Поверхнево - активні речовини

Особливості поверхнево-активних речовин (ПАР) і сфери їх застосування

Спочатку давайте сконцентруємо увагу на терміні ПАР - розшифровка цього позначення є очевидною не для всіх. ПАР (поверхнево-активні речовини) - це особливі субстанції, які мають здатність акумулюватися на площі зіткнення 2 речовин або фізичних тіл. Вони утворюють на ній адсорбційний шар і тим самим викликають зниження сили поверхневого натягу.

ПАР: властивості та молекулярні особливості

Ці речовини є такими тільки в тому випадку, якщо наявність їх малу кількість в розчині викликає раптове зниження сили поверхневого натягу речовини, що міститься в ньому. А для цього необхідні відповідні умови для прояву частинками ПАР їхактивності.

ПАР приклади полярних груп речовин - вуглеводи і амінокислоти, а неполярними вважаються вуглецеві радикали.

Що таке ПАР і які переваги вони мають? Дані субстанції є сполучною ланкою в процесі взаємодії речовин, які перш повністю ігнорують один одного (як, наприклад, вода і масло). Саме тому поверхнево-активні речовини найчастіше використовуються в різних очищувальних засобах і в якості стабілізаторів для емульсій.

Поверхнево-активні речовини та їх застосування в миючих засобах:

· неполярная частина молекули взаємодіє з частинками забруднень - вони найчастіше мають жирну природу;

· гідрофільні частинки речовини дозволяє забруднення інтенсивно взаємодіяти з молекулою води, що дає можливість швидко позбавити посуд від жиру.

Які речовини поверхнево-активні найчастіше застосовуються в процесі виготовлення різних чистячих засобів? Це вищі жирні кислоти, на їх основі також створюється туалетне мило.

Колоїдні ПАР складаються з дифільних молекул - вони утворюють міцели. Їх зовнішня поверхня обволікається гідрофільними частинками емульгатора - з їх допомогою вони взаємодіють з водою і дозволяють розчину уникнути розшарування на протязі тривалого часу.

ПАР: класифікація за характером використання

Емульгування, солюбілізація, змочування поверхнево-активних речовин - приклад різних варіантів їх використання. Будь-яке з них може одночасно володіти всіма перерахованими вище властивостями. Але в той же час кожне з них здатне демонструвати різну ступінь ефективності тієї або іншої дії, тому вони класифікуються наступним чином:

· Змочувачі - це такі типи ПАВов, які здатні викликати реакцію утворення окремих крапельок рідини або подрібнення твердого тіла на дрібні частини. Цей компонент необхідний на першій стадії очищення - він спрощує розпад забруднення на окремі частини для його подальшого видалення з поверхні.

· Емульгатори - це речовини, які дозволяють стабілізувати склад емульсії, виготовленої на основі рідин, які в природному стані не змішуються. Емульгаторами, які найчастіше застосовуються, є стабілізатори піни і компоненти, що утворюють її.

· Солюбілізатори - їх молекули схожі з молекулами розчинника - вони підвищують розчинність частинок речовини, яке в природних умовах погано розчиняється в обумовленому рідкому середовищі.

· Миючі засоби - це пави, які використовуються в рідинах для очищення твердої поверхні від різних типів забруднень.

 

Систематизація ПАР за довжиною ланцюга ліпофільних компонентів

Класифікація емульгаторів
Дисперсність емульгаторів	Емульгатори для емульсій типу м / в	Емульгатори для емульсій типу в / м
Груба	CaCO3, CaSO4, Fe2O3, Fe (OH) 3, SiO2, глина та ін.	HgI2, PbO, сажа та ін.
Колоїдна	Желатин, казеїн, альбумін, крохмаль, декстрин, гуміарабік, лецитин, жовчні кислоти і ін.	Смоли, каучук, холестерин та ін.
Молекулярна	Мило лужних металів, барвники	Мило багатовалентних металів

 

Їх використовують тоді, коли пави розглядаються як стабілізатори емульсій.

Для стабілізації емульсій використовуються пави з коротким ланцюгом гідрофобних елементів. Якщо додати подібну речовину в емульсію, навколо кожної частинки масла буде утворюватися шар з емульгуючого агента, який тим самим не тільки підвищить її стійкість, але і додасть більшої гидрофільності.

Ліпофільні поверхнево-активні речовини - це емульгатори з довгою вервечкою гідрофобних елементів. Їх молекули практично повністю знаходяться в маслі, а утримуються на частинках води завдяки невеликій кількості гідрофільних елементів. Саме тому на кожній краплі води утворюється щільна оболонка з частинок емульгатора, яка перешкоджає їх злиття з іншими молекулами води.

З метою якісного оцінювання придатності використання цих речовин впроваджений параметр, який оцінює баланс гідрофільних і ліпофільних частинок (ГЛБ).

