Определение пав и их. Поверхностно-активные вещества: общие сведения

Поверхностно-активные вещества - ПАВ - являются основой всех моющих средств: шампуней, жидкого мыла, гелей для душа, пенок для умывания, муссов и т.п.

Прямое назначение ПАВ - растворять жиры при умывании. Встраиваясь в обширные жировые отложения, ПАВ дробят их на мелкие капли, которые легко смываются водой. Обычно они используются для усиления действия других эмульгаторов. Также благодаря ПАВ, очищающие средства типа пенок и гелей для умывания так хорошо пенятся.

ПАВ делятся на группы:

1. анионные - в водном растворе распадаются с образованием отрицательно заряженных ионов; (SLS, SLES, ammonium laureth sulfate, sodium lauryl sarcosinate, potassium laurate, disodium oleate...)

2. катионные - в водном растворе распадаются с образованием положительно заряженных ионов (benzalkonium chloride, cetrimonium chloride, cetrimonium bromide...)

3. неионогенные - в водном растворе не образуют ионов (peg-7 gluceryl cocoate, lauryl glucoside, cocoglycerides, cocamid DEA, peg-3 distearate, оксиэтиллированные спирты...)

4. амфотерные - в водном растворе, в зависимости от рН среды могут проявлять катионные (в кислой среде рН<7) или анионные свойства (в щелочной среде рН>7), (производные бетаина - cocamidopropyl betain, кокоамфо(ди)ацетат).

Анионные ПАВ наиболее распространённые - они недорогие, хорошо пенятся, но достаточно жёсткие, моющие средства только на их основе сушат кожу. Чтобы смягчить состав, к ним в смесь нужны амфотерные и неионогенные ПАВ.

Молекула анионных ПАВ содержит водорастворимую (гидрофильную) часть, заряженную отрицательно и жирорастворимую (гидрофобную), нейтральную. Жирорастворимая часть молекулы связывает и обволакивает частицы грязи и секрет сальных желез. Водорастворимая часть молекулы ориентируется в сторону от волоса, который несет отрицательный заряд, в результате чего частицы грязи, соединенные с поверхностно-активным веществом, отторгаются волосом, растворяются в воде и удаляются.

Неионогенные ПАВ используют в составе для улучшения консистенции, характеристик, придания волосам шелковистости и мягкости . Чаще других применяют оксиэтилированные спирты, оксиэтилированное касторовое масло, эфиры пропиленгликоля высокомолекулярных жирных кислот. Типичным представителем оксиалкиламидов является нередко встречающийся в шампунях диэтаноламид лауриновой кислоты. Неионогенные ПАВ вызывают менее выраженный денатурирующий эффект, чем анионные, однако обладают большей проникающей способностью в кожу.

Амфотерные ПАВ - мягкие и дорогие - но только на одних этих ПАВ косметическое средство плохо пенится, точнее хуже, чем только на анионных. Именно поэтому производители делают смесь из ПАВ. Амфотерные ПАВ используются в комбинации с анионными ПАВ для получения мягкой моющей субстанции.

Катионные ПАВ обладают слабым моющим эффектом, используются как добавки. Имея различный заряд с анионными ПАВ, они нейтрализуют их агрессивное воздействие. Такая смесь особенно нужна в шампунях. Анионные и катионные плохо соединяются, поэтому в качестве нейтрализатора (кондиционера) в шампуни часто добавляют силиконы, гуаровые смолы, поликватерниум. Они снимают с волос отрицательный заряд, обеспечивают антистатический эффект.

При нанесении на кожу ПАВ действуют на липидный барьер кожи так же, как на все другие жировые образования, — встраиваются в него, нарушают его упорядоченную структуру и разбивают на отдельные капельки. ПАВ могут проникнуть довольно глубоко в кожу, вплоть до клеток зародышевого слоя эпидермиса, что, конечно, не полезно кожи. ПАВ часто являются причиной аллергических реакций раздражения кожи. Токсический и раздражающий потенциал у всех ПАВ разный. Ha более токсичны катионные и анионные ПАВ, неионогенные ПАВ более мягкие. Классическим раздражителем кожи считается лаурилсульфат натрия. А вот его аналог - лауретсульфат натрия - существенно мягче.

И все же из способности ПАВ разрушать липидный барьер кожи можно извлечь пользу. Дело в том, что многие активные добавки водорастворимы и не могут самостоятельно проникнуть через эпидермальный барьер. Разрушая липидные пласты между роговыми чешуйками, ПАВ повышают проницаемость эпидермального барьера, позволяя другим веществам пройти сквозь него до более глубоких слоев кожи.

ПАВ удаляют с очищаемых поверхностей грязь и жир, что иссушает кожу и приводит к снижению защитных функций. В результате нарушения целостности эпидермальных липидов понижается содержание НУФ - натурального увлажняющего фактора в роговом слое. Кожа становится сухой, ее эластичность снижается. Проникновение ПАВ в более глубокие слои кожи вызывает ее сенсибилизацию (с нижение барьерных функций ), что впоследствии может привести к возникновению аллергического процесса.

А.Марголина , Е.Эрнандес "Новая косметология

Поверхностно-активные вещества – это химические соединения, способные накапливаться на поверхности соприкосновения двух тел или двух термодинамических фаз (называемых поверхностью раздела фаз), и вызывающие снижение поверхностного натяжения веществ, образующих эти фазы.

На межфазной поверхности Поверхностно-активные вещества образуют слой повышенной концентрации - адсорбционный слой .

Строение ПАВ

Строго говоря, очень многие вещества при соответствующих условиях могут проявить поверхностную активность, т. е. адсорбироваться под действием межмолекулярных сил на той или иной поверхности, понижая её свободную энергию.

Однако поверхностно-активными обычно называются лишь те вещества, присутствие которых в растворах уже при весьма малых концентрациях (десятые и сотые доли %) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения вещества этих растворов.

Как правило, такие вещества имеют дифильное строение молекул .

Слово дифильный можно перевести как «двояколюбящий» (от philéo - люблю). Или, выражаясь по-русски, дифильными можно назвать молекулы, имеющие сродство к веществам с разной природой.

Например, вода и масло почти не взаимодействуют друг с другом. Если их смешать в одной ёмкости, то такая смесь через некоторое время расслоится. Вода, как более тяжёлая, окажется внизу ёмкости, а масло соберётся в верхней её части.

