Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Ն-հեպտան–ԱՕՏ (նատրիումի դիօկտիլ սուլֆոսուկցինատ)–բևեռային ֆազ շրջված միցելային համակարգերի ֆիզիկաքիմիական ուսումնասիրությունը

Շահինյան, Գոհար Աշոտի (2017) Ն-հեպտան–ԱՕՏ (նատրիումի դիօկտիլ սուլֆոսուկցինատ)–բևեռային ֆազ շրջված միցելային համակարգերի ֆիզիկաքիմիական ուսումնասիրությունը. PhD thesis, ՀՀ ԳԱԱ Բ. Ն. Նալբանդյանի անվան քիմիական ֆիզիկայի ինստիտուտ.

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (2109Kb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (815Kb) | Preview

      Abstract

      Исследование микроэмульсий типа вода в масле представляет большой интерес, поскольку такие системы способны растворять гидрофильные вещества в органических растворителях. Благодаря этому свойству обращенные мицеллярные системы используются в качестве микрореакторов для проведения разных химических и биологических реакций, в которых участвуют гидрофильные и гидрофобные реагенты. Эти системы также широко используются в синтезе наночастиц как подходящая среда, что придает большую значимость исследованиям обращенных мицеллярных систем, поскольку в настоящее время нанотехнология используется для диагностики и лечения множества заболеваний. Благодаря структурному сходству с биологическими мембранами, обращенные мицеллы применяются также как модели мембран. Неводные микроэмульсии, содержащие полярные органические растворители, используются и в промышленности косметики. Обращенные мицеллярные системы представляют собой нанокапли полярной фазы (в основном водные), покрытые монослоем поверхностно активного вещества (ПАВ), которые равномерно распределены в неполярном органическом растворителе. Среди ПАВ, формирующих обращенные мицеллы, чаще всего используется бис(2-этилгексил) сульфосукцинат натрия, известный также как Аэрозоль-ОТ (АОТ). Он способен формировать обращенные мицеллы при разных неполярных растворителях (алканы, ароматические углеводороды, галоалканы и т.д.) без использования со-ПАВ и может растворять большое количество воды: W=[вода]/[АОТ]=4060 в зависимости от температуры и органического растворителя. Обращенные мицеллы могут образоваться и при использовании других полярных растворителей вместо воды. Эти растворители должны иметь большую диэлектрическую постоянную и незначительную растворимость в неполярной фазе. В последнее время исследование неводных микроэмульсий представляет большой интерес, так как большинство органических реагентов мало растворимы или практически не растворимы в воде. Использование неводных растворителей приводит к увеличению растворимости и реакционоспособности реагентов в гетерогенных системах. Однако при использовании неводных растворителей размеры нанокапель (W) ограничены и их максимальная величина меняется в области от 2 до 6, поскольку при больших количествах полярной фазы микроэмульсия разлагается. При данных значениях W не происходит полное солюбилизирование полярных групп молекулы ПАВ, поэтому использование водных растворов органических полярных растворителей в качестве полярной фазы представляет большой интерес. Как таковые служат водные растворы диметилсульфоксида (ДМСО), диэтилсульфоксида (ДЭСО), N,N-диметилформамида (ДМФ) и ацетонитрила (АЦН), которые имеют биомедицинское значение. Цель работы. Целью диссертационной работы является выяснение влияния концентрации ПАВ и размера нанокапли, покрытой монослоем ПАВ, на некоторые физико-химические свойства (кажущийся объем, вязкость, микровязкость и микрополярность нанокапли, жесткость мицеллярной поверхности и т.