Большой энциклопедический словарь:
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (ПАВ) — химические соединения, способные адсорбироваться на границе раздела фаз, одна из которых обычно вода, и снижать поверхностное натяжение. Молекулы ПАВ состоят из углеводородного радикала (от 4 до 20 СН2-групп) и полярной группы (ОН, СООН, NH2, SO3H и др.). Т. н. ионогенные ПАВ диссоциируют в растворе на катионы и анионы, одни из которых обладают поверхностной активностью, другие (противоионы) нет. Соответственно различают катионактивные, анионактивные и амфотерные (амфолитные) ПАВ. Молекулы неионогенных ПАВ сохраняют в растворе электрическую нейтральность. ПАВ регулируют смачивание, облегчают диспергирование, повышают или понижают устойчивость суспензий, эмульсий, пен. Используются как моющие средства, флотореагенты, ингибиторы коррозии металлов, коагулянты и т. п.
Большая советская энциклопедия:
Поверхностно-активные вещества
Вещества, способные накапливаться (сгущаться) на поверхности соприкосновения двух тел, называемой поверхностью раздела фаз, или межфазной поверхностью. На межфазной поверхности П.-а. в. образуют слой повышенной концентрации — адсорбционный слой (см. также Мономолекулярный слой).
Любое вещество в виде компонента жидкого раствора или газа (пара) при соответствующих условиях может проявить поверхностную активность, т. е. адсорбироваться под действием межмолекулярных сил на той или иной поверхности (см. Адсорбция), понижая её свободную энергию (См. Свободная энергия). Однако поверхностно-активными обычно называются лишь те вещества, адсорбция которых из растворов уже при весьма малых концентрациях (десятые и сотые доли %) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения (См. Поверхностное натяжение).
Типичные П.-а. в. — органические соединения дифильного строения, т. е. содержащие в молекуле атомные группы, сильно различающиеся по интенсивности взаимодействия с окружающей средой (в наиболее практически важном случае — водой). Так, в молекулах П.-а. в. имеются один или несколько углеводородных радикалов, составляющих олео-, или липофильную, часть (она же — гидрофобная часть молекулы), и одна или несколько полярных групп — гидрофильная часть (см. также Гидрофильность и гидрофобность). Слабо взаимодействующие с водой олеофильные (гидрофобные) группы определяют стремление молекулы к переходу из водной (полярной) среды в углеводородную (неполярную). Гидрофильные группы, наоборот, удерживают молекулу в полярной среде или, если молекула П.-а. в. находится в углеводородной жидкости, определяют её стремление к переходу в полярную среду. Т. о., поверхностная активность П.-а. в., растворённых в неполярных жидкостях, обусловлена гидрофильными группами, а растворённых в воде — гидрофобными радикалами.
По типу гидрофильных групп П.-а. в. делят на ионные, или ионогенные, и неионные, или неионогенные. Ионные П.-а. в. диссоциируют в воде на ионы, одни из которых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, другие (противоионы) — адсорбционно неактивны. Если адсорбционно активны анионы, П.-а. в. называются анионными, или анионоактивными, в противоположном случае — катионными, или катионо-активными. Анионные П.-а. в. — органические кислоты и их соли, катионные — основания, обычно амины различной степени замещения, и их соли. Некоторые П.-а. в. содержат и кислотные, и основные группы. В зависимости от условий они проявляют свойства или анионных, или катионных П.-а. в., поэтому их называют амфотерными, или амфолитными, П.-а. в.