Расслоение присходит потому, что масло и вода относятся к разным средам. Между молекулами этих сред действуют принципиально разные силы. Подробнее об этом в разделе: Взаимодействие "воды" и "масла".

Молекулы воды взаимодействуют друг с другом при помощи ориентационных сил , а молекулы масла – при помощи дисперсионных сил . Таким образом, при встрече вода и масло проявляют друг к другу безразличие.

В молекулах дифильных веществ одновременно присутствуют как полярные (гидрофильные) группы, так и неполярные (гидрофобные).

Примером полярных групп могут служить –OH, -COOH, -NO2, -NH2, -CN, -OSO3 и т.д. Неполярной частью молекулы обычно являются углеродные радикалы.

К ПАВам относятся карбоновые кислоты, их соли, спирты, амины, сульфокислоты и другие вещества.

Самым распространённым примером веществ с дифильной структурой являются мыла – натриевые и калиевые соли высших жирных кислот.

Работа ПАВ в дисперсных системах

Дифильные вещества обладают замечательным качеством. Они являются своего рода «мостиками», при помощи которых становится возможным взаимодействие фаз, до этого «игнорировавших» друг друга.

Действие таких веществ проявляется на поверхности соприкасающихся фаз и приводит к ативности сами вещества фаз, которые до этого момента не взаимодействовали.

Благодаря своим качествам ПАВ ы могут использоваться в составах моющих средств или стабилизаторов эмульсий.

Моющие средства

Моющие средства - вещества или смеси веществ, применяемые в водных растворах для очистки (отмывки) поверхности твёрдых тел от загрязнений.

В моющих средствах ПАВы работают следующим образом.

Молекула ПАВ – это дифильная молекула, имеющая в своём составе, как полярные (гидрофильные) группы, так и неполярные (гидрофобные).

Таким образом, своим гидрофобным хвостом она может взаимодействовать с молекулами загрязнения (как правило, имеющего жирную, т.е гидрофобную природу), а при помощи своей полярной группы связывается с полярной молекулой воды.

Одновременно с этим молекулы ПАВ внедряются в поверхностный слой загрязнения и понижают силы взаимного притяжения между молекулами загрязнения.

Говоря по-другому, молекулы ПАВ положительно адсорбируются в поверхностном слое загрязнения и снижают поверхностное натяжение взаимодействующих фаз. Это, в свою очередь, облегчает возможность отрыва отдельных кусочков загрязнения от основной его массы. Оторванные части загрязнения уносятся водой.

Самые известные моющие средства – мыла. Мыла представляют собой натриевые и калиевые соли жирных кислот (натриевые – твёрдые, калиевые – жидкие).

CH3 (CH2 )n COONa.

Стабилизаторы эмульсий.

Эму́льсия - дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы ), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде ).

Дисперсная фаза и дисперсионная среда – это две фазы жидкостей, имеющих разную природу, и по этой причине, не растворяющиеся одна в другой, отторгающие друг друга.

Если уже знакомые нам воду и масло тщательно перемешать друг с другом при помощи миксера, то они образуют дисперсную систему, в которой маленькие частички воды будут соседствовать с частичками масла.

Но эта дисперсная система просуществует недолго. По уже известным нам причинам произойдёт расслоение фаз. Частички воды и масла будут укрупняться, соединяясь с себе подобными. Через некоторое время произойдёт образование двух монолитных фаз: масло вверху, вода внизу. Так что такую систему нельзя назвать дисперсной.

Чтобы дисперсная система состоялась, в её состав добавляют специальные вещества – стабилизаторы эмульсий или эмульгаторы.

Эмульгаторы представляют собой поверхностно активные вещества.

Представим себе эмульсию типа «масло в воде». В такой эмульсии микроскопические капельки масла будут распределены в объёме воды.

Эмульгатор , присутствующий в эмульсии, состоит из молекул дифильной природы. Своими гидрофобными хвостами молекулы эмульгатора будут взаимодействовать с молекулами масла. В результате этого взаимодействия вытянутые молекулы эмульгатора приобретут чёткую ориентацию: гидрофобные хвосты внутрь, полярные группы наружу.

Такое образование, напоминающее свернувшегося ежа, называется мицеллой .

Наружная поверхность мицеллы будет образована полярными (гидрофильными) группами эмульгатора. А эти группы, как мы знаем, могут взаимодействоать с молекулами воды, притягивая к себе противоположно заряженные части этих молекул.

Эта конструкция позволяет эмульсии избежать расслоения и в течение долгого времени сохраняет её стабильной.

Классификация ПАВ

Поверхностно активные вещества можно классифицировать по разным признакам. Мы приведём три вида классификаций:

По типу гидрофильных групп:

Анионные

Катионные

Амфотерные

Неионные

По характеру использования:

Моющие средства

Эмульгаторы

Смачиватели

Солюблизаторы

По длине гидрофобной цепи:

Гидрофобные ПАВ

Гидрофильные ПАВ

Классификация по типу гидрофильных групп:

Для ПАВ эта классификация является основной.

По типу гидрофильных групп ПАВы делят на:

Ионные, или ионогенные,

Анионные,

Катионные,

Амфотерные.

Неионные, или неионогенные.

Ионные ПАВы

Ионные ПАВы диссоциируют в воде на ионы, одни из которых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, другие - неактивны.

Рабочее действие ПАВа обеспечивается именно адсорбционно активными ионами.

Если адсорбционно активны анионы (т.е. отрицательно заряженные ионы), то ПАВы называются анионными , или анионоактивными, если активны катионы (положительно заряженные ионы) - катионными , или катионо-активными.

Амфотерные (или амфолитные) ПАВ содержат в своём составе одновременно две функциональные группы, одна из которых имеет кислый, другая – основной характер. В зависимости от среды, в которой они находятся, амфотерные ПАВы могут принимать или отдавать протон и проявлять, таким образом, либо анионную либо катионную активность.

Анионные ПАВы

Анионные ПАВы , как говорилось выше, диссоциируют, образуя отрицательно заряженные органические анионы:

RCOONa ↔ RCOO - + Na +

По своему составу анионные ПАВы , чаще всего - это органические кислоты и их соли:

R-COOН или R-COONa, R-COOК.

