 555-562.
15. Suvarcha C., Kuldeep K., Dilbag S. R., Rajender K., Mohinder S. C. A comparative study on the aggregation and thermodynamic properties of anionic sodium dodecylsulphate and cationic cetyltrimethylammonium bromide in aqueous medium: effect of the co-solvent N-methylacetamide // J Surfact Deterg. 2016. V.19. P. 193-200.
16. Binana-Limbele W., Zana R. Electrical conductivity study of the self-association of ionic surfactants in solution in ethyleneglycol, formic acid and formamide // Colloid Polym Soi. 1989.V.267. P. 440-447.
17. Li W., Han Y.-C., Zhang J.-L., Wang L.-X., Song J.. Thermodynamic modeling of ctab aggregation in water-ethanol mixed solvents // Colloid Journal. 2006. V. 68. №. 3. P. 304-310.
18. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учеб. для хим. спец. вузов/Под ред. А.Г. Стромберга. М.: Высш. шк., 2001. 527 с.
19. Измайлов Н.А. Электрохимия растворов. М.: Химия, 1966. 576 с.
20. Справочник по электрохимии / Под ред. А.М. Сухотина. Л.:Химия, 1981. 488 с.
21. Israelachvili J.N. Intermolecular and surface forces. Second edition. New York: Academic press, 1991. 450 p.
22. Колесникова Е.Н. Мицеллообразование в водных растворах производных сульфоянтарной кислоты: Дисс. канд. хим. наук. Москва, 2009. 102 с.
23. Русанов А.И. Мицеллообразование в водных растворах поверхностно¬активных веществ. СПб.: Химия, 1992. 280 с.
24. Краткий справочник физико-химических величин/ под редакцией К.П. Мищенко и А.А. Равделя, Л.: Химия, 1974 г. 200 с.
25. Стабников В. Н. Этиловый спирт. Справочник. М.: Пищевая пром-сть. 1976. с. 272.
26. Еремин В.В., Успенская И.А., Каргов С.И., Кузьменко Н.Е., Лунин В.В. Основы физической химии М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. 320 с.
27. Робинсон Р., Стокс Р. Растворы электролитов / Перевод с англ. под редакцией академика А.Н.Фрумкина. М.: Издательство иностранной литературы, 1963. 527 с.
28. Теплофизические свойства криопротекторов. VIII. Диэлектрическая проницаемость ряда криопротекторов, их водных растворов и смесей / А.Ф. Тодрин, Е.В. Тимофеева // Проблемы криобиологии и криомедицины. 2015. Т. 25. № 2. С. 131-150