Все П.-а. в. можно разделить на две категории по типу систем, образуемых ими при взаимодействии с растворяющей средой. К одной категории относятся мицеллообразующие П.-а. в., к другой — не образующие мицелл (См. Мицелла). В растворах мицеллообразующих П.-а. в. выше критической концентрации мицеллообразования (ККМ) возникают коллоидные частицы (мицеллы), состоящие из десятков или сотен молекул (ионов). Мицеллы обратимо распадаются на отдельные молекулы или ионы при разбавлении раствора (точнее, коллоидной дисперсии) до концентрации ниже ККМ. Таким образом, растворы мицеллообразующих П.-а. в. занимают промежуточное положение между истинными (молекулярными) и коллоидными растворами (золями (См. Золи)), поэтому их часто называют полуколлоидными системами (См. Полуколлоидные системы). К мицеллообразующим П.-а. в. относят все моющие вещества (см. Моющие средства, Моющее действие, Мыла), эмульгаторы, смачиватели, диспергаторы и др.
В мировом производстве П.-а. в. большую часть составляют анионные вещества. Среди них можно выделить следующие основные группы: карбоновые кислоты, а также их соли, алкилсульфаты (сульфоэфиры), алкилсульфонаты и алкил-арилсульфонаты, пр. продукты. Наиболее распространены натриевые и калиевые мыла жирных и смоляных кислот; нейтрализованные продукты сульфирования высших жирных кислот, олефинов, алкилбензолов. Второе место по объёму промышленного производства занимают неионные П.-а. в. — эфиры полиэтиленгликолей. Большинство неионных П.-а. в. получают присоединением окиси этилена к алифатическим спиртам, алкилфенолам, карбоновым кислотам, аминам и др. соединениям с реакционноспособным атомом водорода. Ассортимент П.-а. в. чрезвычайно велик. Приведённые ниже данные (1971) позволяют видеть соотношение объёмов производства П.-а. в. различных типов.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Поверхностно-активные вещества | тыс. т | % |
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Анионные | 2480 | 62 |
| Неионные | 1160 | 29 |
| Катионные и пр. | 360 | 9 |
|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Всего | 4000 | 100 |
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Мировое производство П.-а. в. постоянно возрастает, причём доля неионных и катионных веществ в общем выпуске всё время увеличивается. В зависимости от назначения и химического состава П.-а. в. выпускают в виде твёрдых продуктов (кусков, хлопьев, гранул, порошков), жидкостей и полужидких веществ (паст, гелей). Особое внимание всё больше и больше уделяется производству П.-а. в. с линейным строением молекул, которые легко подвергаются биохимическому разложению в природных условиях и не загрязняют окружающую среду.
П.-а. в. находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Важнейшие области потребления П.-а. в.: производство мыл и моющих средств для технических и санитарно-гигиенических нужд; текстильно-вспомогательных веществ, т. е. веществ, используемых для обработки тканей и подготовки сырья для них; лакокрасочной продукции. П.-а. в. используют во многих технологических процессах химических, нефтехимических, химико-фармацевтических, пищевой промышленности. Их применяют как присадки, улучшающие качество нефтепродуктов (См. Нефтепродукты); как флотореагенты при флотационном обогащении полезных ископаемых (см. Флотация); компоненты гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий и т.д. П.-а. в. облегчают механическую обработку металлов и др. материалов, повышают эффективность процессов диспергирования (См. Диспергирование) жидкостей и твёрдых тел. Незаменимы П.-а. в. как стабилизаторы высококонцентрированных дисперсных систем (См. Дисперсные системы) (суспензий, паст, эмульсий, пен). Кроме того, они играют важную роль в биологических процессах и вырабатываются для «собственных нужд» живыми организмами. Так, поверхностной активностью обладают вещества, входящие в состав жидкостей кишечно-желудочного тракта и крови животных, соков и экстрактов растений.
Лит.: Шварц А., Перри Дж., Берч Д ж., Поверхностноактивные вещества и моющие средства, пер. с англ., М., 1960; Ребиндер П. А., Поверхностноактивные вещества и их применение, «Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева», 1959, т. 4, № 5; его же, Поверхностные и объемные свойства растворов поверхностно-активных веществ, там же, 1966, т. 11, № 4; его же, Взаимосвязь поверхностных и объёмных свойств растворов поверхностно-активных веществ, в сборнике: Успехи коллоидной химии, М., 1973; Коллоидные поверхностноактивные вещества, пер. с англ., М., 1966; Nonionic surfactans, ed. M. J. Schick, N. Y., 1967. см. также лит. при ст. Моющие средства.
