Смачивание происходит, когда твердое тело соприкасается с жидкостью. Исходные границы раздела твердое тело-газ и жидкость-газ исчезают, и образуется новая граница раздела твердое тело-жидкость. Например, текстильные волокна — это пористые материалы с большой удельной поверхностью. Когда раствор распространяется вдоль волокон, он проникает в зазоры между волокнами и вытесняет воздух, превращая исходную границу раздела воздух-волокно в границу раздела жидкость-волокно.—Это типичный процесс смачивания. При этом раствор проникает внутрь волокон, этот процесс называется проникновением. Поверхностно-активные вещества, которые способствуют смачиванию и проникновению, называются, соответственно, смачивающими и проникающими агентами.
Масла обладают высоким поверхностным натяжением в воде. При добавлении масла в воду и интенсивном перемешивании смесь распадается на мелкие капли, образуя эмульсию, однако после прекращения перемешивания смесь снова расслаивается. Если добавить поверхностно-активное вещество и перемешать смесь, слои не будут легко разделяться в течение длительного времени после прекращения перемешивания, что и является эмульсификацией. Гидрофобная часть молекул масла окружена гидрофильными группами поверхностно-активных веществ, создавая направленные силы притяжения. Это снижает энергию, необходимую для диспергирования масла в воде, и обеспечивает эффективную эмульсификацию масел.
Благодаря эмульгативному эффекту поверхностно-активных веществ, частицы масла и грязи, отделившиеся от твердых поверхностей, могут быть стабильно эмульгированы и диспергированы в водных растворах, предотвращая их повторное осаждение на очищенных поверхностях и повторное загрязнение.
Дисперсия — это процесс, при котором нерастворимые твердые вещества распределяются в растворе в виде мельчайших частиц, образуя суспензию. Поверхностно-активные вещества, улучшающие дисперсию твердых веществ и поддерживающие стабильность суспензий, называются диспергаторами. На практике трудно отличить эмульгирование от дисперсии, когда полутвердые масла эмульгируются и диспергируются в растворах. Поскольку эмульгаторы и диспергаторы обычно представляют собой одно и то же вещество, в практических приложениях их совместно называют эмульгаторами-диспергаторами.
Солюбилизация означает, что поверхностно-активные вещества могут повышать растворимость малорастворимых или нерастворимых веществ в воде. Например, растворимость бензола в воде составляет 0,09% по объему. После добавления поверхностно-активных веществ, таких как олеат натрия, растворимость бензола может возрасти до 10%.
Растворение тесно связано с образованием мицелл поверхностно-активными веществами в воде. Мицелла — это агрегат, образующийся, когда углеводородные цепи молекул поверхностно-активного вещества сближаются друг с другом в водном растворе за счет гидрофобных взаимодействий. Внутри мицеллы находятся, по сути, жидкие углеводороды, поэтому неполярные органические вещества, нерастворимые в воде, такие как бензол и минеральное масло, могут легко растворяться внутри мицелл. Растворение — это растворение липофильных веществ мицеллами, уникальное свойство поверхностно-активных веществ. Оно происходит только тогда, когда концентрация поверхностно-активного вещества в растворе превышает критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ), то есть когда существует большое количество крупных мицелл. Кроме того, более крупные мицеллы обеспечивают большую растворяющую способность.
Растворение отличается от эмульгирования. Эмульгирование приводит к образованию прерывистой и нестабильной многофазной системы, где одна жидкая фаза диспергирована в воде или другой жидкой фазе. В отличие от этого, растворение приводит к образованию гомогенной, стабильной однофазной системы, где растворяющий раствор и растворяемое вещество находятся в одной фазе. Один и тот же тип поверхностно-активного вещества может обладать как эмульгирующими, так и растворяющими свойствами, но растворение происходит только тогда, когда его концентрация превышает критическую концентрацию мицеллообразования.
Когда молекулы поверхностно-активных веществ направленно выстраиваются на поверхности ткани, они снижают коэффициент статического трения. Неионогенные поверхностно-активные вещества, такие как линейные алкилполиоксиэтиленовые полиолы и линейные алкилжирнокислотные полиоксиэтиленовые эфиры, а также различные катионные поверхностно-активные вещества, могут снижать коэффициент статического трения тканей и, таким образом, служить смягчителями ткани. Однако поверхностно-активные вещества с разветвленными алкильными или ароматическими группами не образуют упорядоченного направленного расположения на поверхности ткани и поэтому непригодны для использования в качестве смягчителей.
Дата публикации: 10 июня 2026 г.