д.) обращенной мицеллярной системы н-гептан/АОТ/полярная фаза и выявление эффекта количества и природы неводного органического растворителя (ДМСО, ДЭСО, ДМФ, АЦН) на свойства микроэмульсии АОТ. В работе содержится также исследование обращенных мицелл спектроскопическими методами поглощения и флуоресценции с использованием основания акридинового оранжевого (AOB) в качестве молекулярной пробы. Для осуществления поставленной цели нами были приняты к разрешению следующие задачи: исследование влияния диалкилсульфоксида (ДМСО, ДЭСО) на объемные и транспортные свойства обращенной мицеллярной системы н-гептан/АОТ/вода; изучение влияния органического полярного растворителя на объемные свойства мицеллярной системы с использованием других апротонных полярных растворителей (ДМФ и АЦН); выявление природы межмицеллярных взаимодействий в зависимости от концентрации АОТ; исследование микровязкости и микрополярности мицеллярного ядра используя молекулярную пробу; изучение эффекта размера нанокапли на макроскопические и микроскопические свойства водных микроэмульсий. В работе впервые проведено комплексное исследование ДМСО (ДЭСО, ДМФ и АЦН) содержащих обращенных мицелл н-гептан/АОТ/вода в зависимости от концентрации АОТ и размера нанокапли. Впервые исследовано влияние концентрации неводного апротонного растворителя на физико-химические свойства микроэмульсии. Ատենախոսության մեջ ներկայացված է ն-հեպտան/նատրիումի բիս(2-էթիլհեքսիլ) սուլֆոսուկցինատ (ԱՕՏ)/բևեռային ֆազ շրջված միցելային համակարգերի ուսումնասիրությունը մակերևութային ակտիվ նյութի (ՄԱՆ) կոնցենտրացիայից և ՄԱՆ-ի միաշերտով պարփակված նանոկաթիլի չափսերից կախված: Որպես բևեռային ֆազ կիրառվել են դիմեթիլսուլֆօքսիդի (ԴՄՍՕ), դիէթիլսուլֆօքսիդի (ԴԷՍՕ), դիմեթիլֆորմամիդի (ԴՄՖ) և ացետոնիտրիլի (ԱՑՆ) ջրային լուծույթները: Ատենախոսությունն ընդգրկում է նաև շրջված միցելների ֆիզիկաքիմիական հատկությունների ուսումնասիրությունը օրգանական բևեռային լուծիչի քանակությունից և բնույթից կախված: Ատենախոսության մեջ իրականացվել է ԱՕՏ-ի շրջված միցելային համակարգերի ծավալային (թվացյալ մոլային ծավալ, սահմանային թվացյալ մոլային ծավալ) և տրանսպորտային (մածուցիկություն, էլեկտրահաղորդականության պերկոլյացիա) հատկությունների ուսումնասիրություն: Ն-հեպտան/ԱՕՏ/բևեռային ֆազ շրջված միցելներն ուսումնասիրվել են նաև սպեկտրոսկոպիկ եղանակներով, մասնավորապես էլեկտրոնային կլանման, ֆլուորեսցենտային առաքման և ֆլուորեսցենտային անիզոտրոպիայի մեթոդներով՝ կիրառելով արտաքին նշանակիր ակրիդինային նարնջագույնի հիմքը (ԱՆՀ): Միցելային համակարգում ԱՆՀ-ի ֆոտոֆիզիկական հատկությունները քննարկելու համար նախ անհրաժեշտ է ուսումնասիրել ԱՆՀ-ի նույն հատկությունները ջուր, ԴՄՍՕ և ջուր+ԴՄՍՕ հոմոգեն լուծույթներում: Սպեկտրոսկոպիկ եղանակով բացահայտվել է միցելային միջուկի միկրոբևեռայնության, միկրոմածուցիկության և միցելի մակերևույթի կոշտության վրա նանոկաթիլի չափսի, օրգանական բևեռային լուծիչի քանակի և բնույթի ազդեցությունը: Ծավալային հատկությունների ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ ԴՄՍՕ-ի առկայությամբ և նրա կոնցենտրացիայի մեծացմանը զուգընթաց տեղի է ունենում բևեռային ֆազի թվացյալ մոլային ծավալի մեծացում: Ցույց է տրվել նաև, որ ՄԱՆ-ի կոնցենտրացիայի մեծացման հետ տեղի է ունենում միջմիցելային փոխազդեցությունների ուժգնացում և միցելային ագրեգատների առաջացում: Այս փոխազդեցությունների ուժը մեծանում է ԴՄՍՕ – ԴԷՍՕ – ԴՄՖ – ԱՑՆ շարքում: Հարաբերական մածուցիկության՝ միցելների ծավալային բաժնից ունեցած կախվածությունից ցույց է տրվել, որ միցելներն ունեն գնդաձև տեսք միայն ԱՕՏ-ի փոքր կոնցենտրացիաների դեպքում: ԱՕՏ-ի կոնցենտրացիայի մեծացման հետ տեղի է ունենում միցելների ձևի փոփոխություն և միցելային ագրեգատների առաջացում: Վերը նշված կախվածության շեղումը գծայինից ավելի ընդգծված է ԴԷՍՕ-ի ներկայությամբ: Էլեկտրահաղորդականության պերկոլյացիայի ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ ԴՄՍՕ-ի ավելացմամբ և նրա կոնցենտրացիայի մեծացման հետ տեղի է ունենում