Актив өслекле матдәләр

Фәнгә термин П.А.Ребиндер тарафыннан кертелә (1925).

Үзлекләре буенча капма-каршы ике өлештән торган: поляр (суга карата гидрофиль) һәм поляр булмаган (гидрофоб) молекулалы кушылмалар типик актив өслекле матдәләр булып тора. Аларның һәркайсы үзара бәйләнештәге фәзаларның берсендә яхшы эри, ә икенчесендә эреми. Гидрофиль төркем (гидроксиль, карбоксиль, амино- һ.б.), актив өслекле матдә молекуласын поляр мохиттә тотып калып, аны суда эретә, гидрофоб төркем (гадәттә, углеводород чылбырлары) поляр булмаган фәзада эретә, ягъни молекулаларның поляр (су) мохитеннән поляр булмаган мохиткә күчү тенденциясен билгели.

Актив өслекле матдәләр, чикнең фәзаара өслекләрендә адсорбланып, ориентлашкан молекулаларның мономолекуляр катламын барлыкка китерәләр һәм җисем өслекләренең молекуляр табигатен, аларның башка җисемнәр белән үзара тәэсир итешү шартларын үзгәртәләр.

Химик табигате буенча актив өслекле матдәләрнең гидрофиль төркемнәрен анион, катион, амфолит һәм ион булмаган төрләргә бүләләр. Актив өслекле матдәләрне сәнәгый җитештерүнең гомуми күләмендә әйдәп баручы урынны анион матдәләр — карбонат кислотасы тозлары (сабыннар), алкилсульфатлар, алкилсульфонатлар, фторуглеродлы сульфонатлар һ.б. тәшкил итә. Ион булмаган актив өслекле матдәләр — алифатик спирт һәм кислоталар, алкилфенолларның полиоксиэтилен эфирлары киң кулланыла. Азрак күләмдә катион (алкиламин, алкилпиридин чыгарылмалары, дүртенчел аммоний кушылмалары һ.б.), амфолит (алкиламинокарбон кислоталары, алкилбетаиннар, алкилимидазолин чыгарылмалары һ.б.) актив өслекле матдәләр файдаланыла, әмма аларны куллану өлкәсе киңәя бара. Югары молекуляр (аксымнар, целлюлоза чыгарылмалары, лигносульфон кислоталары һәм аларның тозлары, синтетик полиэлектролитлар һ.б.), кремнеорганик, перфторланган, суда һәм майда эрүчән актив өслекле матдәләрне аерып өйрәнәләр. Актив өслекле матдәләр эрегәндә хасил булган системалар тибына карап, эрүчән һәм коллоидларга бүленәләр. Коллоид актив өслекле матдәләр эремәләрдә тупланыш көчәйгәндә (мицелла хасил булуның критик тупланышыннан югарырак) агрегатлар — актив өслекле матдәләрнең озын чылбырлы молекулалар яки ионнары мицеллаларын барлыкка китерәләр. Мицелляр системаларның мөһим үзенчәлеге шул: алар суда эреми торган яки начар эрүчән органик кушылмаларны «эретергә» сәләтле.

Актив өслекле матдәләрнең күбрәк куерган эремәләрендә сыек кристалларга эзлекле күчүчән югары дәрәҗәдәге агрегация (везикулалар, ламеллалар) структуралары формалаша. Актив өслекле матдәләрне эмульгаторлар, диспергатор, стабилизатор, күбек һәм структура барлыкка китерүчеләр, пластификатор, флотореагентлар, бизәнү әйберләре сыйфатында; юа һәм чистарта торган әйберләр, тукыма, сүс, тире, бизәнү һәм гигиена әйберләре, фармпрепаратлар, янгын сүндерү әйберләре, лак, буяу, латекслар, төзү материаллары итеп, кәгазь сәнәгатендә; нефть, газ, күмер табу, ташу, эшкәртүдә; техник чаралар, үсемлекләрне саклау чаралары җитештерүдә кулланалар. Актив өслекле матдәләрне куллануның перспективалы өлкәләре: биотехнология, микроэлектроника, магнитлы тасмалар һәм үтә сизгер материаллар, ашламаларның яңа формаларын җитештерү. Актив өслекле матдәләр биологик системаларда мөһим роль уйный.

Актив өслекле матдәләр тәгълиматына нигез салучы — Америка галиме И.Ленгмюр (1917). Мицелла хасил булуның классик тикшеренүләре инглиз галиме Г.Хартли тарафыннан башкарыла (1936).

Актив өслекле матдәләр тәгълиматы үсешенә безнең ил галимнәре шактый зур өлеш кертә. Адсорблану көчләренең табигате турында фараз әйтелә, нефть эшкәртү процессларында актив өслекле матдәләрнең әһәмияте (Л.Г.Гурвич), фәзалар бүленү чигендә өске катлау үзенчәлекләре (А.Н.Фрумкин) өйрәнелә, актив өслекле матдәләр өстәмәләре тәэсиренең механизмы һәм физик-химик закончалыклары (П.А.Ребиндер), адсорбция һәм мицелла барлыкка килүнең термодинамикасы һәм кинетикасы (А.И.Русанов) фәнни тикшерелә.

