Действие детергентов - Поверхностно-активные вещества, моющие средства и проблема биоразложения
Мыло известно уже тысячи лет, но только относительно недавно химики поняли, почему оно обладает моющими свойствами. Механизм удаления грязи в сущности один и тот же для мыла и синтетических моющих средств. Рассмотрим его на примере поваренной соли, обычного мыла и алкилбензолсульфоната натрия, одного из первых синтетических детергентов. При растворении в воде поваренная соль (NaCl) диссоциирует на положительно заряженные ионы натрия (Na+) и отрицательно заряженные ионы хлора (Cl-). Мыло, т. е. стеарат натрия, сходные с ним вещества, а также алкилбензолсульфонат натрия ведут себя подобным же образом: они образуют положительно заряженные ионы натрия, но их отрицательные ионы, в отличие от иона хлора, состоят примерно из пятидесяти атомов.
Мыло можно представить формулой Na+ и C17H35COO-, где 17 атомов углерода с присоединенными к ним атомами водорода вытянуты в извилистую цепочку. Алкилбензолсульфонат натрия (Na+ C12H25C6H4SO3-) имеет примерно столько же атомов углерода и водорода. Однако, расположены они не в виде извилистой цепочки, как в мыле, а в виде разветвленной структуры. Это различие имеет значение. Для моющего действия важно то, что углеводородная часть отрицательного иона нерастворима в воде. Однако она растворима в жирах и маслах, а ведь именно благодаря жиру грязь прилипает к вещам; и если поверхность полностью очищена от жира, грязь не задерживается на ней.
Отрицательные ионы (анионы) мыла и алкилбензолсульфоната склонны концентрироваться на поверхности раздела воды и жира. Водорастворимый отрицательно заряженный конец остается в воде, тогда как углеводородная часть погружена в жир. Чтобы поверхность раздела была наибольшей, жир должен присутствовать в виде мельчайших капелек. В результате образуется эмульсия - взвесь капелек жира (масла) в воде.
Если на твердой поверхности имеется пленка жира, то при контакте с водой, содержащей детергент, жир покидает поверхность и переходит в воду в виде мельчайших капель. Анионы мыла и алкилбензолсульфоната находятся одним концом в воде, а другим - в жире. Грязь, удерживаемая пленкой жира, удаляется при полоскании. Так в упрощенном виде можно представить себе действие моющих средств.
Любое вещество, склонное собираться на поверхности раздела масло - вода, называют поверхностно-активным веществом. Все поверхностно-активные вещества являются эмульгаторами, потому что способствуют образованию эмульсии масла в воде, т. е. "смешению" масла и воды; все они обладают моющими свойствами и образуют пену - ведь пена является как бы эмульсией воздушных пузырьков в воде. Но не все эти свойства выражены у них одинаково. Есть поверхностно-активные вещества, которые обильно образуют пену, но являются слабыми моющими средствами; есть и такие, которые почти не пенятся, но представляют собой прекрасные моющие средства. Синтетические детергенты - это синтетические поверхностно-активные вещества с особо высокой моющей способностью. В промышленности термин "синтетическое моющее средство", как правило, означает композицию, включающую поверхностно-активный компонент, отбеливатели и другие добавки.
В конце 1950-х годов обнаружено неожиданное и неприятное явление. Во многих промышленных населенных пунктах канализация стала переполняться пеной. Облака грязной пены громоздились над стоками, ветер разносил хлопья пены по окрестностям. Это создавало угрозу здоровью, поскольку пена из канализации могла быть источником инфекции. Более того, во многих странах (в США - особенно на Лонг-Айленде) что-то случилось с подземными водами, используемыми для водоснабжения: водопроводная вода стала пениться. Было очевидно, что причина в синтетических моющих средствах: после 1953 их стали покупать больше, чем мыло. Но остался вопрос: почему же ничего подобного не случалось раньше? Все они обладают моющими свойствами и образуют пену - ведь пена является как бы эмульсией воздушных пузырьков в воде.
