Жуғыш заттар және жуушы әсер
Лекциялық куртың мазмұны
Әдебиет тізімі
Негізгі:
1. Файнгольд С.И. Синтетические моющие средства из нефтяного и сланцевого сырья. –Л.: Наука, 1964.
2. Абрамзон А.А., Зайченко Л.П., Файнгольд С.И. Поверхностно-активные вещества. –Л.: Химия, 1988.
3. Шехтер Ю.Н., Крейн С.Э. Поверхностно-активные вещества из нефтяного сырья. –М.: Химия, 1971.
Қосымша:
1. Шварц А., Перри Д.Ж., Берч Д. Поверхностно-активные вещества и моющие средства., -М.: И-Л., 1960.
2. Цысковский В.К. получение искуственных кислот окислением керосиновых фракций. ППТИ, 1954.
3. Беркман Б.Е. Сульфирование и щелочное плавление в промышленности органического синтеза. –М.: Химия, 1966.
1 модуль Жуғыш заттар және жуушы әсер жайлы түсінік (1 сағат)
Жуу процесі. Жуғыш заттар және оларға қойылатын талаптар. Беттік белсенді заттардың (ББз) кірлерді кетірудегі маңызы. Жуғыш әсер, оған әсер ететін яакторлар. Ребиндердің жуушы әсер теориясы. Жуғыш әсер үшін маңызды факторлар: ылғалдау, көпіру, эмульсиялау, дисперстеу және кірді ұстау. Олардың негізгі сипаттамалары.
Жуғыш заттар және жуушы әсер
Жуғыш заттар БАЗ болып табылады, бірақ айырмашылығы басқа БАЗ-ға қарағанда қосымша қасиеттері болуы тиіс:
1) суда ерігіштігі;
2) жағымсыз иісі болмауы;
3) маталар мен бояуларға зиянды әсер етпеу;
4) дерматологилық қасиеттері қанағаттанарлық (аллергия, т.б.).
БАЗ – фазалардың бөліну шекарасында жинақталуға және беттік керілуді төмендетуге қабілетті органикалық заттар (бейорганикалық та болуы мүмкін). Ол үшін органикалық қосылыс – гидрофильді (полярлы) және гидрофобты (полярсыз) тұруы керек.
Міне осы екі бөлік БАЗ-дың суда да, майда да (органикалық еріткіш) еруін мүмкін етеді.
Бірнеше түрлік фазааралық шекараны қарастырайық:
1) Сұйық-газ (су – ауа)
2) Сұйық-сұйық (су – май)
Осының нәтижесінде фазааралық беттік керілу төмендейді де эмульсия түзіледі.
3) Сұйық-қатты (жуғыш ерітінді – кір мата).
БАЗ молекуласы жуғыш әсерге ие болуы үшін гидрофильді және гидрофобты бөліктер арасына белгілі тепе-теңдік, арақатынас болуы тиіс. Бұл тепе-теңдіктің шарты коллоидты ерітінді түзілу.
Егер гидрофобты бөлік тым қысқа болса, ол өте жақсы ериді де, коллоидты ерітінді түзілмейді. Егер гидрофобты бөлік өте ұзын болса, ол өте нашар ериді, коллоидты ерітіндінің орнына гель түзіледі.
Беттік активтілігі бар, бірақ коллоидты ерітінді түзбейтін заттардың жуғыш әсері болмайды: жоғарғы спирттер мен жоғарғы қышқылдар, фенолдар.
Екінші жағынан, коллоидтық ерітінді түзетін, бірақ беттік активтілігі жоқ заттар да жуғыш әсері жоқ.
БАЗ гидрофобты бөлігі алифаттық немесе алифатты-ароматты болуы мүмкін. Ең дұрысы: бір полярлы топқа 10-18 көміртек атомынан тұратын келуі. Бензол сақинасы болса, ол шамамен 4 көміртек атомына сәйкес деп есептеледі.
Гидрофильді топ: СОО-, SO2-4, SO2-3, -NH2, NH–CO, CH2-CH2-O-CH2-CH2 т.с.с. болуы мүмкін.