միցելային մակերևույթի կոշտության մեծացում, որն ավելի արտահայտված է ԴԷՍՕ-ի ներկայությամբ: Որոշվել են նաև պերկոլյացիայի ակտիվացման էներգիայի արժեքները: ԱՆՀ-ի ֆոտոֆիզիկական հատկությունների ուսումնասիրությունը ջուր, ԴՄՍՕ և ջուր+ԴՄՍՕ լուծույթներում ցույց է տվել, որ ԴՄՍՕ-ն կանխում է ԱՆՀ-ի պրոտոնացումը և նպաստում է հիմնային ձևի կոնցենտրացիայի մեծացմանը: Նույն լուծույթներում ԱՆՀ-ի ֆլուորեսցենցիայի սպեկտրներից գնահատվել են նրա առանձին տեսակների քվանտային ելքերը: Միցելային համակարգում ԴՄՍՕ-ն ազդում է միայն պրոտոնացված մոնոմեր-դիմեր հավասարակշռության վրա և հիմնային ձևն այլևս չի առաջանում: Կլանման սպեկտրներից որոշվել են դիմերման ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունի և ստանդարտ Գիբսի էներգիայի փոփոխության արժեքները: Նշանակրի տեղակայումը հաստատելու համար որոշվել են ֆլուորեսցենտային անիզոտրոպիայի արժեքները: Չափումները ցույց են տվել, որ միցելային համակարգում նշանակրի շուրջը գտնվող միջավայրն իր հատկություններով խիստ տարբերվում է հոմոգեն լուծույթից: ԴՄՍՕ-ի ավելացմամբ նշանակրի շրջապատի միկրոմածուցիկությունն ու միկրոբևեռայնությունն աճում են: Ի տարբերություն ԴՄՍՕ-ի, ԴՄՖ-ի և ԱՑՆ-ի ներկայությամբ և դրանց քանակի մեծացման հետ տեղի է ունենում անիզոտրոպիայի նվազում, այսինքն ԱՆՀ-ի պտտական ազատության մեծացում: In the thesis the study of n-heptane/sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate (AOT)/polar phase reverse micellar systems has been presented depending on surfactant concentration and size of nanopool covered by surfactant monolayer. Aqueous solutions of dimethylsulfoxide (DMSO), diethylsulfoxide (DESO), dimethylformamide (DMF) and acetonitrile (ACN) were used as polar phase. The study of physicochemical properties of reverse micelles depending on quantity and nature of organic polar solvent was also included in the thesis. The investigation of volumetric (apparent molar volume, limiting apparent molar volume) and transport (viscosity, conductivity percolation) properties was carried out. N-heptane/AOT/polar phase reverse micelles were also studied via spectroscopic methods, particularly absorption, steady-state fluorescence spectra and fluorescence anisotropy measurements, using acridine orange base (AOB) as molecular probe. In order to study the photophysical properties of AOB in micellar system it is required to study the same properties of AOB in water, DMSO and water+DMSO homogeneous solutions. Using spectroscopic methods the micropolarity, microviscosity of micellar core and rigidity of micellar interface depending on nanopool size, quantity and nature of organic polar solvents were also revealed. The value of is higher in the case of exchange of DMSO by its homologue DESO. It was also revealed that with the increase of surfactant concentration the intermicellar interactions strengthen and the aggregation of micelles occurs. The strength of these interactions increases in the following order DMSO–DESO –DMF – ACN. From the plots of relative viscosity versus volume fraction of micelles it was shown that micelles have spherical shape only at small concentrations of AOT.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Ն-հեպտան–ԱՕՏ (նատրիումի դիօկտիլ սուլֆոսուկցինատ) բևեռային ֆազ շրջված միցելային համակարգերի ֆիզիկաքիմիական ուսումնասիրությունը: Physicochemical study of N-heptane–AOT(dioctyl sulfosuccinate sodium salt)–polar phase reverse micellar systems.
      Uncontrolled Keywords: Շահինյան Գոհար Աշոտի, Shahinyan Gohar A.
      Subjects: Chemistry
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 29 Jun 2017 17:16
      Last Modified: 03 Jul 2017 12:34
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/5177

      Actions (login required)

      View Item