Наиболее распространены натриевые и калиевые соли жирных кислот. Их называют мылами. Натриевые соли имеют твёрдую консистенцию, калиевые – жидкую.

Также, большое распространение имеют соли кислых эфиров высокомолекулярных спиртов жирного ряда и серной кислоты с общей формулой:

CH3 (CH2 )n -O-SO3 Na

где n = 12 - 14.

Такие соли называются алкилсульфатами . Алкилсульфаты вырабатываются из спиртов с количеством углеродных атомов в цепи С12 – С14, получаемых из кокосового масла или гидрогенезацией кашалотного жира. Жирные спирты подвергаются фракционной дистилляции, и сульфатируются серной или хлорсульфоновой кислотой.

Полученный таким образом лаурилсульфат является одним из наиболее широко используемых анионных моющих средств. Его формула:

CH3 (CH2 )11 -O-SO3 Na

К анионным ПАВам принадлежат многие классы химических соединений. В таблице ниже приведём некоторые из них:

Некоторые анионные ПАВ
Наименование ПАВ	Строение

Среди ПАВов именно анионные ПАВы получили самое большое распространение. Их объём производства превышает объёмы производства всех остальных ПАВ вместе взятых.

Катионные ПАВы

Катионные ПАВы при диссоциации образуют положительно заряженные поверхностно-активные органические катионы:

RNH2 Cl ↔ RNH2 + .

Катионные ПАВы - основания, обычно амины различной степени замещения, и их соли. Они представлены следующими соединениями:

Некоторые катионные ПАВ
Наименование ПАВ	Строение
Четвертичные аммониевые соли

Объём производства катионных ПАВ значительно ниже, чем анионных, ни их роль с каждым годом возрастает благодаря их моющему и бактерицидному действию , а некоторые их представители, например цетилпиридиний хлорид, вошли в арсенал лекарственных средств.

Амфотерные (или амфолитные) ПАВ в зависимости от условий среды могут проявлять либо анионную, либо катионную активность.

Необходимым условием амфотерности ПАВ является близость констант и основной диссоциации.

Степень превращения ПАВа в катионную или анионную форму зависит от рН среды.

К амфотерным ПАВ относят чаще всего соединения, содержащие одновременно:

Карбоксильную и аминогруппу RN + HR1COO - ;

Сульфоэфирную и аминогруппу RN + HR1ОSO - 3 ;

Сульфонатную и аминогруппу RN + HR1SO - 3.

Наиболее типичным представителем этого класса ПАВ является альфа-алкил-бетаин, получивший торговое название бетаин :

Неионные ПАВы

Неионные ПАВ представляют собой высокомолекулярные соединения, которые в водном растворе не образуют ионов.

Растворимость этих ПАВ в воде обусловлена наличием в молекуле неионогенных групп – эфирных или гидроксильных (чаще всего полиэтиленгликолиевый остаток).

Неионные ПАВы представляют особую ценность для медицинской промышленности. Это объясняется несколькими причинами:

1. свойства неионных ПАВ, зависящие от соотношения гидрофильной и липофильной частей молекул, можно изменять, укорачивая или удлинняя углеводородную цепочку и меняя степень полимеризации. Таким образом можно получать продукты с разнообразными, а главное, - точно заданными физическими и химическими свойствами.

2. Неионные ПАВы обладают большой устойчивостью к воздействию щелочей, кислот и солей. Они совместимы с большинством лекарственных веществ, могут смешиваться с органическими растворителями.

3. В отличие от ионных ПАВ, неионные ПАВы оказывают меньшее раздражающее действие на кожный покров и слизистые оболочки. Они не агрессивны, повышают резорбцию лекарственных веществ; эффективны как вспомогательные вещества в приготовлении лекарственных форм.

К классу неионных ПАВ, не подвергающихся электролитической диссоциации принадлежат следующие соединения.

Некоторые неионные ПАВ
Наименование ПАВ	Строение
1. Полиэтиленоксидные производные
2. Полиоксипроизводные
3. Алкилоламиды жирных кислот
Полигликолевый эфир полипропиленгликоля

Классификация по характеру использования:

Моющие средства

Эмульгаторы

Смачиватели

Солюблизаторы

Моющие средства - вещества или смеси веществ, применяемые в водных растворах для очистки (отмывки) поверхности твёрдых тел от загрязнений.

Частным случаем эмульгаторов являются пенообразователи и стабилизаторы пены.

Смачиватели – вещества, вызывающие пептизацию или диспергирование, т.е. измельчение твёрдых тел на мелкие частички или жидкой фазы на мелкие капельки.

Смачивание – первая фаза моющего действия, когда загрязнение распадается на отдельные частички или капельки и впоследствии обвалакивается ПАВом (солюблизируется), и удаляется водой.

Солюблизаторы – вещества, помогающие повысить растворение частиц другого вещества, слаборастворимого в данной жидкой среде.

Молекулы солюблизатора обвалакивают плохо растворимую в данной среде частичку и образуют вокруг неё, так называемую мицеллу.

Сама мицелла имеет сродство к среде растворителя и поэтому растворяется в нём, обеспечивая растворение изначально нерастворимой в нём частицы.

Эмульгаторы - вещества, обеспечивающие стабилизацию эмульсий из несмешивающихся жидкостей.

Смачивание, солюблизация, эмульгирование – все эти процессы являются стадиями моющего действия. Любой ПАВ, в той или иной степени, одновременно является и смачивателем, и солюблизатором, и эмульгатором, и моющим веществом. Но при этом, разные ПАВы проявляют разную эффективность на разных стадиях моющего действия. По этой причине они могут быть классифицированы на смачиватели, солюблизаторы, эмульгаторы и моющие средства.

Классификация ПАВ по длине гидрофобной цепи:

Этот вид классификации особенно важен в случаях, когда поверхностно-активные вещества выполняют роль стабилизаторов эмульсий (эмульгаторов ).

Напомним, что эмульгаторы представляют собой дифильные вещества, молекулы которых имеют в своём составе, как полярную (гидрофильную) группу, так и неполярную (гидрофобную) часть.

В зависимости от длины углеводородного (гидрофобного) «хвоста» и силе полярных групп в молекуле такой молекулы, эмульгатор, в целом, будет проявлять или гидрофильные или гидрофобные качества . А от этого всецело будет менятся его роль при стабилизации разного рода эмульсий.