П.А. Ребиндер жасаған жуғыш әсер теориясы бойынша, су ерітінділерінде БАЗ полярсыз бөлігімен жуатын бетке, ал поляры бөлігімен ерітіндінің ішіне бағытталады. Гидрофобты көмірсутек бөлігі суға, ал полярлы бөлігі суға бағытталады. Ауа нағыз полярсыз заттың өкілі болып табылыды. Ауаның орынында кез келген қатты зат немесе сұйық полярсыз зат болса да осылай.
БАЗ молекуласының бұлайша бағытталуы тек беттік қабатта ғана емес, ерітіндінің көлемінде де жүзеге асады. Бұл жағдайда, БАЗ-дың гидрофобты бөліктері өзара тартылып, мицелланың ядросын құрайды, ал гидрофильді бөлігі суға қарайды. Яғни мицелла түзіледі (схема).
Міне БАЗ молекуласының беттік қабатқа жиылуы және мицелла түзу қасиеті қасиеті олардың жуғыштық қабілетіне негіз болады.
Мицеллаға 20-200 молекулаға дейін кіреді. Мицеллалар а) сфера тәрізді; б) пластина тәрізді (концентрлі ерітінділерде).
Жуғыштық қасиет мицелла түзілуден тікелей тәуелді.
ККМ:
1) Гидрофобты бөліктің ұзындығына, СН2-санына байланысты кері пропорционал;
2) Электролиттің, тұздардың болуы керіпропорционал;
3) Қарсы иондардың зариядына кері пропорционал;
4) температураға және ККМ тура пропорционал.
Мицелланың жуғыштыққа әсері солюбилизация құбылысымен түсіндіріледі. Солюбилизация – суда ерімейтін органикалық қосылыстардың (кірдің) мицеллалық ерітінділерде еруі. Кәдімгі ерітінділерден айырмашылығы – коллоидтық ерітінділерді (молекулалық емес). Солюбилизация нәтижесінде мицелланың размері бірнеше есе үлкейеді. Солюбилизацияның эмульсиядан айырмашылығы – ол нағыз ерітіндіден айырмашылығы жоқ және тұрақты келеді.
Жуғыштық әсерде маңызды роль атқаратын факторлар: 1) ылғалдану; 2) көбік түзу; 3) эмульсиялау қабілеті; 4) дисперсиялану (кірді бөлшектеу); 5) кірді ерітіндіде ұстап қалу.
1) Ылғалдану деген газды кетіріп, матаға сұйықтықтың өтуі. Оған БАЗ-дың а) беттік активтілігі; ә) гидрофобты бөлігінің тарамдалуы; б) ылғалданатын беттің пішіні (кедір-бұдыр беттер нашар ылғалданады) әсер етеді.
2) Көбік түзілу – аса маңызды фактор, ол кірді ерітіндіді ұстап, оның матаға қайта жабысуына кедергі жасайды. Көбіктің қабығы неғұрлым жұқа болса, ол соғұрлым тұрақты.
3) Эмульсиялау және бөлшектеу. Бұл жерде беттік активтілік және механикалық әсер рольатқарады.
4) Кірді ерітіндіде ұстау – жоғары май қышқылының Na тұздары – сабындар жақсы ұстайды, ал алкилсульфаттар, сульфенаттар нашар. Ерітіндіге КМЦ енгізу кірді ұстау қасиетін күшейтеді. КМЦ кірге адсорбцияланады, сөйтіп қайта бірігуіне кедергі жасайды. Судың кемшілігі де әсер етеді – кермектікті азайтқанда, кірдің қайта жабысуы азаяды.
2 модуль Беттік белсенді заттар (2 сағат)
ББЗ классификациясы: ББЗ Ребиндер бойынша және қазіргі заманғы ғылыми классификация. Катиондық, аниондық, амфотерлі, бейионогенді беттік заттар. Олардың көрнекті өкілдері. ББЗ жуу механизмі, мицелла түзілудің дағдарыстық коцентрациясы. Солюбилизация. Пептизация. Гидрофобты-липофилбді балланс. Шетелдегі және Қазақстанда БАЗ өндірісінің күйі. Негізгі өнеркәсіптік ББЗ: цефирол, оникс, рокколь, церигель, плюроник, тетраник.