Татарстанда актив өслекле матдәләр өлкәсендәге тикшеренүләр XIX йөз ахыры — XX йөз башында башлана һәм сабын кайнату — шәм җитештерү формалашу һәм технол. камилләштерү белән бәйле (М.Я.Киттары, А.М.Зайцев, М.М.Зайцев, С.А.Фокин, А.Е.Арбузов, В.В.Евлампиев). 1930 елларда металл коллоидларын аксымнар белән стабильләштерү буенча эшләр комплексы тормышка ашырыла (А.Ф.Герасимов). 1950—1970 елларда органик кушылмаларның электродларда бергәләшеп һәм аерым адсорбцияләнүенең теоретик нигезләре үстерелә, мономолекуляр адсорбцияләнгән катлам структураларын модельләштерүнең молекуляр нигезләре эшләнә (Г.А.Добреньков). 1960 еллар урталарына кадәр актив өслекле матдәләр терлек яки үсемлекнең органик чималын үзләштерү юлы белән алынган. 1970 елларда нефть чималы һәм эре тоннажлы химия сәнәгате калдыкларыннан яңа актив өслекле матдәләр синтезлау буенча эшләрнең интенсив үсеше яңа төр актив өслекле матдәләр синтезлау һәм сәнәгый үзләштерү буенча фәнни юнәлешләр формалашуга, химиядә, нефть химиясендә, нефть табуда һәм эшкәртүдә актив өслекле матдәләр кулланып, фәнни нигезле югары нәтиҗәле технологияләр булдыруга ярдәм итә.

Ион булмаган яңа актив өслекле матдәләр — гликольләр, күп атомлы спиртлар, аминнар һәм диаминнар, этилен окисьләре нигезендә оксиэтилен һәм пропилен блоксополимерлары; төрле дәрәҗәдә оксиэтиллашкан югарымолекуляр азотлы ион булмаган актив өслекле матдәләр; молекулаларына фосфор, азот, күкерт һәм карбоксиллы функциональ төркемнәрне кертү юлы белән модификацияләнгән ион булмаган актив өслекле матдәләр; фосфор кислотасының оксиэтиллашкан эфирлары нигезендә амфолит актив өслекле матдәләр; катион актив өслекле матдәләр  (Л.М.Козлов, К.И.Кузьмин, И.Н.Дияров, Н.А.Лебедев, А.А.Гречухина, С.А.Варнавская) эшкәртелә һәм синтезлана.

Катион актив өслекле матдәләрне алу ысуллары — функциональ алыштырылган аммоний кушылмалар — полимер капламнар гидрофилизаторлары, комплекслы тәэсир ясаучы югары нәтиҗәле реагентлар (Г.В.Романов, П.С.Фәхретдинов) ТРның Дәүләт бүләге белән билгеләнә (1997).

Актив өслекле матдәләр  кушылмалары нигезендә нефть үзлелеген киметү, нефть чыгаручы скважиналарга су керүне чикләү, су-нефть эмульсияләрен таркату, коррозиядән, парафин һәм тоз утырмаларыннан саклау өчен нәтиҗәле реагентлар булдырыла; бактерицидлар, су-битум эмульсияләре өчен эмульгаторлар, битум өчен адгезивлар һ.б. алына.

Нефть бирүчәнлекне арттыру, катламның забой янындагы зонасын эшкәртү, нефтьне әзерләү өчен технологияләр эшләнә (И.Н.Дияров, В.Г.Козин, Н.А.Лебедев, Г.В.Романов). Нефть эмульсияләрен таркатуда  актив өслекле матдәләрнең чылату-юу тәэсиренең (И.Н.Дияров, Р.Ф.Хәмидуллин), пласт сулары шартларында полимер электролитларның адсорбциясе һәм структура барлыкка китерүенең (С.В.Крупин) физик-химик нигезләре үстерелә.

Эластомерларны синтезлау, модификацияләү һәм эшкәртү процесслары өчен актив өслекле матдәләр  һәм алар нигезендә композицияләр тәкъдим ителә (И.Ю.Аверко-Антонович). Сирәк җир элементлы ионнар кергән магнитлы сыек кристаллар (смектиклар һәм нематиклар) алу буенча хезмәтләр (Ю.Г.Галләметдинов, И.В.Овчинников, И.Г.Бикчәнтәев, Г.И.Иванова) ТРның Дәүләт бүләгенә лаек була (2001).

Активлыгы көйләнә торган югары нәтиҗәле биомиметик каталитик системалар булдыруга (А.И.Коновалов, Л.А.Кудрявцева, Р.Ф.Бакыева) һәм биохимик реакцияләр модельләштерүгә (В.Д.Федотов, Ю.Ф.Зуев, Е.А.Ступишина, Н.Н.Вылегжанина), полимер электролитларның актив өслекле матдәләр  белән ассоциацияләнүенең физик-химик нигезләрен эшләүгә (В.П.Барабанов, А.Я.Третьякова), мицелляр системаларда комплекс хасил булу реакцияләренең термодинамик аспектларын төзүгә (А.А.Әмиров, А.Р.Мостафина, З.А.Сапрыкова) юнәлдерелгән актив өслекле матдәләр  нең мицелляр эремәләрендә катализ һәм үзеннән-үзе оешу процесслары буенча фундаменталь тикшеренүләр үткәрелә.

Актив өслекле матдәләр  синтезы һәм кулланылышы буенча тикшеренүләр Казан технология университетында, РФА КФҮ институтларында — Органик һәм физик химия институтында, Биохимия һәм биофизика институтында, «НИИ нефтепромхим» АҖдә һ.б. тармак институтларында, «Түбән Кама нефтехим», «Оргсинтез» һ.б. АҖ лабораторияләрендә алып барыла. Фәнни тикшеренүләр эре һәм аз тоннажлы химия предприятиеләренә кертелгән, ТР, Башкортстан Республикасы, Россия һәм БДБның башка төбәкләрендәге нефть промыселларында файдаланыла.

Мицеллообразование, солюбилизация и микроэмульсии. М., 1980;

Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества. Свойства и применение. Л., 1981;

Русанов А.И. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ. СПб., 1992;

Химическая энциклопедия. М., 1992. Т. 3.                        

Автор — А.Я.Третьякова