Гидрофильные эмульгаторы.

Эмульгаторы с относительно короткой гидрофобной частью , имеют большее сродство с водой и их, поэтому называют гидрофильными .

Гидрофильные эмульгаторы необходимы для стабилизации эмульсий типа «масло в воде». При добавлении гидрофильного эмульгатора в такую эмульсию вокруг капельки масла образуется сплошной слой эмульгатора, сообщающий ей некоторую гидрофильность и повышающий её устойчивость.

а - гидрофильный эмульгатор,
б - гидрофобный эмульгатор.

Добавление в такую же смесь гидрофобного эмульгатора , большая часть молекулы которого погружается в капельку масла, не обеспечивает устойчивости эмульсии, поскольку часть поверхности капельки остаётся «открытой» и легко может происходить слияние с другими капельками.

Гидрофобные эмульгаторы.
Стабилизация эмульсий типа «вода в масле».

Эмульгаторы, молекулы которых имеют относительно длинную гидрофобную часть, обладают преимущественно гидрофобными свойствами. Такие эмульгаторы называют гидрофобными (или липофильными).

Гидрофобные эмульгаторы стабилизируют эмульсии типа «вода в масле». Их молекула, находящаяся большей своей частью в дисперсионной среде (масле), удерживается на поверхности капелек воды своей гидрофильной группировкой (Рис. а).

а - гидрофобный эмульгатор,
б - гидрофильный эмульгатор.

В результате вокруг каждой капельки воды образуется плотная оболочка из молекул эмульгатора, препятствующая слиянию дисперсной фазы (воды).

Попытка получить эмульсию такого же типа с гидрофильным эмульгатором оказалась бы безуспешной, так как молекулы эмульгатора разместились бы в основном внутри капелек воды
(Рис. б).

Вместо сплошной оболочки вокруг капелек имелись бы лишь выступающие над их поверхностью отдельные гидрофобные группы эмульгатора, не препятствующие коалесценции капелек.

Таким образом, эмульгатор должен обладать сродством к дисперсионной среде .

В зависимости от типа желаемой эмульсии следует брать гидрофильные или гидрофобные эмульгаторы той или иной степени диссоциации.

Гидрофильно-липофильный баланс ПАВ

Для количественной оценки пригодности ПАВов в разных областях использования, в том числе, в качестве эмульгаторов в различных средах был введен параметр, называемый гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ ).

Каждому поверхно-активному веществу соответствует определённая величина ГЛБ .

Самое низкое значение ГЛБ имеет олеиновая кислота C17H33COOH (ГЛБ = 1 ),

а самое высокое - лаурилсульфат натрия C12H25SO4Na (ГЛБ = 40 ).

Для всех остальных ПАВ величина ГЛБ находится в пределах от 1 до 40 .

На основании величин ГЛБ определяется сфера использования ПАВ, например:

ПАВ с липофильными свойствами имеют низкие значения ГЛБ, с гидрофильными – высокие.

Использование ПАВ

Мировое производство ПАВ постоянно возрастает, причём доля неионных и катионных веществ в общем выпуске всё время увеличивается .

В зависимости от назначения и химического состава ПАВы выпускают в виде твёрдых продуктов (кусков, хлопьев, гранул, порошков), жидкостей и полужидких веществ (паст, гелей).

Особое внимание всё больше и больше уделяется производству ПАВ с линейным строением молекул, которые легко подвергаются биохимическому разложению в природных условиях и не загрязняют окружающую среду .

ПАВ находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Важнейшие области потребления ПАВ: производство мыл и моющих средств для технических и санитарно-гигиенических нужд; текстильно-вспомогательных веществ, т. е. веществ, используемых для обработки тканей и подготовки сырья для них; лакокрасочной продукции.

ПАВ используют во многих технологических процессах химических, нефтехимических, химико-фармацевтических, пищевой промышленности. Их применяют:

• как присадки, улучшающие качество нефтепродуктов;
• как флотореагенты при флотационном обогащении полезных ископаемых;
• компоненты гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий и т.д.

ПАВы

• облегчают механическую обработку металлов и др. материалов,
• повышают эффективность процессов диспергирования жидкостей и твёрдых тел.
• Незаменимы как стабилизаторы высококонцентрированных дисперсных систем (суспензий, паст, эмульсий, пен).
• Кроме того, они играют важную роль в биологических процессах и вырабатываются для «собственных нужд» живыми организмами.
Так, поверхностной активностью обладают вещества, входящие в состав жидкостей кишечно-желудочного тракта и крови животных, соков и экстрактов растений.

Воздействие ПАВ на человека

Дерматологическое действие

Подавляющее количество ПАВ при использовании имеет непосредственный контакт с кожей, поэтому следует обращать внимание на их дерматологическое действие.

Известно, что мыла при длительном контакте вызывают раздражение кожи, причём этоя явление более характерно для натриевых солей С8 – С10 насыщенных жирных кислот в сравнении с их высшими гомологами.

Алкилсульфаты с длиной жирной цепи менее С12 и алкиларилсульфонаты раздражают кожу сильнее, чем мыла.

Сульфоэтерифицированные масла и сульфоэфиры, а также продукты конденсации высших жирных кислот и белков не вызывают заметного раздражения кожи, поэтому многие очищающие и моющие композиции включают соединения этих типов.

По убыли раздражающего действия на кожу человека ПАВы можно расположить в следующий ряд:

Катионные > анионные > неионные .

Влияние на слизистую оболочку глаз

Растворы многих ПАВ при попадании в глаза вызывают болезненное ощущение , а при большей концентрации могут повредить глазную ткань.

По силе раздражающего действия на глаза основные группы ПАВ располагаются в том же порядке, что и по их влиянию на кожу.

ПАВ и гемолиз эритроцитов.

Существенным недостатком синтетических ПАВ является то, что внутревенное введение их растворов сопровождается гемолизом (разрушением) эритроцитов.

При этом оболочка эритроцитов разрушается или становится проницаемой для гемоглобина, который выходит из них в окружающую среду.

Гемоглоби́н - сложный железосодержащий белок животных, обладающих кровообращением, способный обратимо связываться с кислородом, обеспечивая его перенос в ткани. У позвоночных животных содержится в эритроцитах, клетках, отвечающих за перенос кислорода.