Были обнаружены почвенные бактерии, способные "переваривать" молекулы мыла, но синтетические моющие средства бактерии не могли метаболизировать. Липофильная часть молекулы мыла представляет собой неразветвленную цепочку углеродных атомов, каждый из которых связан только с двумя соседними атомами углерода. А в алкилбензолсульфонате натрия липофильная часть имеет разветвленную цепь углеродных атомов. Стирке это не мешает, но в природных жирах, из которых делают мыло, такая структура не встречается. Поэтому-то бактерии не могли с ней справиться. Проблема была решена путем замены разветвленной цепи в алкилбензолсульфонате на неразветвленную. Такой детергент поддается биодеградации, т. е. расщепляется микроорганизмами. По своей структуре он достаточно близок к линейной цепи мыла, и бактерии могут с ним справиться. Таким образом, линейный алкилбензолсульфонат помог решить неприятную проблему.
Последние успехи в разработке моющих средств для стирки связаны с применением ферментов. Ферменты - это вещества, производимые живыми организмами, которые способны катализировать биохимические реакции, т. е. они ускоряют реакцию, но сами при этом не изменяются. Определенные ферменты катализируют реакции, подобные тем, которые идут при переваривании пищи, поэтому они очень эффективны для удаления пятен от травы, яиц, молока, шоколада, детской пищи и соусов. Ферменты, используемые в составе моющих средств, безвредны и применяются в очень малых количествах.
Похожие статьи
-
Имеющиеся в продаже моющие средства редко представляют собой чистые вещества. Обычно они содержат и другие компоненты, например, смягчители воды и...
-
Моющие средства - Поверхностно-активные вещества, моющие средства и проблема биоразложения
Моющие средства (детергенты) - вещества, усиливающие моющее действие воды. Первыми детергентами были мыла, полученные из встречающихся в природе веществ....
-
Применение ПАВ - Поверхностно-активные вещества, моющие средства и проблема биоразложения
ПАВ находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Важнейшие области потребления ПАВ. : производство мыл и моющих...
-
Поверхностный активный моющий экологический Поверхностно-активные вещества, вещества, способные накапливаться (сгущаться) на поверхности соприкосновения...
-
Моющие средства: состав и свойства
1. Природа моющих средств Моющими средствами называют сложные органические соединения, применяемые в чистом виде или с добавками для стирки изделий из...
-
История возникновения моющих средств Самое простое моющее средство, было получено на Ближнем Востоке более 5 000 лет назад. Скорее всего, оно было...
-
Синтетически моющие средства (CMC, детергенты), многокомпонентные композиции, применяемые в водных растворах для интенсификации удаления загрязнений с...
-
Концепция гидрофильно-липофильного баланса - Коллоидные поверхностно-активные вещества
В эмульсионной технологии существует эмпирическое правило: водорастворимые эмульгаторы обычно образуют эмульсии "масло в воде", в то время как...
-
Заключение - Коллоидные поверхностно-активные вещества
Мировое производство ПАВ постоянно возрастает, причем доля неионных и катионных веществ в общем выпуске все время увеличивается. В зависимости от...
-
Одна из наиболее актуальных проблем на сегодня - защита окружающей среды от различных загрязнений - отходов производства и продуктов жизнедеятельности...
-
Неионогенные ПАВ - Коллоидные поверхностно-активные вещества
Неионогенные ПАВ - высокомолекулярные соединения, не образующие ионов в водном растворе. Их растворимость обусловлена наличием в молекулах гидрофильных...
-
ПАВ и ПИВ - Коллоидные поверхностно-активные вещества
Одним из основных свойств поверхностно-активных веществ является их способность адсорбироваться из объема жидкости, где они растворены, на поверхности...
-
Моющие вещества (МВ) составляют основу всех СМС и определяют их свойства; это мицеллообразующие поверхностно-активные вещества, благодаря которым...
-
Свойства поверхностно-активных веществ - Поверхностные явления. Адсорбция
На поверхности раздела фаз молекулы ПАВ Ориентируются Гидрофильной группой в сторону полярной фазы, олеофильной - в сторону неполярной. Из-за Малого...
-
Моющее действие эмульгаторов, Биологическое значение эмульсий - Эмульсии и эмульгаторы
Образование эмульсии происходит при отмывании жирных пятен мылом. Пептизированные, а затем стабилизированные солями жирных кислот частички жира легко...
-
Введение - Коллоидные поверхностно-активные вещества
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) -- химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного...
-
Взаимодействие лекарственных средств - Лекарственные средства
В медицинской практике часто используют несколько лекарственных средств одновременно. При этом они могут взаимодействовать друг с другом, изменяя...
-
Показатели Результаты исследования Гидрокарбонаты ПАВ Фосфаты Сульфаты Проба №1 (пос. Кирпичное) Отсутствуют 0,085 Осадок бурого цвета Отсутствуют Проба...
-
Введение - Влияние синтетических моющих средств на окружающую среду и живые организмы
С древнейших времен для поддержания чистоты человек использует моющие средства. Все они имели природную основу: употреблялись щелочные соли (поташ из...
-
Свойства веществ при низких температурах - Свойства веществ при низких температурах
Работы в области жидкого гелия представляют интерес в основном потому, что проводятся вблизи абсолютного нуля, т. е. при очень низких температурах. В то...
-
Методики исследования - Влияние синтетических моющих средств на окружающую среду и живые организмы
Работа проводилась в весенний период 2011года на территории с. Подгорного и в лабораторных условиях МОУ "Подгорнская СОШ". Она велась в трех направлениях...
-
План-конспект теоретической самоподготовки Поверхностное натяжение Состояние молекул вещества, находящегося в поверхностном слое твердого тела или...
-
Оптическая геометрия нефелометров - Коллоидные поверхностно-активные вещества
Третий компонент, влияющий на качество показаний нефелометров - это оптическая геометрия, которая включает в себя параметры конструкции прибора, такие...
-
1) рассеяние света 2) флотация-всплывание каллоидных частиц на поверхность 3) сидиментация - выпадение в осадок коллоидных частиц 4)коагуляция-уменьшение...
-
Возраст Чувствительность к лекарственным средствам меняется в зависимости от возраста. В связи с этим выделилась так называемая перинатальная...
-
Состояние организма, Значение суточных ритмов - Лекарственные средства
Эффект препаратов может зависеть от состояния организма, в частности от патологии, при которой их назначают. Так, жаропонижающие средства снижают...
-
Косметические средства - Применение химии в быту
В мире считается, что среди наиболее прибыльных отраслей промышленности на одном из первых мест стоит косметическая. Наблюдения показывают, что если...
-
Физические и химические свойства простого вещества - Свойства германия
Начать следует с описания физических свойств простого вещества германия. Германий представляет собой твердый серебристо-белый полуметалл, обладающий...
-
Горючие и окисляющие вещества - Принципы горения и взрыва
Горючими Называются вещества, способные самостоятельно гореть после изъятия источника загорания. По степени горючести вещества делятся на: горючие...
-
- кориандр, - анис, - фенхель, тмин, - укроп; Травянистое (листья, надземная часть травянистых растений, молодые ветви древесных растений): - мята, -...
-
Адсорбция ионов из водных растворов электролитов - Поверхностные явления. Адсорбция
Сильные электролиты адсорбируются в виде Ионов . Ионная адсорбция имеет ряд Особенностей : Скорость ионной адсорбции Меньше Скорости молекулярной...
-
Простые и сложны вещества - Классы неорганических соединений
Простые вещества образованы атомами одного химического элемента. Все простые вещества можно разделить на неметаллы и металлы. К неметаллам относят только...
-
Пектиновые вещества -- это высокомолекулярные углеводы растительного происхождения, главным структурным компонентом которых является D-галактуроновая...
-
Адсорбция на границе жидкость - газ Сорбцией (от лат. "sorbeo" - поглощаю, втягиваю) называют любой процесс поглощения одного вещества (сорбтива) другим...
-
При оценке состояния экосистемы важно учитывать загрязненность водного объекта токсичными веществами. Наибольшую опасность среди них представляют тяжелые...
-
При подготовке пробы к анализу следует обращать внимание на внешний вид доставленных биообъектов, который может служить важной подсказкой при проведении...
-
Органические и неорганические соединения нефти имеют различную растворимость в воде, органических соединениях и по отношению друг к другу. Подавляющая...
-
Применение . При железодефицитной анемии различной этиологии (постгеморрагической, агастральной, анэнтеральной, хлорозе, анемии беременных и кормящих...
-
Кинетика химической коррозии - Химическая коррозия
Скорость химической коррозии зависит от многих факторов и в первую очередь от характера продуктов коррозии. В процессе окисления на поверхности металла...
-
Нормативным методом количественного определения индивидуальных ЛС является кислотно-основное титрование в неводной среде. Кроме того возможны и другие...
Действие детергентов - Поверхностно-активные вещества, моющие средства и проблема биоразложения