Особую опасность для человека и окружающей среды представляют радиоактив ные аэрозоли, образующиеся при ядерных взрывах, технологических или аварийных выбросах в атомной промышленности.

С образованием аэрозолей связаны многие профессиональные заболевания, такие как антракоз (у шахтеров), силикоз (у работников цементного и керамического производства), экзогенный гемосидероз (у сварщиков и металлургов) и ряд других.

Определенное значение в медицинской практике имеют и пены. В частности, они образуются при травмах грудной клетки, сопровождающихся ранением легких. Воздух, выходящий из раненного легкого, вспенивает кровь, образующаяся пена закрывает операционное поле и мешает проведению операции.

Образование пены в легких всегда наблюдается при развитии отека легких, возникающего при левожелудочковой сердечной недостаточности, печеночной недостаточности, аллергическом шоке, травме черепа и других патологических состояниях. Пена вызывает обструкцию (закупорку) альвеол и бронхиол и острую дыхательную недостаточность.

Для гашения пены в легких используется или аэрозольная ингаляция или внутривенное введение 30%‑го этилового спирта и другие методы.

ЛЕКЦИЯ № 8

КОЛЛОИДНЫЕ ПАВ

Коллоидные ПАВ — длинноцепочечные дифильные органические соединения с числом атомов углерода в радикале от 10 до 20.

8.1. Классификация коллоидных ПАВ

Ионогеннные:

– анионные (поверхностно-активный анион): C₁₇H₃₃COONa, C₈H₁₇C₆H₄SO₃Na;

– катионные (поверхностно-активный катион): [C₁₈H₃₇NH₃]Cl, ;

– амфолитные: NH₂(CH₂)₁₂COOH, в зависимости от рН среды либо анион–, либо катион-активные.

Неионогенные:

R(OCH₂CH₂)_nX, где R от 6 до 18 атомов С, n = 10 – 100, гидрофильная часть — (ОСН₂СН₂)_n, Х = ОН, СООН и др.

8.2. Мицеллообразование в растворах коллоидных ПАВ

Растворимость коллоидных ПАВ невелика — 10-6 ¸ 10-3 моль/л. В результате малой растворимости при повышении концентрации происходит ассоциация молекул ПАВ, при определенной концентрации переходящая в мицеллообразование. Концентрация раствора ПАВ, при которой начинается мицеллообразование, называется критической концентрацией мицеллобразования (ККМ).

 

Изотермы поверхностного натяжения: I — истинно растворимое ПАВ; II — коллоидное ПАВ. Излом на изотерме II соответствует переходу истинного раствора в золь.

8.2.1. Механизм и термодинамика мицеллообразования

После формирования поверхностного слоя на границе раздела фаз раствор––воздух при дальнейшем повышении концентрации раствора начинается ассоциация углеводородных радикалов ПАВ, образующих ядро — практически жидкий углеводород. Полярные группы ПАВ образуют гидрофильную оболочку.

 

Образование мицеллы в водном растворе коллоидного ПАВ.

Движущая сила образования мицеллы — гидрофобные взаимодействия. Энтальпия взаимодействия радикалов ПАВ между собой меньше энтальпии взаимодействия их с водой, поэтому при образовании ядра мицеллы энтальпия системы уменьшается (D Н < 0).

Вокруг радикалов ПАВ, находящихся в неассоциированном состоянии, образуются упорядоченные структуры из молекул воды. При ассоциации радикалов ПАВ эти структуры разрушаются, энтропия системы повышается (D S > 0).

Энергия Гиббса системы D G = D H - T D S при этом уменьшается (D G < 0), следовательно, мицеллообразование термодинамически выгодно и идет самопроизвольно.

D G на 1 моль групп –СН₂– составляет 2600 Дж/моль.

8.2.2. Строение мицелл коллоидных ПАВ в водных растворах

При концентрациях ПАВ, несколько превышающих ККМ, образуются сферические мицеллы с определенным числом агрегации (от 20 до 100), которое зависит от длины радикала и способности полярной части молекул образовывать гидрофильную оболочку мицелллы. Диаметр сферических мицелл примерно равен удвоенной длине молекул ПАВ.