Використання ПАР в залежності від величини ГЛБ
Число ГЛБ	Застосування ПАР
3 - 6	Емульсія вода в маслі (в / м)
7 - 9	Змочувачі
8 - 13	Емульсія масло в воді (м / в)
13 - 15	Миючі засоби
15 - 18	Солюблізатори

 

Поверхнево-активні речовини, їх властивості та до лассіфікація по різновиду гідрофільних груп

Саме вона є найбільш часто використовуваної для типологізації різних видів цих речовин.

Згідно з її основними критеріями, вони діляться на:

· аніонні;

· катіонні;

· іонні;

· не іонні;

· амфотерні.

Аніонні ПАР - що це і чим вони відрізняються від катіонних? Вони дисоціюють в розчині, утворюючи іони з негативним зарядом. До них відносяться калієві і натрієві солі жирних кислот, а також алкілсульфати. Аніонні ПАР додатково проходять процедуру фракційної дистиляції та сульфатами. Саме таким чином у всьому світі виготовляють лаурилсульфат.

Деякі аніонні ПАР
Найменування ПАР	Будова
Na-сіль первинних алкилсульфатів
Вторинні алкілсульфати
Розгалужені вторинні сульфати
Вторинні алкилсульфонати
Алкілбензолсульфоната
Діалкілнафталінсульфонати
Алкілбензамідазосульфонати
Солі вищих жирних кислот (мила)
Складні ефіри моногліцерідсульфатів
Сульфовані жироароматичні карбонові кислоти
Складні ефіри сульфоянтарної кіслоти
Бутиловий ефір сульфоріцінолевої кислоти
Складні ефіри сульфонаталкілкарбонових кислот
N-ацілметіламіноалкілсульфонати
N-аціламіноалкілсульфонати
N-алкіл-N-арілкарбамідоалкілсульфати
Модифіковані мила N-метил-N-карбоксіметіламіди вищих кислот
Конденсат поліпептиду з жирними кислотами
Конденсат поліпептиду і алкілсульфонових кислот

 

ПАР катіонні в процесі дисоціації утворюють іони з позитивним зарядом - зазвичай цеаміни і їх солі. Їх набагато менше виробляють, ніж ПАВов анионного типу, але у них є вагома перевага - високоефективну бактерицидну і миючу дію. Окремі представники катіонних поверхнево-активних речовин давно увійшли в список лікарських препаратів - наприклад, цетилпіридиній хлорид.

Деякі катіонні ПАР
Найменування ПАР	Будова
Солі первинних амінів
Солі вторинних амінів
Солі теоретичних амінів
Четвертинні амонієві солі
Сульфонієві з'єднання
Фосфонієві з'єднання
Алкілпірідінові солі

 

Амфотерні ПАР виявляють або катіонну, або аніонну активність в залежності від того, в якому середовищі вони знаходяться.

Що таке поверхнево-активні речовини

Представники цього типу ПАВов дуже цінуються в медичній промисловості з кількох причин:

· їх основні властивості залежать від пропорції між ліпофільною і гидрофильною частинами молекул - відповідно, її можна змінювати в залежності від того, продукт з якими хімічними і фізичними властивостями необхідний;

· аніонні ПАР неіоногенні стійкі до зовнішнього впливу, вони поєднуються з органічними розчинниками і лікарськими речовинами;

· вони менш агресивно впливають на шкіру, а також підвищують всмоктування лікарських препаратів.

Деякі неіонні ПАР
Найменування ПАР	Будова
1. Поліетіленоксідні похідні
Ефіри полігликолі і вищих жирних кислот
Поліглікольамід
Моноалкілполіетіленгліколі
Алкілфеніловий ефір полигликоли
Сульфоефіри полігліколі
2. Поліоксіпохідні
Ефір ангідросорбіта і жирних кислот (Спен)
Полігліколевий ефір ангідросорбіта і жирних кислот (твіни)
3. Алкілоламіди жирних кислот
Моноетаноламіди
Діетаноламіди
N-алкілдіетілентріамінкарбонові кислоти
N-алкіласпарагінова кислота
N-алкіл-бета-аланін
Полігліколевий ефір поліпропіленгліколю
Полігліколевий ефір етілендіамінополіпропіленгліколя
Діалкілдіоксіацетілен
Алкіл-сахаруретаіни

 

ПАР - вживання в різних сферах промисловості

В світі зростає відсоток виробництва синтетичних компонентів. Залежно від хімічного складу, призначення і способу застосування вони випускаються в напіврідкій, рідкій і твердій формі.

У зв'язку зі складною екологічною ситуацією особлива увага приділяється створенню ПАВов з лінійною будовою молекул - такі речовини легко розкладаються в природних умовах, що не погіршують характеристики води і грунту похідними розпаду.

Поверхнево-активних речовин успішно знайшли застосування в індустрії сільського господарства, харчової, хімічної, фармацевтичної промисловості, галузі нафтопереробки, а також в побуті.

