Методические указания

Резкое увеличение поверхности раздела в результате раздробленности дис­персной фазы приводит к росту поверхностной энергии, которая вызывает поверх­ностные явления.

Поверхностную энергию можно определить на основе тех представлений, ко­торые развивались в курсе физической химии, используя понятия об энергии Гиббса и Гельмгольца, на основе обобщенного уравнения первого и второго зако­нов термодинамики.

Следствием избытка поверхностной энергии являются самопроизвольные про­цессы, происходящиена границе раздела фаз в результате уменьшения поверх­ности раздела фаз (агрегация, коагуляция и др.) и снижения поверхностного натяжения (адсорбция, адгезия, заряд поверхности).

Адсорбция относится к поверхностному явлению, вызванному избытком по­верхностной энергии, и широко используется в пищевой технологии.

Чтобы разобраться в различных видах и особенностях адсорбционных про­цессов, следует рассмотреть фундаментальное уравнение Гиббса.

Взаимодействие между адсорбатом и адсорбентом осуществляется за счет физической и химической адсорбции, а в отношении пористых адсорбентов имеет место объемное заполнение микропор и капиллярная конденсация. В зависимости от свойств адсорбента и адсорбтива может образовываться мономолекулярный или полимолекулярный адсорбционный слой.

Мономолекулярную адсорбцию можно выразить при помощи уравнения Лэнгмюра.

Вследствие дифильного состояния молекул ПАВ формируется мономолекулярный пограничный адсорбционный слой и снижается поверхностное натяжение. При помощи уравнения Шишковского определяется снижение поверхностного натяжения, а используя уравнение Лэнгмюра, можно найти толщину адсорбционного монослоя.

Ионообменная адсорбция — это один из практически доступных и широко применяемых способов, позволяющих удалить из продукта и жидкой среды при­меси нежелательных ионов. Необходимо уяснить принцип ионного обмена.

Адгезия относится к поверхностным явлениям, происходит самопроизвольно и приводит к снижению поверхностной энергии. Адгезию можно выразить коли­чественно при помощи соответствующих параметров, к числу которых прежде всего относится краевой угол.

При помощи ПАВ можно снизить поверхностное натяжение жидкости, умень­шить краевой угол и улучшить смачивание.

Вопросы для самопроверки

1.Что такое поверхностное натяжение, в каких единицах измеряется эта величина?

2. Приведите графическую зависимость поверхностного натяження от концентрации ПАВ.

3. Что такое равновесная концентрация? При каких услови­ях устанавливается адсорбционное равновесие?

4. Какие явления входят в понятие сорбции?

5. Сформулируйте правило Фаянса для адсорбции электро­литов из раствора.

6. Какой адсорбент надо использовать для очистки воды от растворенных в ней веществ?

7. Какая существует связь между адсорбцией растворенно­го вещества и смачиванием адсорбента растворителем?