От производства полимеров до книгопечатания
Углеводороды практически нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в
водном растворе мыла: они поглощаются ядрами мицелл. Это явление называется
солюбилизацией или коллоидной растворимостью и играет важную
роль в производстве полимеров. Молекулы мономера — первичного вещества,
из которого получается полимер, — при эмульгировании в водном растворе
мыла переходят из капелек в ядра мицелл, где идет полимеризация. Образуется
латекс — высокодисперсная взвесь частиц полимера, напоминающая сливки.
Полимеризация в эмульсиях очень удобна для изготовления пленочных изделий:
в латекс макают металлический цилиндр, и, после того как вода испарится,
на нем образуется сплошная пленка из слившихся друг с другом частиц полимера.
Поглощая жидкий углеводород, керосин или гептан, пластинчатые мицеллы
мыла разбухают, становятся круглыми и больше не могут сцепляться в каркас.
Даже концентрированные растворы мыл — гели — при этом разжижаются, превращаясь
в текучие жидкости, их вязкость понижается в сотни тысяч раз. Так можно
управлять образованием пространственных структур в дисперсных системах
— их превращают в твердые тела или в легко текучие жидкости. С помощью
мыл можно загущать, или, как говорят в технике, «отверждать», жидкое горючее
— керосин, бензин или спирт. Таким горючим пользуются полярники, геологи,
туристы.
Человеческие потребности разнообразны. Нам необходимо научиться отмывать
грязь, но не менее важно наносить ее на чистую поверхность. Что такое печатание
книг и иллюстраций, как не нанесение на бумагу устойчивых загрязнений?
Процесс печатания можно рассматривать как сложный комплекс тонко управляемых
поверхностных явлений. В литографии на поверхность гладкого камня — известняка
— или металлическую печатную форму наносят жирной краской рисунок. Краска
содержит поверхностноактивные вещества (обычно жирные кислоты). Благодаря
им одни участки формы смачиваются краской, но не смачиваются водой, а другие
после обработки водным раствором гидрофильного поверхностноак-тивного вещества
(крахмала, декстрина, поливинилового спирта) во влажном состоянии не воспринимают
краску и становятся пробельными местами. В этом процессе очень важно сделать
резкую границу между двумя такими участками и сохранить ее надолго, чтобы
с одной формы получить много оттисков.
Поверхностноактивные вещества — наши незаметные и незаменимые друзья.
Они помогают нам управлять поверхностными процессами, которые имеют решающее
значение во взаимодействии различных тел — твердых, жидких и газообразных.
Не думайте, что поверхностные явления и процессы характерны только для
техники, не менее важны они и в природе. Вот быстро бежит по зеркалу пруда
водомерка — ее лапки не смачиваются водой. По той же причине прилипает
к поверхности воды и не тонет личинка малярийного комара. Чтобы избавить
окрестность от малярии, надо покрыть пруд тончайшей нефтяной пленкой.
Капли росы и дождя не смачивают восковую поверхность листьев, а потому
не закрывают поры, и растения дышат свободно. Силы смачивания помогают
влаге подниматься по стеблям и стволам растений. И наоборот, благодаря
тому что плазма крови не смачивает стенки самых тонких капиллярных сосудов,
облегчается кровообращение, кровь не свертывается. Образование и рассеивание
тумана и облаков — все это поверхностные явления. Мелкие зародышевые капельки
же растут за счет конденсации пара и слияния друг с другом — идет дождь.
Это связано с проявлениями поверхностной энергии.
Но если множество процессов в природе, в организмах растений и животных
вызвано особыми свойствами поверхностей, то не научится ли человек управлять
ими так же, как сейчас он управляет подобными процессами в технике? На
этот вопрос можно дать утвердительный ответ. Физико-химия поверхностных
явлений и дисперсных систем — наука быстро развивающаяся, и от нее надо
ожидать очень много нового и ценного.
|