Adsorbția la gazul lichid
Substanțe care, atunci când dizolvate reduc tensiunea superficială a solventului sunt numite agenți activi de suprafață (surfactanți). Substanțele care nu se modifică tensiunea superficială a solventului, - o suprafață inactivă.
dependența grafică a tensiunii de suprafață asupra concentrației de surfactant la o temperatură constantă - tensiune superficială izotermă (figura 6.).
Tensioactivii sunt mulți relativ apă compuși organici - acizi carboxilici, aldehide, alcooli, amine.
Fig. 6. izotermei poverhnostnogonatyazheniya
Caracteristica molecule de surfactant - structura amfifil, datorită căruia ei au o afinitate pentru ambele medii polare și nepolare.
molecula cuprinde două piese Surfactant:
1) hidrofil (polar), având un moment semnificativ dipol, de exemplu, -COOH, -OH, -NH2. -CN, -SH, -COH, -NO, etc.;
2) un aminoacid hidrofob (nepolar) având câmp slab forță molecular - este un radical de hidrocarbură.
Amfifilic descris Hartley ca „dedublare“.
Fig. 7 este o schemă molecule denumire de surfactant „cap“ - partea polară a moleculei de surfactant, „coadă“ - nepolar.
In adsorbtie grupe polare având afinitate ridicată pentru apă (faza polară) sunt trase în el și nepolare distribuite în faza nepolar (aer, lichid nepolar), formând un strat de suprafață.
La concentrații de surfactant scăzute în soluție de moleculele lor sunt orientate aleatoriu în faza de suprafață (fig. 8a). Odată cu creșterea concentrației stratului de suprafață este umplut cu moleculele de surfactant care constituie stratul de adsorbție monomolecular cel mai apropiat ambalate orientare strict spațială a moleculelor de agent tensioactiv corespunzător (palisadă Langmuir, figura 8b.).
Rezerva de adsorbție a ajuns la saturație la suprafața stratului de molecule de surfactant. Odată cu creșterea suplimentară a concentrației de agent activ de suprafață în structura soluție a stratului adsorbit, și tensiunea superficială a soluției nu mai schimbă.
Tensiunea superficială a soluției din concentrația de surfactant este descrisă de ecuația Shishkovsky
în cazul în care s0. tensiunea superficială a solventului și soluția, respectiv - s; , K - constanta (coeficient B este constant pentru homologs).
Fig. 6 arată că pentru agenții tensioactivi. La concentrații scăzute de surfactant caracterizate printr-o scădere bruscă în soluție s. Deoarece concentrația graficului de creștere devine mai plată.
Derivatul nu este constantă și depinde de concentrația substanței. Pentru a face acest tip de valoare constantă caracteristică, luând valoarea limită (de la 0 c ®). Această valoare PA Rebinder activitate numita suprafață g
Activitatea de suprafață - caracteristică cantitativă a efectului tensioactiv asupra tensiunii superficiale. Activitatea de suprafață - valoare pozitivă, astfel încât înainte de derivatul este un semn „-“.
Grăitor valoare g poate fi definită ca panta tangentei la tensiunea de suprafață izotermă la un punct care corespunde lui de solvent pur (Fig. 9).
Activitatea de suprafață depinde de natura solutului și solventului. Pentru soluțiile apoase crește activitatea de suprafață cu scăderea polarității moleculelor de agent tensioactiv. Astfel, în acizii organici este mai mare decât cea a sărurilor lor. Cu o creștere a numărului de molecule de grupe polare scade activitatea de suprafață.
Creșterea numărului de grupe nepolare în surfactanții molecula determină o creștere a activității de suprafață. Sa stabilit experimental că în serii omoloage mărește activitatea de suprafață a 3 - 3,5 ori, cu o alungire de catenă de hidrocarbură per grupă -CH2 (tipic Duclos - Traube)
De exemplu, în serii omoloage de activitate de suprafață alcooli butanolul C4 H9 OH mai mare decât C3 H7 OH propanol și etanol C2 H5 OH.
O metodă mai versatil de estimare a activității de suprafață - calcularea echilibrului hidrofil-lipofil (HLB). reflectând un echilibru al proprietăților hidrofobe și hidrofile ale moleculelor de agent tensioactiv
în cazul în care Bi - numărul de grup.
Această metodă a dezvoltat un cosmetician Griffin. Griffin molecula surfactant, constând din tratate individuale grupuri. Fiecare grup a dat greutatea ei - numărul de grup. De exemplu, gruparea Bi -SOOK este de 21,1, -COOH - 2.1 OH - 1.9. Grupul de grupări hidrofobe (nepolare) au valori negative. În special, grupurile Bi -CH3. = CH2. = CH- este -0.475. Valoarea HLB este determinată prin adăugarea tuturor numerele grupelor grupe Bi care cuprind molecule de surfactant. Pentru a detecta proprietățile tensioactive necesare pentru ambele fragmente ale moleculei au fost suficient de pronunțată mai aproape de HLB de 7, acțiunea mai echilibrată a grupelor polare și nepolare. Când HLB> 7, în substanța de proprietăți hidrofile mai pronunțate, în timp ce HLB <7 – гидрофобные.