Библиографическое описание:

Лобанова Н. С., Бахолдина Л. А., Чухно А. С. Изучение иогенных поверхностно активных веществ (ПАВ) методом термического анализа // Молодой ученый. — 2014. — №19. — С. 60-63.

Вработе исследовались ионогенные ПАВ на примере натрия олеата. В качестве метода исследования был выбран термический анализ. Определена точка Крафта. Показана возможность применения термического анализа для изучения мицеллообразования ионных ПАВ.

Ключевые слова: мицелообразование, термический анализ, поверхностно активное вещество, точка Крафта.

 

Некоторые органические материалы при переходе из жидкого состояния в твёрдое имеют промежуточную структуру. Вещество в таком состоянии называется жидким кристаллом (ЖК). Оно обладает свойствами как жидкости (текучестью), так и твердого кристалла (анизотропией свойств) [1].

Расположение молекул в жидких кристаллах изменяется под действием таких факторов, как температура, давление, электрические и магнитные поля. Изменения же расположения молекул приводят к изменению оптических свойств (цвет, прозрачность и способность к вращению плоскости поляризации проходящего света). На всем этом основаны многочисленные применения жидких кристаллов [2].

Зависимость цвета ЖК от температуры используется для медицинской диагностики. Нанося на тело пациента некоторые жидкокристаллические материалы, врач может легко выявлять затронутые болезнью ткани по изменению цвета в тех местах, где эти ткани выделяют повышенные количества тепла.

Лиотропные жидкие кристаллы образуются при растворении ряда веществ, таких как, водные растворы мыл, полипептидов, полисахаридов, липидов в определенных интервалах концентраций и температур, структура меняется при нагревании. Структурными единицами лиотропных жидких кристаллов являются не молекулы, а молекулярные комплексы — мицеллы. Растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ), содержащих в углеводородном радикале не менее восьми атомов углерода, при больших концентрациях (больших некоторой критической величины (ККМ)), приобретают свойства коллоидных систем.

Мицеллообразование ионных ПАВ происходит в определенном для каждого ПАВ интервале температур, выше некоторого критического значения, так называемой точки Крафта.

Подобные исследования позволят создать новые лекарственные формы, на основе уже известных лекарственных веществ [3–6], а так же по новому подойти к исследованию таких ПАВ как спирты [7] и аминокислоты [8–9], использованию их в фармации и медицине [10]. В дальнейшем эти методы можно будет использовать для исследования белковых систем [11–16].

Известно ряд способов определения ККМ, основные из них: построение изотерм поверхностного натяжения; измерение удельной и молярной электрической проводимости; измерение вязкости, мутности, коэффициента диффузии.

 


 

Рис. 1. Зависимость температуры растворов натрия олеата различной концентрации от времени охлаждения (нагревания) системы. Диаграмма состояния раствора натрия олеата. Точка Крафта: С=0,030 %, t=9ºC

 

Фазовая теория мицеллообразования иогенных ПАВ основана на возникновении новой фазы в системе вода-иогенное ПАВ [17–18]. Изучение зависимости температуры фазового перехода, растворимости и других свойств от состава системы, проводится при помощи метода термического анализа. В основе метода термического анализа лежит исследование скорости изменения температуры системы по мере ее охлаждения или нагревания [19–20].

Температуру, приготовленных растворов ПАВ различной концентрации измеряли с помощью электронных термометров. Нагревание и охлаждение растворов ПАВ проводили с помощью термоблока ПЭ-4020 и холодильника [19]. В качестве ионогенного ПАВ использовался олеат натрия.

По построенным графикам зависимости температуры систем от времени (t) в ходе охлаждения (нагревания), так называемым кривым охлаждения (рис. 1), находили точки излома. Далее определяли соответствующие им температуры начала фазового перехода, то есть образование сферических мицелл (мицелл Гартли) и перехода их в пластинчатые мицеллы (мицеллы Мак-Бэна).

Рис. 2. Зависимость удельной электропроводности растворов натрия олеата различной концентрации от температуры при охлаждении (нагревании) системы. Диаграмма состояния раствора натрия олеата. Точка Крафта: С=0,030 %, t=7ºC

 

На основании экспериментальных данных строили диаграмму состояния системы вода — иогенный ПАВ, откладывая по оси ординат, температуры фазового перехода растворов ПАВ различной концентрации, а по оси абсцисс — состав смесей.

Параллельно с этими измерениями точка Крафта также была определена методом с использованием удельной электропроводности. В этом случаи строили диаграмму состояния системы вода — иогенный ПАВ, откладывая по оси ординат — состав смесей, а по оси абсцисс температуры фазового перехода растворов ПАВ различной концентрации. Диаграмма представлена на рис.2.

По полученным фазовым диаграммам растворов иогенного ПАВ (натрия олеата) определены области ионных и мицеллярных растворов, а также при низких температурах — область гидратированного твердого ПАВ (набухший гель) и точка Крафта: С=0,030 %, t=9ºC и С=0,030 %, t=7ºC. Точка Крафта не совпадает с температурой плавления твердого ПАВ и лежит ниже, так как в набухшем геле ПАВ гидратировано и это облегчает плавление. На примере натрия олеата показана возможность применения термического анализа для изучения мицеллообразования ионных ПАВ.

 

Литература:

 

1.         Капустин А. П. Экспериментальное исследование жидких кристаллов./ А. П. Капустин — М.: Наука, 1978–368с.

2.         Жданова С. И. Жидкие кристаллы./ С. И. Жданова — М.: Химия, 1979. — 328с.

