Cтраница 3
Это позволяет рассматривать минимумы поверхностного натяжения в однофазных системах как основу для изучения минимумов межфаэного натяжения в двухфазных системах. Большая часть из рассмотренных моделей относится к случаю смешанных мицелл. Такая зависимость была найдена для относительно нежесткой модели ми-целлообразования путем прямого использования принципа минимума свободной энергии. [31]
![]() |
Изотермы поверхностного натяжения водных растворов ПАВ на границе с воздухом ( 1 и межфазного натяжения на границе таких же растворов с гептаном ( 2. [32] |
Взаимная растворимость воды и жидких или твердых углеводородов ничтожна. В зависимости от способности растворяться в водной и масляной фазах, определяемой строением молекул, ПАВ делят на водо - и маслорастворимые, а также ПАВ промежуточной природы, растворимые как в водной, так и в масляной фазе. Водорастворимые ПАВ обычно несут заряженную полярную группу либо достаточно крупную полиоксиэтиле-новую цепь и имеют углеводородный радикал умеренной длины ( как правило, не более 16 - 18 атомов углерода); они часто склонны к ми-целлообразованию в объеме водной фазы ( см. подробнее гл. [33]
По мере накопления в кислоте растворимых углеводородов и воды ее каталитические свойства изменяются. Лучшие показатели алкилирования достигаются при содержании в кислоте 2 - 3 % растворимых углеводородов. Уменьшение концентрации кислоты ниже 86 - 88 % обусловливает резкое ухудшение показателей процесса. Отработанная серная кислота на современных установках направляется на регенерацию методом высокотемпературного термического расщепления. Результаты алкилирования могут быть улучшены за счет добавки к кислоте специальных промоторов, которые изменяют поверхностное натяжение на границе раздела фаз или способствуют ми-целлообразованию в серной кислоте. [34]
Действительно, как показали слектры ЯМР, в водных растворах вблизи молекул углеводородов период релаксации молекул воды в два раза больше, чем в воде, не содержащей растворенных углеводородов. Растворение углеводорода в воде приводит к равномерному распределению его молекул и, следовательно, к росту энтропии, однако из-за низкой растворимости углеводородов это увеличение энтропии не может компенсировать понижение энтропии системы, обусловленное структурированием воды в таком растворе. Уменьшение энтропии компенсирует процесс, ведущий к уменьшению границы контактов углеводородных цепей с водой, - ассоциацию углеводородных радикалов молекул ПАВ. В результате такой ассоциации уменьшается доля жидкости с повышенной структурированностью, и абсолютная величина понижения энтропии в растворе углеводородов или ПАВ становится равной абсолютной величине прироста энтропии, вызванного растворением углеводородов. Если в воде растворен углеводород, это явление ограничивает его растворимость и приводит к появлению углеводородной макрофазы ( жидкости) на границе с насыщенным водным раствором. Если же в растворе находятся дифильные молекулы ПАВ, ассоциация углеводородных радикалов не приводит к образованию макрофазы, так как этому препятствует гидратация полярных групп молекул или электростатическое отталкивание их ионов. В растворе ПАВ уменьшение энтропии, вызванное усилением структур жидкой воды, компенсируется увеличением степени ассоциации ПАВ и обусловливает появление критической концентрации ми-целлообразования. [35]