Гемолитическое действие ряда гомологов жирных сульфатов и алкилдиметилбензиламмония хлорида проявляется при концентрациях, более низких по сравнению с критической концентрацией мицеллообразования.

Гемолиз, вызываемый ПАВ, задерживается в присутствии холестерина и фосфолипидов.

Введённые в ток крови ПАВы взаимодействуют не только с эритроцитами, но и с другими составными её частями.

Так, полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола в очень высокой степени повышает фагоцитозное действие лейкоцитов, а сульфонаты лигнина действуют как антикоагулянты.

Токсилогическое действие

Все классы ПАВ проходят тщательную проверку на токсичность.

Токсичность (от греч. toxikon - яд) - ядовитость, свойство некоторых химических соединений и веществ биологической природы при попадании в определенных количествах в живой организм (человека, животного и растения) вызывать нарушения его физиологических функций, в результате чего возникают симптомы отравления (интоксикации, заболевания), а при тяжелых - гибель.

В таблице ниже приведены данные об иследованиях некоторых синтетических ПАВ на токсичность:

ЛД50 - (полулетальная доза , также DL50 (от др.-греч. δόσις и лат. lētālis), также LD50 англ. lethal dose, 50 %) - средняя доза вещества, вызывающая гибель половины членов испытуемой группы. Один из наиболее широко применяемых показателей опасности ядовитых и умеренно-токсичных веществ.

Таким образом:

• наиболее токсичными являются катионные ПАВ ,
• менее токсичными – анионные и
• наименее – неионогенные ПАВ.

Следует заметить, что величина LD50 в пределах данного класса ПАВ зависит от молекулярной структуры и от молекулярного веса.

Известно, что полиоксиэтилены с высоким молекулярным весом при приёме внутрь практически нетоксичны, тогда как их низшие гомологи, например диэтиленгликоль при введении с пищей белым крысам замедляли их рост, вызывали их дегенеративные изменения в печени и почках, появление в мочевом пузыре оксалатных камней и новообразований на слизистой оболочке.

Влияние ПАВ на окружающую среду.

В последние несколько десятилетий постоянно росло потребление синтетических моющих средств и соответственно происходило сокращение потребления мыла.

Это обстоятельство породило важную проблемму - проблемму очистки сточных вод .

Дело в том, что многие синтетические моющие средства, в отличие от мыл, не подвержены естественному биохимическому разложению и не не задерживаются фильтрующими установками, и это приводит не только к загрязнению рек и других водоёмов, но и к проникновению ПАВ в источники питьевой воды, что непосредственно влияет на здоровье человека.

Биохимическим разложением называется разложение органических веществ под действием ферментов, производимых бактериями и другими микроорганизмами.

Биоразложение протекает очень медленно, конечными продуктами его являются вода и диоксид углерода.

Для массового производства и потребления моющих средств необходимо применять такие ПАВ и другие моющие вещества, которые были бы подвержены сравнительно быстрому их распаду.

В настоящее время приняты законы, разрешающие производство и применение ПАВ для моющих средств, биоразлагаемых не менее чем на 80%.

Биоразлагаемость некоторых ПАВов.

Хорошей биоразлагаемостью (на 80-90%) обладают алкилбензолсульфонаты с неразветвлённой алкильной цепью (С10 -С14). Она увеличивается при добавлении в раствор глюкозы.

Биоразлагаемость алкилсульфонатов, полученных из нормальных парафинов, достигает 98%, олефинсульфонатов – 90-95% , у алкилсульфатов (С10-С18) – 97,9% .

Неиногенные ПАВ разлагаются легче, чем анионактивные, но их биоразлагаемость понижается с увеличением числа присоединённых групп этиленоксида и разветвлённости гидрофобной части молекулы.

Сульфаты неионогенных ПАВ, полученных на основе прямоцепочных жирных спиртов, легко разлагаются, и длина этиленоксидной цепи не влияет на степень и скорость разложения.

Разные подходы в защите окружающей среды

По данным ряда исследователей, для защиты окружающей среды при производстве и употреблении моющих средств наиболее рациональным путём является замена алкилбензолсульфонатов алкилсульфатами и алкилсульфонатами , а также применение натуральных жирных кислот и их производных, кукурузного крахмала и других, биоразлагаемость которых является стопроцентной.

Наличие моющих средств в сточных водах вызывает обильное пенообразование за счёт остаточных ПАВ, фосфатов и других компонентов моющих средств, что затрудняет биологическую очистку.

Но существует и другой подход, заключающийся в том, что введение в действие эффективных методов очистки сточных вод экономически целесообразнее, чем замена плохоразлагающихся компонентов моющих средств другими, менее эффективными в моющем действии.

Поверхностно-активные вещества это огромное количество различных химических соединений, которые имеют разные свойства и разную степень опасности для здоровья. Поэтому считать, что все ПАВы вредны глупо и не продуктивно.

Что такое ПАВ. Где ПАВ используются и как они работают?

Первая часть, описывающая то, как ПАВы работают

В этой статье мы хотим разобраться, какие конкретно вещества используют производители моющих средств. Благодаря этому мы сможем понять, что лучше использовать в повседневной жизни, и на что обратить внимание, выбирая шампунь или стиральный порошок.

1. Анионные ПАВ наиболее активные и лучше всего стирают. У этих синтетических ПАВ низкая биоразлагаемость и они всасываются через кожу. Поэтому в моющем средстве для безопасности человека и окружающей среды их должно быть как можно меньше. < 5%
2. Катионноактивные ПАВ имеют антибактериальное свойства. Они токсичны и плохо разлагаются в природе. Их не добавляют в моющие средства.
3. Амфотерные ПАВ проявляют свойства либо анионных либо катионных ПАВ в зависимости от кислотности среды, в которую они попадают.
4. Неионогенные ПАВ отчищают хуже чем анионные, зато биоразлагаемы и не повреждают кожу. Это те ПАВ, которые мы бы хотели видеть в наших моющих средствах.

Стиральные порошки

В составе синтетических стиральных порошков производители не пишут конкретно какие вещества они используют, ограничиваются очень общими названиями: анионные-неионогенные ПАВ, фосфаты и т.п. Поэтому точно определить вредоносность этих ингредиентов не представляется возможным. Приблизительно результаты в таблице.

