Номер 33, страница 135 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

4.33. Какое применение находят четвертичные аммониевые соли?

Четвертичные аммониевые соли (ЧАС) представляют собой ионные соединения с общей формулой $[R_4N]^+X^-$, где атом азота связан с четырьмя органическими группами (R) и несет положительный заряд, который компенсируется анионом ($X^-$). Такая структура, сочетающая в себе полярную катионную "головку" и неполярные органические "хвосты", определяет их поверхностно-активные свойства и широкий спектр применения.

Дезинфицирующие и антисептические средства

Это одна из наиболее важных областей применения ЧАС. Благодаря своей способности разрушать клеточные мембраны бактерий, грибов и вирусов, они широко используются как активные компоненты в дезинфицирующих средствах для поверхностей, медицинских инструментов и в антисептиках для кожи (например, бензалкония хлорид, цетилпиридиния хлорид). Их механизм действия заключается во взаимодействии положительно заряженного катиона ЧАС с отрицательно заряженными фосфолипидами клеточной мембраны, что приводит к нарушению ее целостности и гибели микроорганизма.

Катионные поверхностно-активные вещества (ПАВ)

ЧАС являются эффективными катионными ПАВ. Это свойство используется в бытовой химии и косметике:

• Кондиционеры для белья (ополаскиватели): Молекулы ЧАС адсорбируются на поверхности ткани, которая в водной среде заряжена отрицательно. Это снимает статическое электричество, делает ткань более мягкой и облегчает глажку.
• Кондиционеры и бальзамы для волос: Аналогично, ЧАС оседают на поверхности волос, нейтрализуя статический заряд, облегчая расчесывание, придавая гладкость и блеск.

Катализаторы межфазного переноса (КМП)

В органической химии ЧАС играют важную роль как катализаторы реакций, протекающих в гетерогенных системах (например, вода-органический растворитель). Катион ЧАС, будучи растворимым в органической фазе за счет своих углеводородных радикалов, способен образовывать ионную пару с анионом-реагентом (например, $OH^-, CN^-$) из водной фазы и переносить его в органическую фазу для реакции с органическим субстратом. Это значительно ускоряет многие синтетические процессы. Примером такого катализатора является тетрабутиламмония бромид $[(C_4H_9)_4N]^+Br^-$.

Гербициды

Некоторые производные ЧАС, такие как паракват и дикват, являются высокоэффективными контактными гербицидами. Они быстро уничтожают зеленые части растений. Однако из-за их высокой токсичности для человека и животных использование таких веществ строго регламентировано или запрещено во многих странах.

Другие области применения

ЧАС также находят применение в качестве:

• Антистатиков в производстве пластмасс и текстиля.
• Консервантов для древесины, защищающих ее от гниения.
• Флокулянтов в процессах водоочистки.
• Компонентов ионных жидкостей – экологически более безопасных растворителей.
• Ингибиторов коррозии для защиты металлов.

Ответ: Четвертичные аммониевые соли находят широкое применение в качестве дезинфицирующих и антисептических средств, катионных ПАВ (в кондиционерах для белья и волос), катализаторов межфазного переноса в органическом синтезе, а также как гербициды, антистатики, консерванты и компоненты ионных жидкостей.