3.         Беляев А. П., Рубец В. П., Антипов В. В., Бордей Н. С., Зарембо В. И. Фазовый переход пар — кристалл при синтезе пленок парацетамола методом вакуумного испарения и конденсации. // Журнал технической физики.. 2014. Т.84. № 3. С.141–143.

4.         Беляев А. П., Рубец В. П., Антипов В. В., Рыбников А. О., Беляева С. А. Кристаллизация парацетамола ромбической формы. // Бутлеровские сообщения. 2014. Т.37. № 3. С.113–119.

5.         Беляев А. П., Рубец В. П., Антипов В. В., Бордей Н. С. Фазовые превращения при формировании кристаллов парацетамола из паровой фазы. // Журнал технической физики. 2014. Т. 84. № 7. С. 156–158.

6.         Беляев А. П., Рубец В. П., Антипов В. В., Бордей Н. С. О механизме начальной стадии образования наноструктур в условиях сверхнизких температур.// Наносистемы: физика, химия, математика. 2012. Т. 3. № 5. С. 103–110.

7.         Кучук В. И., Широкова И. Ю., Голикова Е. В. Физико-химические свойства водно-спиртовых смесей гомологического ряда низших алифатических спиртов. // Физика и химия стекла. 2012. Т. 38. № 5. С. 625–633.

8.         Dmitrieva I. B., Chukhno A. S., Rodionova E. Y.,. Novichkov R. V.. Specific Adsorption of Aspartic Acid on Iron (III) and Nickel (II) Oxides.// Eurasian Chemico-Technological Journal. 2012. Т. 14. № 4. С. 299–304.

9.         Дмитриева И.Б., Чухно А.С., Новичков Р. В.. Взаимодействие глицина с катионами железа(III) и никеля(II) в водных растворах и на поверхности их оксидов. // Бутлеровские сообщения. 2013. Т.35. № 8. С.133–137.

10.     Бобров А. П., Маслов В. В., Ткаченко Т. Б., Воронина Д. В., Гришин В. В., Тефц С. Н. Сравнительная оценка действия поверхностно-активных веществ на изменение кинетических параметров агрегации тромбоцитов.// Институт стоматологии. 2010. Т. 3. № 48. С. 80–81.

11.     Чухно А. С., Дмитриева И. Б., Мартынов Д. В.. Изоэлектрическая точка белков в водных растворах азолов. // Вестник СПбГУ. 2011. Серия 4: Физика. Химия. Вып. 2. С.124–133.

12.     Чухно А. С., Дмитриева И. Б., Колодеева С. С., Мартынов Д. В.. Адсорбция ионов Н+ и ОН- на коллагене. // Вестник СПбГУ. 2011. Серия 4: Физика. Химия. Вып. 3. С. 87–95.

13.     Чухно А.С., Дмитриева И.Б., Банкина А.Н., Бриллиантова Е.Ю.  Изучение взаимодействия белков с биологически активными азотсодержащими гетероциклическими соединениями при различных значениях pH. // Бутлеровские сообщения. 2013. Т.34. № 5. С.91–99.

14.     Чухно А. С., Банкина А. Н., Бриллиантова Е. Ю.. Кинетика процесса набухания желатины в водных растворах азолов. // Бутлеровские сообщения.- 2014. — Т.38. № 5. С.84–88.

15.     Men'shikova A.Yu., Skurkis Yu.O., Kuchuk V. I., Dmitrieva I. B., Evseeva T. G., Shabsel's B. M. Effect of the surface structure of poly(styrene-co-acrolein) microspheres and its modification by protein on electrosurface properties. // Коллоидный журнал. 2001. Т. 63. № 5. С. 629–636.

16.     Кергенцев А. А., Дмитриева И. Б., Чухно А. С. Определение точки нулевого заряда молекул альбумина в водных дисперсиях при различных концентрациях хлорида калия. // Молодой ученый. 2014. № 18. С. 123–126.

17.     Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии./ С. С. Воюцкий — М.: Химия, 1975. — 511с.

18.     Беляев А. П. Физическая и коллоидная химия / Беляев А. П., Кучук В. И. / под.ред. А. П. Беляева. — 2-ое изд., перераб. и доп. — М., 2012.-752с.

19.     Бугреева Е. В., Евстратова К. И., Купина Н. А., и др., Практикум по физической и коллоидной химии./ под ред. проф. К. И. Евстратовой — М.:Высшая школа, 1990. — 255с.

20.     Беляев А. П., Скворцов А. М., Кучук В. И., Дмитриева И. Б., Бахолдина Л. А., Чухно А. С., Гришин В. В., Купина Н. А., Малахова Е. Е.. Физическая и коллоидная химия. Руководство к практическим занятиям: учебное пособие. / Под ред. проф. А. П. Беляева. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. — 320 с.

Основные термины (генерируются автоматически): натрия олеата, растворов ПАВ, растворов ПАВ различной, ПАВ различной концентрации, ионных ПАВ, мицеллообразования ионных ПАВ, перехода растворов ПАВ, термического анализа, вода — иогенный ПАВ, температуры фазового перехода, твердого ПАВ, растворов натрия олеата, и охлаждение растворов ПАВ, растворов иогенного ПАВ, ионогенные ПАВ, натрия олеата различной, примере натрия олеата, Мицеллообразование ионных ПАВ, раствора натрия олеата, мицеллообразования иогенных ПАВ.

Ключевые слова

мицелообразование, термический анализ, поверхностно активное вещество, точка Крафта.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос