Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ НЕИОНОГЕННЫХ ПАВ МЕТОДОМ РЕЛЕЕВСКОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА

Османов С.В. 1 Персиянова М.А. 1
1 Армавирский механико-технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»
1. Шинода К., НакагаваТ., Тамамуси Б., Исемура Т. Коллоидные поверхностно-активные вещества. – М.: Мир, 1966. – C. 38.
2. Слюсарев А.В., Персиянова М.А. Определение критической концентрации мицеллообразований в водных растворах ПАВ методом релеевского рассеяния света // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – №9.
3. Слюсарев А.В., Персиянова М.А. Определение средней мицеллярной массы в водных растворах ПАВ методом светорассеяния // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – №9.

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

missing image file RTlnCk (1)

где missing image file – изменение стандартной энергии Гиббса; R – универсальная газовая постоянная; T – абсолютная температура раствора; Ck – критическая концентрация мицеллообразования (ККМ).

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

missing image file (2)

Полагая в (2) missing image file и выполняя интегрирование, получим

missing image file (3)

Изменение энтропии при мицеллообразовании можно рассчитать, пользуясь выражением

missing image file (4)

Расчеты стандартных термодинамических потенциалов мицеллообразования на основании экспериментальных определений величин Ck 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

missing image file (АФ9 – ne)

Эти ПАВ представляют собой оксиэтилированые производные М – изононилфенола с различной степенью оксиэтилирования missing image file 4,6,10,12 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

missing image file

T,K

missing image file, кДж/моль

missing image file, кДж/моль

missing image file, кДж/моль

missing image file, Дж/(моль·К)

4

293

313

333

353

23,3

24,9

26,5

28,0

0,40

23,7

25,3

26,9

28,4

80,9

80,8

80,8

80,5

6

293

313

333

353

24,4

26,2

27,9

29,6

0,83

25,2

27,0

28,7

30,4

86,0

86,3

86,2

86,1

10

293

313

333

17,1

18,3

19,5

1,04

18,1

19,3

20,5

61,9

61,8

61,7

12

293

313

333

353

16,5

17,8

19,3

20,6

3,52

20,0

21,3

22,8

24,1

68,3

68,1

68,5

68,3

При расчете термодинамических параметров использовали соотношения (1), (3) и (4). Изменение стандартного потенциала Гиббса missing image file 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 lnCk от missing image file (см. уравнение (3)). Изменение энтропии процесса мицеллообразования рассчитывали по формуле (4).

Как видно из таблицы 1 энтальпия мицеллообразования ПАВ (АФ9 – 4, АФ9 – 6, АФ9 – 10, АФ9 – 12) в воде положительна, т.е. процесс агрегации молекул в мицеллы идет с поглощением тепла. Изменение энтропии также положительно, но при этом энтропийное слагаемое missing image file 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.


Библиографическая ссылка

Османов С.В., Персиянова М.А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ НЕИОНОГЕННЫХ ПАВ МЕТОДОМ РЕЛЕЕВСКОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-4. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=14177 (дата обращения: 07.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074