Радует, что для детей придумали мыльный порошок, который состоит исключительно из натуральных ингридиентов. Таким порошком не страшно и самому помыться, не только вещи постирать. Вопрос остается: Насколько эффективно отстирывает мыло, без синтетических ПАВов? Остальные порошки по наличию поверхносто-активных веществ не сильно отличаются.

Шампунь

В шампунях в отличии от стиральных порошков и средств для мытья посуды указывают не вид используемых ПАВов, а конкретные вещества. Их список очень обширный. Здесь мы видим, что некоторые неионогенные ПАВы могут быть опасными, а напротив анионные ПАВ безвредные.

Как Вы можете заметить, производители шампуней не скупятся на обильное разнообразие ПАВов. Очень они стараются избавить наши головы от жира. Поэтому если у Вас возникла аллергическая реакция на шампунь — это совсем не удивительно и определить на что конкретно среагировала Ваша кожа будет очень сложно из-за “богатого” состава таких косметических средств. Очень разочаровал Gliss Kur содержанием высоко-опасного вещества, ведь им пользуюсь именно я.

Многие химические вещества сами по себе безвредны, но они могут вступать в реакцию с другими веществами с образованием опасных ядов. Поэтому никогда не смешивайте разные моющие средства друг с другом, даже шампуни.

Вы когда-нибудь мылись детским шампунем? Он пенится гораздо хуже “взрослого”, и это благодаря тому, что в нём в разы меньше ингредиентов. Наиболее мягкие и современные ПАВы использует Бюбхен в своей детской косметике.

Средства для мытья посуды

Также как и на упаковках стиральных порошков на средствах для мытья посуды производители ограничиваются общим названием ингредиентов. Поэтому точно определить вредоносность состава этих товаров не представляется возможным. Приблизительно результаты в таблице.

У моющего средства Fairy есть своя страничка в википедии , где указаны конкретные вещества.

Больше всего ПАВов оказалось в “AOS Бальзам”, все остальные средства идентичные в том числе и для детей.

Разобраться конкретно с каждым ингредиентом моющих средств очень сложно и обычному потребителю практически не возможно, потому что у него просто нет времени изучать всю эту химию. Поэтому проверками должны заниматься государственные контролирующие органы. Они должны анализировать состав товаров ежедневного потребления, чтобы стремящиеся к выгоде производители массово не травили население. Но пока мы этого ждем, придется напрячься и, сверяясь с интернетом, проверять самим, чем мы моемся и моем наших детей.

В данной статье мы указали только наличие вредных и безвредных ПАВов в моющих средствах. Но, например, шампуни содержат очень много разных компонентов, среди которых есть и токсичные, например консерванты или щёлочь. Использование косметики с таким веществами ежедневно не рекомендуют. Поэтому в других статьях мы разберем полный состав какого-нибудь средства, чтобы показать каких веществ нужно остерегаться. Вы можете предложить в комментариях какие два средства нам следует сравнить на наличие вредных веществ в следующий раз.

Выводы :

• Стиральные порошки и средства для мытья посуды разных производителей по наличию активных моющих компонентов в основном отличаются не значительно (кроме АОС, в котором в два раза больше анионных ПАВов). Поэтому различная цена этих средств отражает только маркетинговую стратегию производителей.
• Состав шампуней разных марок действительно отличается друг от друга. И не смотря на то, что разобраться во множестве этих ингредиентов очень сложно, делать это всё-таки придется. Ведь в этой бытовой химии встречаются токсичные вещества.
• ПАВы окружают нас в нашем быту, мы пользуемся их умением смывать жир каждый день. Боятся их нет никакого смысла. Мыло — самое древнее и привычное ПАВ. Оно принесло много пользы для жизни человека. Современные синтетические моющие средства во много раз эффективнее мыла, поэтому использовать их нужно умеренно. Всё, что можно отмыть горячей водой, нужно отмыть именно так. Лучше не лить и не сыпать моющие средства на всякий случай и про запас. Сокращение их использования выгодно и для здоровья, и для природы, и для домашнего бюджета.

Источники информации о свойствах химических веществ:

Приветствую, друзья! ПАВ — это вещество, помогающее избавляться от загрязнений. Согласно легенде, впервые его стали использовать древнеримские прачки.

На холме Сапо было место для жертвоприношений. Животные там сжигались и превращались в золу. Дожди смывали останки, и все это попадало в воды Тибра. И вот женщины, стиравшие вещи, заметили, что ниже по течению реки ткань отстирывается лучше. Конечно, ведь в воде содержалась специальная добавка — ПАВ. Самая натуральная и безопасная.

Раньше не то что вещи, даже голову мыли золой, разведенной в воде. И даже зубы ею чистили. Мне рассказывала об этом моя бабушка. Так что получается зола — прародитель современных моющих веществ.

Но в наше время очень большое количество различных ПАВ — поверхностно-активных веществ. Они бывают как из нефтесырья, так и растительного и животного происхождения.

И сейчас мы с вами будем разбираться во всем этом многообразии и выяснять, что безопасно для нас и природы, а что нет.

Виды ПАВ

Молекулы ПАВ состоят из двух частей. Одна из них водонерастворимая гидрофобная, другая водорастворимая гидрофильная. Именно вторая часть определяет свойства ПАВ. Различают 4 вида: анионные, катионные, амфотерные и неионогенные ПАВ.

Анионные молекулы заряжены отрицательно, катионные положительно, амфотерные — биполярны, то есть могут иметь разный заряд в зависимости от pH среды. Неионогенные ПАВ не имеют заряда.

• Анионные ПАВ

Анионные ПАВ являются прекрасными очистителями. Они эффективны в жесткой воде, образуют много пены и легко устраняют грязь. Кроме того, это самый дешевый вид ПАВ. Все это обуславливает широкое распространение этого (70% среди всей продукции).

Действие этого вещества происходит следующим образом: один полюс молекулы легко связывается с водой, другой с частицей жира. И при взаимодействии с большим количеством воды грязь вымывается.

Это очень эффективно при устранении загрязнений. Но при взаимодействии с кожей защитный слой также смывается с нашего тела. Это вызывает чрезмерное испарение влаги, и происходит обезвоживание. Кроме того, кожа теряет свою защиту, и в организм без труда могут проникнуть бактерии и токсины.