Л. А. Шиц.
Микробиология. Словарь терминов:
• поверхностно-активные вещества (ПАВ)
детергенты – вещества, снижающие поверхностное натяжение. Оказывая влияние на пограничные слои клеток, нарушают функции цитоплазматической мембраны и вследствие этого способны задерживать рост микроорганизмов и даже вызывать их гибель. Широко используются как моющие средства, эмульгаторы; в микробиол. – как дезинфицирующие вещества, пеногасители.
Горная энциклопедия:
(a. surfactants; н. grenzflachenaktive Stoffe, oberflachenaktive Stoffe; ф. substances tensio-actives; и. surfac-tantes), — вещества c асимметричной мол. структурой, молекулы к-рых имеют дифильное строение, т.e. содержат лиофильные и лиофобные (обычно гидрофильные полярные группы и гидрофобные радикалы) атомные группы. Дифильная структура обусловливает поверхностную (адсорбционную) активность ПАВ, их способность концентрироваться и определённым образом ориентироваться на межфазных поверхностях раздела, понижая поверхностную энергию (поверхностное натяжение). Гидрофильные группы обеспечивают растворимость ПАВ в воде, гидрофобные (обычно углеводородные) при достаточно высокой мол. массе способствуют растворению ПАВ в неполярных средах. C помощью ПАВ можно влиять на энергетич. состояние и структуру межфазной поверхности и через неё регулировать свойства гетерогенных систем.
Пo характеру диссоциации все ПАВ можно разделить на анионные (поверхностную активность определяют отрицат. ионы), катионные (поверхностную активность определяют положит. ионы), неионогенные (не образуют ионов), амфолитные (образуют в водных растворах анионо- или катионоактивные вещества в зависимости от условий), высокомолекулярные (полимерные) c повторяющимися в макромолекуле полярными и неполярными звеньями.
Aнионные ПАВ: соли карбоновых к-т, сульфоэфиров, сульфоновых к-т, тиосульфатов и др. Kатионные ПАВ: соли первичных, вторичных и третичных аминов, алкилгидразинов, гидразонов, гуанидинов, четвертичные аммониевые основания и др. Hеионогенные ПАВ: одно- и полиатомные спирты, третичные амины, альдегиды и кетоны, простые и сложные эфиры и др. Aмфолитные ПАВ: карбоксибетаины (триалкиламмонийалканоаты), сульфобетаины (триал киламмонийал кансульфонаты), аминокарбоновые к-ты и их соли, фосфобетаины (триалкиламмо-нийалканфосфаты). Bысоко- молекулярные ПАВ: полимеры линейного строения c анионным, катионным, неионогенным амфолитным характером диссоциации.
Физ. и хим. свойства ПАВ зависят от мол. массы, структуры, характера межмолекулярного и внутримолекулярного взаимодействия. Mерой поверхностной активности растворимых ПАВ является работа адсорбции и в ряде случаев критич. концентрация мицеллообразования.
ПАВ широко применяются практически во всех отраслях техники. B нефт. пром-сти при бурении в глинистые растворы добавляют карбоксиметил-целлюлозу, полиакриламид, природные танниды, гуминовые к-ты и др. Ингибирование коррозии нефтепромыслового оборудования достигается c помощью алкиламинов, диалкилами-нопропионитрилов и др. ПАВ. При обезвоживании нефти добавляют сополимеры оксида этилена и оксида пропилена, карбоновые к-ты, алкилфенолы. B смазочные масла вводят присадки: производные алкилфенолов, сульфонаты, сукцинимиды и др. ПАВ входят практически во все флотационные реагенты. Флотация угля производится в присутствии алифатич. спиртов, синтетич. жирных кислот. При флотации жел. руд используют мыла природных непредельных жирных кислот, сульфонаты, высшие алифатич. амины, при флотации руд цветных металлов — ксантогенаты, диалкилдитиофосфаты, кар- боксиметилцеллюлозу. Ha транспорте растворами ПАВ очищают от загрязнений ёмкости, детали машин. Kроме того, ПАВ широко используются в хим. пром-сти, в машиностроении, при произ-ве строит. материалов и в др. отраслях нар. x-ва.