Сфери використання ПАВов:

· виробництво засобів, використовуваних в санітарно-гігієнічних цілях;

· виробництво лаків і фарб;

· для поліпшення підсумкової якості продуктів нафтопереробки;

· під час збагачення видобутих корисних копалин;

· як компонент засобів від корозії і гідроізоляційних матеріалів.

 

Вплив ПАР на організм людини

Наприклад, харчові поверхнево-активні речовини часто додаються в хлібобулочні вироби для уповільнення їх черствіння. Їх накопичення в клітинах організму нерідко призводить до погіршення стану здоров'я.

Більшість ПАВов, які містяться в різних засобах, безпосередньо контактують зі шкірою, тому особливу увагу варто приділяти їх впливу на епідерміс.

При тривалому контакті епідермісу з милом виникає сильне роздратування шкіри. Згідно з даними досліджень, сульфоефіри, а також сульфоетеріфіцірованні масла не викликають подібної реакції шкіри, тому багато світових виробників включають саме їх до складу різних косметичних засобів і засобів побутової хімії.

Якщо розглядати пави виходячи зі ступеня їх дратівної дії - то вони розташовуються в такому порядку: на 1 місці катіонні ПАР, на 2 - аніонні, на 3 - неіонні.

Якщо багато пави викликають настільки сильну реакцію на шкірі, то, що тут можна говорити про їх шкоду для слизової очей. Якщо розчин з їх змістом випадково потрапить в очі - він відразу викликає сильні болі - при великому відсотку вмісту поверхнево-активних речовин в засобі не виключено пошкодження очної тканини.

Гемоглобін - це білок, що містить залізо, він здатний з'єднуватися з молекулами кисню і забезпечувати його транспортування в тканини по всьому організму.

Вплив поверхнево-активних речовин на еритроцити є руйнівним, якщо їх концентрований розчин ввести внутрішньовенно. Їх оболонка або повністю руйнується, або стає легко проникною - в результаті гемоглобін покидає межі еритроцитів і виявляється в навколишньому їхньому середовищі.

Гемоліз гемоглобіну, який викликає дію цих речовин, сповільнюється при наявності в організмі достатньої кількості фосфоліпідів і холестерину.

Якщо ПАР речовини ввести в кров, то вони взаємодіють не тільки з червоними кров'яними тільцями, але і з іншими компонентами крові. Наприклад, вони можуть різко підвищувати фагоцитоз лейкоцитів або посилювати антікоагулятівну дію.

Перед застосуванням ПАВов у виготовленні різних засобів вони проходять перевірку на токсичність. Ці речовини не повинні викликати порушення функціонування людського організму.

В наступній таблиці вказані статистичні дані про токсичність деяких видів ПАВів на основі показника ЛД50 (середньої дози будь-якої речовини, яке здатне викликати загибель половини групи піддослідних тварин).

Величини LD50 ПАР
Найменування класу сполук ПАР	Доза LD 50 г / кг	Спосіб введення ПАР
Неполімерні четвертинні амонієві сполуки	0,05 - 0,5	Орально
Типові аніоноактівні речовини (сульфати і сульфонати)	2 - 8	Орально
Неіонні ПАР	5 - 50	Орально
Ефіри поліоксиетилену і поліетиленгліколю	0,4 ​​-1,5	Внутрішньовенно

 

Згідно з цими даними, найбільш небезпечними для здоров'я людини є катіонні поверхнево-активні речовини, а найменш - неіонні ПАР.

Вплив ПАР на екологію

У зв'язку з різким розвитком ПАР виробництва в світі різко скоротилося споживання мила. Це створило нову проблему - як очистити стічні води від залишків поверхнево-активних речовин, які не підлягають природному розкладанню? Пави проникають в воду, що використовується для пиття, тим самим погіршуючи її якість і піддаючи здоров'я людини небезпеки.

Саме тому зараз перед творцями чистячих засобів виникла нова дилема - необхідно використовувати у виробництві такі ПАР, які б проходили процес природного розпаду набагато швидше і не погіршували б екологічну ситуацію в світі. Поверхнево-активні речовини купити за вигідною ціною ви можете в нашому інтернет-магазині.

В деяких країнах вже прийняли закони, які зобов'язують використовувати у виробництві миючих засобів пави з біорозкладністю не менше 80%. Наприклад, до них відносяться алкілбензолсульфонати з неразветвленним ланцюгом алкілів.

Згідно з думкою провідних експертів в області захисту природи, важливо не тільки замінити алкілбензолсульфонати алкілсульфонатів і алкілсульфати, але і використовувати в процесі виробництва натуральні жирні кислоти, крохмаль, отриманий з кукурудзи, а також інші речовини, які володіють 100% -ної здатністю до розпаду. 

Крім цього, варто звернути увагу також на вдосконалення ПАР-фільтрів стічних вод від забруднень - це не менш важливо, ніж використання ПАР з відповідним рівнем природної здатністі до розпаду.