VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Коллоидно - мицеллярные растворы ПАВ являются термодинамически устойчивыми и равновесными системами, поэтому для их описания может быть использован термодинамический метод.

Исходя из псевдофазной модели [1], которая наиболее обоснована экспериментально и, считая мицеллу фазой чистого ПАВ, а критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ) как концентрацию насыщения молекулярно-дисперсных частиц, для разбавленных водных растворов ПАВ можно получить выражение

(1)

Здесь - изменение стандартной энергии Гиббса; - универсальная газовая постоянная; - абсолютная температура раствора; - критическая концентрация мицеллообразования (ККМ).

Энтальпию мицеллообразования можно определить из температурной зависимости ККМ в соответствии с уравнением Вант-Гоффа, допуская независимость размера мицелл от температуры

(2)

Полагая в (2) и выполняя интегрирование, получим

(3)

Изменение энтропии при мицеллообразовании можно рассчитать, пользуясь выражением

(4)

Расчеты стандартных термодинамических потенциалов мицеллообразования на основании экспериментальных определений величин и T с использованием соотношений (1), (3) и (4) позволяют оценить энергетику процесса мицеллообразования и взаимодействия молекул ПАВ с растворителем.

В данной работе исследовали релеевское рассеяние света (РРС) в водных растворах ПАВ. Для исследования процессов мицеллообразования в водных растворах были выбраны неионогенные ПАВ с общей формулой

Эти ПАВ представляют собой оксиэтилированые производные М - изононилфенола с различной степенью оксиэтилирования и содержат ~ 98% активного вещества, в основном соответствующего общей формуле [2, 3].

Результаты расчета термодинамических параметров процесса мицеллообразования в водных растворах ПАВ представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты расчета термодинамических параметров процесса мицеллообразования в водных растворах ПАВ

При расчете термодинамических параметров использовали соотношения (1), (3) и (4). Изменение стандартного потенциала Гиббса при переходе молекул ПАВ в мицеллярное состояние (в расчете на 1 моль) определялось с помощью выражения (1). Величину энтальпии мицеллообразования находили по тангенсу угла наклона прямой, которая выражает зависимость от (см. уравнение (3)). Изменение энтропии процесса мицеллообразования рассчитывали по формуле (4).

Как видно из таблицы 1 энтальпия мицеллообразования ПАВ ( ) в воде положительна, т.е. процесс агрегации молекул в мицеллы идет с поглощением тепла. Изменение энтропии также положительно, но при этом энтропийное слагаемое по абсолютной величине превышает изменение энтальпии, что обеспечивает во всех случаях, в соответствии с уравнением (4), отрицательное значение изменения термодинамического потенциала Гиббса в процессе мицеллообразования. Таким образом, решающую роль в протекании самопроизвольной ассоциации молекул исследованных ПАВ в воде играет энтропийный вклад в изменение потенциала Гиббса. Это обусловлено уменьшением структурированности воды в результате уменьшения термодинамически невыгодных контактов углеводородных радикалов с водой и уменьшением гидратации полярных групп.

Литература

1. Шинода К., НакагаваТ., Тамамуси Б., Исемура Т. Коллоидные поверхностно-активные вещества.- М.: Мир,1966, C.38

2. Слюсарев А.В. Определение критической концентрации мицеллообразований в водных растворах ПАВ методом релеевского рассеяния света / Слюсарев А.В., Персиянова М.А. – Общероссийский журнал Академии Естествознания «Современные наукоемкие технологии». - №9. – Пенза: Изд. Издательский Дом «Академия Естествознания», 2013 - . С.64.

3. Слюсарев А.В. Определение средней мицеллярной массы в водных растворах ПАВ методом светорассеяния / Слюсарев А.В., Персиянова М.А. – Общероссийский журнал Академии Естествознания «Современные наукоемкие технологии». - №9. – Пенза: Изд. Издательский Дом «Академия Естествознания», 2013 - . С.64-65