Литература: Aбрамзон A. A., Поверхностно-активные вещества: свойства и применение, 2 изд., Л., 1981 ; Шенфельд H., Поверхностно-активные вещества на основе оксида этилена, пер. c нем., 2 изд., M., 1982; Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества. Cправочник, под ред. A. A. Aбрамзона, E. Д. Щукина, Л., 1984.
B. Г. Cпиркин.
Физический энциклопедический словарь:
Вещества, способные адсорбироваться на поверхности раздела двух фаз, понижая её поверхностное натяжение. К П.-а. в. относятся органич. соединения с асимметричной мол. структурой, молекулы к-рых содержат ат. группы, резко различающиеся характером вз-ствия с окружающей средой (напр., водой). Так, молекулы П.-а. в. включают один или неск. углеводородных радикалов (RСnН2n+1, RC6H5 и др.) — лиофильная (гидрофобная) часть молекулы, и одну или неск. полярных групп (ОН-, СООН-, NH2-, SO3- и др.) — гидрофильная часть (см. ГИДРОФИЛЬНОСТЬ И ГИДРОФОБНОСТЬ), Такая структура наз. дифильной, она обусловливает высокую адсорбц. активность П.-а. в. Работа адсорбции таких молекул достаточно велика, чтобы даже при малой их концентрации поверхностное натяжение резко снизилось (напр., на границе водный раствор — воздух при темп-ре 20°С с 72,8 мДж/м2 до =28—30 мДж/м2). П.-а. в. классифицируют по характеру диссоциации на анионактивные, катионактивные, неионогенные, амфолитные и высокомолекулярные. Типичное анионактивное П.-а. в.— жировое мыло, представляющее собой смесь солей жирных (карбоновых) кислот с длинными углеводородными цепями (общая ф-ла RCOONa). Характерная особенность этих П.-а. в. заключается в том, что они диссоциируют в водных растворах, так что носителем поверхностной активности явл. длинноцепочечные анионы RCOO-, что резко повышает (по сравнению с соответствующими кислотами) растворимость мыл и позволяет получать высокие концентрации их р-ров. В таких р-рах П.-а. в. находятся не в виде отд. молекул (ионов), а в форме больших агрегатов — м и ц е л л, что придаёт р-рам коллоидные св-ва и в результате высокую смачивающую способность, т. е. придаёт им эффективные моющие св-ва. Кроме естеств. жировых мыл, существуют синтетич. мылоподобные в-ва, имеющие сходное с ними мол. строение, напр. ионогенные солеобразные анионактивные и катионактивные (дающие длинноцепочечные катионы) соединения. Группу неионогенных мыл составляют соединения, содержащие в молекулах неск. полярных групп, что сообщает им также повышенную растворимость в воде. К амфолитным П.-а. в. относятся соединения, образующие в зависимости от условий (растворителя, кислотности среды и т. д.) либо анионактивные, либо катионактивные в-ва. И, наконец, особую группу составляют высокомолекулярные П.-а. в., состоящие из большого числа повторяющихся линейных звеньев, каждое из к-рых содержит полярные и неполярные группы.
П.-а. в. изменяют поверхностные св-ва в-в (см. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ) и применяются в качестве смачивателей (см. СМАЧИВАНИЕ), фтолационных реагентов, пенообразователей, диспергаторов — понизителей твёрдости, пластифицирующих добавок, модификаторов кристаллизации и др.
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020