Самые распространенные и самые агрессивные ПАВ — это натрия лаурил сульфат (sodium lauryl sulfate) и натрия лаурет сульфат (sodium laureth sulfate), по-другому SLS.

Организация по проверке безопасности косметических ингредиентов CIR (Cosmetic Ingredients Revie) выяснила, что вышеуказанные два компонента в концентрации всего 2% уже вызывают раздражение кожи у животных и многих людей. А при повышении этой концентрации и длительном контакте с кожей раздражающий эффект многократно увеличивается.

Кроме того, при постоянном применении продуктов с этими веществами, они накапливаются в организме и коже. Это вызывает различные болезни, особенно страдает мозг, печень, почки и нервная система. Кожа теряет свой защитный барьер, шелушится, становится сухой. Начинают выпадать волосы, появляются дерматиты и комедоны.

Кроме лаурилсульфат натрия и аммония и лаурет сульфат натрия, есть и множество других анионных ПАВ. Например: лауроил саркозинат натрия, алкилбензолсульфонаты, сульфоэтоксилаты спиртов, сульфаты жирных спиртов, алкансульфонаты, альфа-олеинсульфонаты.

• Катионные ПАВ

Обычно применяются совместно с другими видами поверхностно-активных веществ. Они имеют положительный заряд, поэтому часто используются для нейтрализации агрессивного воздействия анионных ПАВ.

Кроме того, положительно заряженные частицы катионных ПАВ оседают на отрицательно заряженных частицах, таких как кожа, волосы, волокна, поэтому выступают в роли смягчителей.

Часто их используют, чтобы придать многофункциональность продукту, например, при создании шампуня-кондиционера.

Примеры катионных ПАВ: Laurdimonium Hydroxypropyl Hydrolyzed Collagen, Laurdimonium Hydroxypropyl Hydrolyzed Wheat Protein.

• Амфотерные ПАВ

Они ведут себя по-разному в зависимости от pH среды, в которую попадают. Это обуславливает их мягкое воздействие на кожу. Кроме того, амфотерные ПАВ обладают бактерицидными, моющими и пенорегулирующими функциями.

При взаимодействии с анионными ПАВ они улучшают пенообразование и обеспечивают безвредность. А когда они соединяются с катионными полимерами, то повышают благоприятное воздействие на кожу и волосы.

Амфотерные ПАВ получают из природных продуктов, например, кокосового масла, поэтому являются достаточно дорогостоящими.

Примеры амфотерных ПАВ: кокаминопропил бетаин, имидазолин, циклимид, амидобетаин, алкилдиметилкарбоксибетаин, алкилсульфобетаин.

• Неионогенные ПАВ

Эти вещества оказывают благоприятное влияние на кожу и полностью разлагаются. Пены они образуют мало, поэтому входят в состав средств вместе с анионными ПАВ.

Примеры неионогенных ПАВ: этоксилаты спиртов, алканоламиды жирных кислот, глицерил лаурат, оксиэтилированные спирты .

Эффект “без слез”

В результате исследований было выяснено, что ПАВы, в название которых входит слово “лаурет”, не вызывают раздражение глаз. В процессе производства проводится процесс этоксилирования, и молекулы таких поверхностно-активных веществ становятся более разветвленными, в результате чего на них перестают реагировать глаза и кожа.

На первый взгляд, ничего страшного. Но дело в том, что в процессе этоксилирования выделяется сильнейший канцероген 1,4-диоксан. Он с легкостью проникает через кожу и негативно воздействует на организм. Особенно от него страдают почки, печень, нервная система. Возможно даже возникновение и развитие злокачественных образований.

Кроме того, 1,4-диоксан вступает в реакцию с другими и гелей, и образуется еще больше опасных и токсичных нитратов.

Вред для человека и природы

ПАВы — прекрасные очистители. Они легко удаляют грязь и жир. Но ведь чистят они не только наши вещи, полы, окна и прочее. Они и взаимодействуют с нашей кожей, удаляя ее защитный слой. Ведь наше тело покрыто слоем жира, и поверхностно-активные вещества удаляют и его тоже.

По ГОСТу кожа через 4 часа после взаимодействия с моющими веществами должна восстановиться хотя бы на 60%. Подавляющее большинство средств не соответствует этому стандарту. Мы наносим своей коже огромный урон, используя средства с агрессивной нефтяной химией.

В результате, кожа остается без защиты, через нее без труда проникают бактерии. Появляются аллергии, дерматиты, раздражение. Влага быстро испаряется, так как ее ничто не задерживает, кожа обезвоживается, становится сухой и быстро стареет.

ПАВы легко попадают в организм через кожу. Они из него не выводятся со временем, а только накапливаются. В основном они оседают в печени, почках, сердце, мозгу, оказывают крайне негативное влияние на нервную систему.

От них выпадают волосы, возникает перхоть. А у мужчин может нарушиться половая функция.

С каждым применением средств с поверхностно-активными веществами в природе концентрируется все больше и больше этих вредных токсинов. Ведь они не растворяются в воде. И когда использованная вода попадает в сток, очищается и возвращается обратно к нам в квартиры по трубам, то концентрация ПАВ там точно такая же, какая и была до очищения. Это один из поводов не пить водопроводную воду.

Попадая в природу, эти вещества наносят и ей непоправимый урон.

С ПАВами растительного происхождения всё иначе. Они полностью биоразлагаемы, нетоксичны. Очень мягко взаимодействуют с кожей, не причиняя ей вреда и для природы безопасны, так как они полностью распадаются после использования и не образуют токсичных соединений.

Где используется ПАВ

В наши дни поверхностно-активные вещества получили широкое распространение. Косметика и средства гигиены — лишь малая часть спектра их применения.

ПАВ применяют во многих областях промышленности, даже в сельском хозяйстве и фармакологии. Но ос ановимся на тех видах продукции, с которыми мы сталкиваемся каждый день.

Итак, в состав каких средств входят ПАВ:

• шампуни, бальзамы;
• гели для душа;
• пены для ванны;
• скрабы;
• туалетное мыло;
• стиральные порошки, гели для стирки;
• средства для мытья посуды;
• средства для мытья полов, окон, кафеля, сантехники, мебели;
• средства для мытья автомобилей.

