Chimie Fizică și coloid
Rezumatul cursuri pentru studenții de la Facultatea de SFU biologice (RSU)
4.1 fenomenele de suprafață și de adsorbție
4.1.2 Adsorbția la soluția - perechi
Tensiunea superficială a soluțiilor lichide # 963; Este o funcție a concentrației substanței dizolvate. Fig. 4.1 prezintă trei posibile dependența tensiunii superficiale la concentrația soluției (așa-numita tensiune de suprafață izotermă). Substanțele ale căror plus față de un solvent reduce tensiunea de suprafață, numită surfactant (surfactant), o substanță care crește sau plus nu modifică tensiunea superficială - suprafață inactivă (Piave).
Fig. 4.1 izotermelor de suprafață Fig. 4.2 Izoterma de adsorbție
Soluții tensiune Piave (1, 2) și la interfața de soluție de surfactant - perechi
Surfactant (3)
Reducerea tensiunii de suprafață și, prin urmare, energia de suprafață este un rezultat al adsorbției agenților tensioactivi la lichidul de interfață - vapori, adică că concentrația agentului tensioactiv în stratul de suprafață al soluției este mai mare decât adâncimea soluției.
O măsură cantitativă a adsorbției soluției pe perechile de suprafață de delimitare este izbytokG (gamma) este egal cu numărul de moli de solut în stratul de suprafață. Raportul cantitativ dintre adsorbție (exces de suprafață) solutului și schimbarea tensiunii superficiale a soluției cu creșterea concentrației soluției determină adsorbția izoterma Gibbs:
Grafic Izotermele surfactant de adsorbție prezentat în Fig. 4.2. Din ecuația (IV.5), rezultă că procesul de direcție - concentrația substanței în stratul de suprafață sau, invers, prezența în faza lichidă în vrac - determinată prin semnul derivatei d # 963; / DC. O valoare negativă a derivatului corespunde acumulării de material în stratul de suprafață (T> 0), pozitiv - concentrația cea mai scăzută în stratul de suprafață, comparativ cu concentrația sa în soluția vrac.
Valoarea g = -d # 963; / DC, numit, de asemenea, activitatea de suprafață a solutului. Activitatea de suprafață a agentului tensioactiv la o anumită concentrație C1 se determină grafic prin trasarea unei tangente la tensiunea superficială a izotermei la C = C1; în care activitatea de suprafață este numeric egală cu panta tangentei la axa de concentrare:
Este ușor de văzut că, odată cu creșterea concentrației activității de suprafață a agentului tensioactiv scade. Prin urmare, agentul tensioactiv este determinat în mod tipic la o concentrație infinitezimal a soluției; în acest caz, valoarea sa notat GO. Depinde numai de natura agentului tensioactiv și a solventului. Investigarea tensiunea superficială a soluțiilor apoase de substanțe organice și Traube Duclos set pentru serii omoloage de agenți activi de suprafață după următoarea regulă de degetul mare:
Fie seria omoloagă la concentrații scăzute de alungire a lanțului de carbon de către un grup CH2 crește activitatea de suprafață a 3 - 3,5 ori.
Pentru soluții apoase de dependență acizilor grași de tensiune superficială asupra concentrației descrisă de ecuația empirică Shishkovsky:
Aici, b și K - constante empirice, cu valoarea b este aceeași pentru toate seriile omoloage, iar valoarea K este crescută pentru fiecare perioadă ulterioară a seriei în 3 - 3,5 ori.
Fig. 4.3 Rezerva de orientare a moleculelor de agent tensioactiv în stratul de suprafață
Cele mai multe molecule au structura tensioactiv amfifile, adică, Acesta conține atât un grup polar și un radical de hidrocarbură nepolară. Localizarea acestor molecule în stratul superficial al energetic mai avantajoasă de a supune orientarea moleculară a grupării polare în faza polară (lichid polar) și nepolar - nepolar la faza (gaz sau lichid nepolar). La concentrație scăzută a mișcării termice a soluției dă orientarea moleculelor de agent tensioactiv; la concentrații mai mari există o saturare a stratului de adsorbție și un strat de molecule de surfactant „vertical“, orientate la interfața (fig. 4.3). Formarea unui astfel de strat monomolecular corespunde valorii minime a tensiunii superficiale a soluției de surfactant și T adsorbție valoare maximă (Fig 4.1-4.2.); cu creșterea în continuare a concentrației de surfactant în tensiunea superficială și soluția de adsorbție nu sunt schimbate.