Техника - молодёжи 1960-11, страница 43

о

о

СЕКРЕТЫ

Л. ЛЕВИТСКИИ,

аспирант Института физической химии АН СССР

ОБЛАСТЬ КАКОЙ НАУКИ!

Встречая а научно-популярной литература противоречивые суждения о мыле и механизма его моющего действия, читатель, возможно, захочет пополнить свои знания из специальных материалов. Но книг, которые бы давали полную картину того, как мыло моет, очень мело, м их не тек-то легко отыскеть в каталоге библиотеки.

Тот, кто решит, что моющее действие — это облесть физики, нейдет е резделе физики жидкостей сведения только об отдельных сторонех моющего процесса: о смачивании, капиллярных силах, свойствах мыльных пленок.

Тот, кто считеет, что моющий процесс объясняется только химическими свойствами мыла, найдет в разделе органической химии метериел о свойствах жирных кислот, е также о получении мыла и синтетических моющих средств. И только тот, кто учтет, что моющее действие эеключеется в исчезновении стерых поверхностей резделе веществ и появлении новых, в изменении физико-химических свойств этих поверхностей, достигнет цели. Ведь моющий процесс — это комплекс поверхностных явлений, иэучеемых коллоидной химией. Коллоидно-химические предстев-ления заняли прочное место у специалистов, имеющих дело с этим процессом в промышленных месштебах, — у текстильщиков. Поэтому ценные сведения о моющем действии можно почерпнуть также из книг о вспомогательных текстильных материалах, в число которых входят мыло и моющие средства.

МОЛЕКУЛЫ РАБОТАЮТ

Во многих случаях можно управлять свойствами материалов с помощью малых примесей особых веществ, обре-зующих молекулярные слои на поверхностях раздела. Эти вещества называются поверхностно-активными. Именно к ним относится девио знакомое человеку мыло.

Неиболее наглядное предстевление о поверхностной активности мыла можно получить из следующего опыта. Сделеем из фольги легкую лодочку, в вырез которой поместим кусочек мыле. Если положить текую лодочку на совершенно чистую поверхность воды, она начнет двигеться. Согнув носик лодочки, можно сделать это движение круговым. Через некоторое время лодочке остановится, хотя первоначальное

количество мыла как будто нисколько не уменьшилось.

Причину движения лодочки можно увидеть из другого простого опыта. Ее* ли прикоснуться тонкой стеклянной пе-лочкой, смоченной раствором мыла, к покрытой порошком талька поверхности воды, то пленка тальке сразу разорвется и на поверхности окажется чистая «прорубь». Из этих опытов мы видим, что переход ничтожного коли-чества мыла на поверхность воды сопровождается совершением работы — передвижением лодочки и разрыванием пленки тальке.

Что же эестееляет лодочку двигаться и почему она через некоторое время остеневливаетсяГ

Известно, что поверхность всякой жидкости стремится сократиться вследствие того, что молекулы, неходящиеся в поверхностном слое, втягиваются внутрь жидкости. Это происходит потому, что силы межмолекуляриого сцепления внутри жидкости не могут быть уравновешены со стороны горездо менее плотной воздушной среды. Силы, стремящиеся сокретнть поверхностный слой, создают избыток свободной энергии, вырежеемой величиной поверхностного нетяжения. Стремление к уменьшению этих сил может быть осуществлено двояко: для чистых жидкостей — путем сокрещения поверхности резделе, е для рестворов — еще и другим срособом, некоплеиием (ед-сорбцией) в поверхности резделе вещества, снижающего поверхностное натяжение. Так, например, 0,1-процентный раствор мыле в воде в реэультете адсорбции его молекул имеет поверхностное нетяжеиие в 3 раэа меньшее, чем у чистой воды. Этой реэиицы хватает не только на распределение молекул мыла плотным слоем по поверхности воды, но и не «толкеиие» лодочки.

Мыло. оказывается, может выступать в роли двигателя.

Рис. Б. БОССАРТА

МОЛЕКУЛЫ-ГИБРИДЫ

Для того чтобы вещество адсорбировалось жидкостью, недостеточно одного только малого значения его поверхностного натяжения. Многие орге-нические жидкости имеют одинеково низкие значения поверхностного натяжения, а по степени концентрировеиия молекул в поверхности воды отличе-ются друг от друге в десятки и сотни реэ. Здесь следует учитывать херектер межмолекулярных сил, способность их к взаимному насыщению. Различие в природе этих сил заставило разделить обычно встречеющиеся жидкости на две группы: полярные и неполярные. В первую группу входят вода и растворимые в ней жидкости: спирты, оргеии-ческие кислоты, емины и др. Во вторую — углеводороды: керосин, бензин, минерельиые месла, скипидар.

Первая группа веществ отличеется от второй тем, что в ее молекулех электрические заряды распределены неравномерно. Эте неравномерность делает молекулы электрически полярными и объясняется неличием в них несимметрично расположенных атомов кислороде, езоте, хлоре, серы, превосходящих атомы водорода и углероде по способности присоединять электроны.

Для отнесения вещества в ту или иную группу обычно пользуются давно уже известным превилом: подобное рестворяется в подобном. В соответствии с этим превилом полярные веществе гидрофильны (буквально: любят воду), а неполярные — гидрофоб н ы, то есть вреждебны воде.

Мыло кек будто не подчиняется этому древнему правилу: оно хорошо растворимо в воде и е то же время способно рестворяться в жирах и маслах.

Секрет этого противоречия, делающего мыло подобным как тем, так и другим веществам, эеключеется в самой молекуле мыле. Кек и молекулы всех поверхиостио-ективиых веществ, оне состоит из двух честей: полярной гидрофильной группы и неполярного гидрофобного конце из углеводородов. Текой «гибридный» херектер молекул определяет их способность игреть роль

В заголовке: Карбоксиметилцеллю-лоза — хороший помощник моющих средств. Ее молекулы, состоящие ил по-лярной карбоксильной группы (СОО) и целлюлозного основания, как бы «берут в плен» кусочки грязи, окружая их плотной оболочкой.

37