Так как ПАВ, а особенно анионные их разновидности, очень дешевые, то многие производители используют их при изготовлении своей продукции. Кроме того, эти вещества хорошо пенятся и очищают. Производители хотят вложить минимум средств, а получить как можно больше прибыли. И то, что это вредно и для человека, и для природы, их мало интересует. Большинство гонится только за деньгами, забывая о своей ответственности о сохранении здоровья населения и чистоты окружающей среды.

Растительные ПАВ

В настоящее время 80% продукции делается на основе нефтехимических ПАВ. Несмотря на то, что гораздо экологичнее и безопаснее использовать эти вещества растительного происхождения. Ведь они полностью разлагаются и не приносят вреда ни человеку, ни природе.

Для их получения используются масла, жиры, сахара, добываемые из возобновляемых источников, например, кукуруза, сахарный тростник, кокос. Именно из таких веществ делают безопасные биосредства.

Наиболее безопасными ПАВ , которые входят в состав «натуральной» (органической) косметики, являются:

• Decyl Glucoside - неионогенный ПАВ растительного происхождения, является загустителем.
• Lauryl Glucoside - этот ПАВ получают из натурального сырья, например, из кокосового масла и глюкозы. Это вещество повышает вязкость, образует пену. Из-за его мягких свойств используют при изготовлении детских шампуней, гелей, пены для ванны.
• Sodium Palmate - пальмат натрия. Его получают из пальмового масла.
  Cocamidopropyl Hydroxysultaine - эту жирную кислоту добывают из кокосового масла.
• Sodium Cocoamphoacetate - выделяют из жирных кислот кокосового масла. Это ПАВ является амфотерным и служит для усиления пенообразования.
  Decyl Polyglucose — получают из кукурузного крахмала, пшеничного зерна и кокоса.
• Zea Mays (CORN) - кукурузные рыльца.
• Vegetable Decyl Glucoside - это комбинация ПАВ, получаемая из жирных кислот кокосового масла и углеводов сахарного тростника.
• Olivoyl Hydrolyzed Wheat Protein - добывают из оливкового масла и пшеницы

Условно безопасные ПАВ (исследователи выяснили, что эти вещества в высокой концентрации негативно влияют печень, репродуктивную функцию, нервную систему и кожные покровы животных), которые содержатся в «натуральной» (органической) косметике:

• Cocos Nucifera (COCONUT) oil - масло кокоса;
• Disodium Cocoamphodiacetate - амфотерный щадящий ПАВ на основе кокосового масла;
• Sodium Stearate - натриевая соль жирной кислоты;
• Palmitic Acid - пальмитиновая кислота.

Выбирайте здоровье!

На полках магазинов обычно в широком ассортименте представлены продукты с токсичными и ядовитыми нефтяными ПАВ. Это 80%, а то и 95% всей представленной продукции. Обратите внимание на маленькую полочку с эко товарами. Она поможет вам сохранить здоровье и планету.

В настоящее время несколько десятков компаний предлагают нам безопасную продукцию, не содержащую токсичных и ядовитых веществ. Среди них есть и отечественные производители.

Первая группа таких производителей выпускает только натуральные средства с исключительно природными компонентами. Для человека и экологии они совершенно безвредны.

Вторая группа — это экопроизводители. В их продукции встречаются некоторые вещества из синтетики. Но они так же безопасны для природы и человека, как и натуральные компоненты.

Самый полезный совет, который можно дать — читайте внимательно состав продуктов, которые покупаете. Следите, чтобы на упаковке было указано, что производитель , входящих в состав. Выберите для себя одну-две марки, товары которых максимально безопасны и подходят вам и пользуйтесь ими.

(с) Жанна Чедаль

б/ф “Цветок Жизни”

Копирование а также публикация материалов на сторонних ресурсах возможна только с указанием ссылки на источник.

Поверхностно-активные вещества - соединения, которые влияют на величину поверхностного натяжения. В процессе взаимодействия молекул жидкости между ними образуются силы сцепления. Эта сила будет различна в поверхностных и внутренних (глубинных) слоях. Рассматривая состояние жидкости, легко установить, что частицы, которые направлены внутрь системы, с разных сторон окружены такими же молекулами, которые влияют на них. Равнодействующая всех сил, которые действуют на такую молекулу, равняется нулю. Поэтому жидкости имеют наименьшую поверхность при данном объеме. Это отчетливо проявляется в шарообразной форме капель. Наличие примесей различных соединений в жидкостях обуславливает величину поверхностного натяжения.

Строение молекул ПАВ

Частицы жирных кислот и спиртов состоят из двух частей, которые имеют разные свойства, поэтому эти соединения очень часто называют дифильными структурами. Одна часть молекулы представлена углеводородной цепью, а другая - разными функциональными группами (аминогруппой, гидроксилом, карбоксилом, сульфогруппой). Чем длиннее углеводородная цепь, тем сильнее будут выражены частиц, они слабее будут взаимодействовать с водой.

Органического происхождения: белки, мыла, спирты, кетоны, альдегиды, танниды, кетоны и т.д. Поверхностно-инактивные вещества не влияют на поверхностное натяжение (крахмал, глюкоза, фруктоза).

Неионогенные поверхностно-активные вещества (НПАВ) - высокомолекулярные биосоединения, которые в воде не образуют ионов. В водоемы указанные вещества поступают вместе с промышленными (химическая, текстильная, хозяйственно-бытовыми (использование разнообразных синтетических моющих средств в быту) стоками, а также со сточными отходами с сельскохозяйственных угодий (гербициды, фунгициды, инсектициды, а также фолианты в качестве эмульгаторов).

Поверхностно-активные вещества: вред и польза

Поверхностное натяжение имеет огромное значение для процессов всасывания в кишечнике. Например, жиры, а также липиды в пищевой тракт поступают в виде капель. Последние эмульгируются в тонком кишечнике при помощи желчных кислот. Только после этого указанные жиры гидролизируются липолитическими энзимами. Очень часто для повышения результативности к инсектицидам добавляют мыло (поверхностно-активные вещества). Проведенная манипуляция позволяет инсектицидам лучше взаимодействовать с поверхностью тела насекомых. Однако поверхностно-активные вещества оказывают не только позитивное, но и негативное воздействие на организм. Например, в состав шампуня входят очень вредные пенообразователи (ПАВ), такие как натрий и аммоний лаурил сульфат, аммоний и натрий лаурет сульфат. Существует мнение, что эти компоненты оказывают канцерогенное влияние.