2018-01-21
5843
Растворѐнные вещества в зависимости от природы могут по-разному влиять на поверхностное натяжение жидкостей. Способность растворѐнных веществ изменять поверхностное натяжение растворителя называется поверхностной активностью. Все вещества по способности изменять поверхностное натяжение растворителя делятся на три группы.
1. Вещества, понижающие поверхностное натяжение, называются поверхностно-активными вещества (ПАВ). По отношению к водным растворам поверхностно-активными веществами являются спирты, жирные кислоты и их соли (мыла), сложные эфиры, амины, белки и некоторые другие вещества, имеющие дифильное строение. В молекулах таких веществ различают неполярную (гидрофобную) часть – углеводородный радикал («хвост») и полярную (гидрофильную) часть. Молекулу ПАВ принято изображать следующей схемой:
Прямая линия символизирует неполярную часть - углеводородный радикал («хвост»), а кружок – полярную группу. Чтобы вещество обладало способностью понижать поверхностное натяжение растворителя, необходимо, чтобы в составе молекулы имелись полярные группы: -ОН, -NH2, -COOH, -SO3 др. Поверхностно-активными по отношению к воде являются вещества менее полярные, чем вода (так, дипольный момент воды равен 1,84 Д, а у этанола – 1,70 Д). Такие вещества взаимодействуют с водой намного слабее, чем молекулы воды друг с другом. Поэтому, попадая на поверхность, они уменьшают поверхностное натяжение.
|
|
|
ПАВ, как и все вещества в зависимости от способности к электролитической диссоциации, делят на электролиты (ионогенные ПАВ) и неэлектролиты (неионогенные ПАВ). Ионогенные ПАВ подразделяют на катионные, анионные и амфотерные
2. Вещества, повышающие поверхностное натяжение, называются поверхностно-инактивными (ПИВ). К этим веществам относятся сильные электролиты: соли, кислоты, щѐлочи. Ионы этих веществ, образующиеся в результате электролитической диссоциации, взаимодействуют с молекулами воды сильнее, чем молекулы воды 4 между собой. Поэтому значительная часть ионов увлекается молекулами воды внутрь объѐма раствора. Однако некоторые немногие оставшиеся на поверхности создают вблизи поверхности силовое поле, тем самым повышают поверхностное натяжение.
3. Имеются вещества, которые не меняют поверхностное натяжение растворителя. Эти вещества называют поверхностно-неактивными. Молекулы таких веществ в своѐм составе имеют большое число полярных функциональных групп (например, сахароза).
(((на сайте есть рисунок и подробное описание по данному вопросу - Лекция 6.Физико-химия поверхностных явлений)))
ОРИЕНТАЦИЯ МОЛЕКУЛ ПАВ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ
|
|
|
В 1915 г Ленгмюр ввел понятие об ориентации молекул ПАВ в поверхностном слое
Исходя из строения молекул ПАВ, Ленгмюр сформулировал принцип независимости поверхностного действия, заключающийся в том, что при адсорбции полярная группа молекулы, обладающая большим сродством к полярной фазе, втягивается в воду, в то время как неполярный радикал выталкивается в неполярную фазу. Происходящее при этом уменьшение свободной поверхностной энергии ограничивает размеры поверхностного слоя толщиной в одну молекулу. Образуется мономолекулярный слой. При малых концентрациях ПАВ углеводородные радикалы «лежат» на поверхности полярной жидкости, а полярные группировки погружены в неѐ. Затем по мере роста концентрации ПАВ, они (неполярные радикалы) начинают подниматься. В насыщенном адсорбционном слое поверхность воды оказывается сплошь покрытой «частоколом Ленгмюра» из вертикально ориентированных молекул ПАВ. Значение поверхностного натяжения в этом случае приближается к значению, характерному для чистого ПАВ на границе с воздухом
Правило Дюкло-Таубе: Поверхностная активность веществ одного и того же гомологического ряда возрастает в 3- 3.5 раза при увеличении углеводородной цепи на одну метиленовую группу (- СН2 -)
Адсорбция, основные термины (адсорбент, адсорбтив, адсорбат, десорбция). Химическая и физическая адсорбция. (((АДСОРБЦИЯ НА НЕПОДВИЖНОЙ ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ФАЗ (НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЁРДОГО ВЕЩЕСТВА)))
Адсорбцией называется изменение концентрации растворѐнного вещества в поверхностном слое раствора (или вообще на границе раздела фаз).
Адсорбентом называется твердое вещество на поверхности которого накапливается другое вещество.
Адсорбтивом называется поглощаемое вещество
Адсорбатом называется уже адсорбированное вещество
Десорбция – удаление адсорбированного вещества с поверхности адсорбента. Этот процесс является обратным адсорбции.
Физическая адсорбция обусловлена межмолекулярным взаимодействием за счѐт сил Ван-дер-Ваальса (ориентационных, индукционных и дисперсионных) или водородной связью. Поэтому для этого вида адсорбции характерны: обратимость, неспецефичность, экзотермичность (замедляется с ростом температуры. Адсорбция вещества активированным углем.
Химическая адсорбция осуществляется при взаимодействии адсорбента с адсорбатом с образованием химической связи. Хемсорбция практически необратима, специфична и локализована. Повышение температуры усиливает химическую адсорбцию.
СО2 + СaО=СаСО3
