Адсорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ)

Для водных растворов поверхностно-активными веществами являются органические кислоты, высокомолекулярные спирты, соли жирных кислот (мыла), фосфолипиды, белки, сульфокислоты и их соли и другие. Характерной особенностью структуры всех молекул ПАВ является их дифильность. Молекулы ПАВ состоят как из полярных групп, так и неполярных одновременно.

К полярным (гидрофильным) относятся группы, имеющие сродство к полярной жидкости: –ОН, –СООН, –NH ₂, =CO, =NH, –SH. Эти группы способны гидратироваться, так как обладают значительным дипольным моментом и обуславливают растворимость ПАВ в воде.

Неполярные (гидрофобные) группы ПАВ могут быть представлены предельными и непредельными углеводородными радикалами и ароматическими кольцами. Они обуславливают пониженную растворимость ПАВ в полярной жидкости.

Неполярные части молекул ПАВ, не обладая сродством к полярной жидкости, стремятся выйти из раствора, обращаясь в газовую или органическую фазы. Полярные группы остаются в воде и обуславливают растворимость ПАВ.

Таким образом, ПАВ будут ориентироваться в поверхностном слое согласно схеме:

Введение ПАВ в полярную жидкость снижает коэффициент поверхностного натяжения раствора из-за увеличения адгезионных сил.

Концентрация ПАВ в поверхностном слое увеличивается, а в объёме – уменьшается. Это явление положительной адсорбции.

Способность ПАВ уменьшать коэффициент поверхностного натяжения зависит от:

· длины углеводородного или ароматического радикалов (правило Дюкло-Траубе)

· концентрации раствора ПАВ

Адсорбция ПАВ с термодинамической точки зрения протекает самопроизвольно, вследствие уменьшения свободной поверхностной энергии, DG _S < 0.

Влияние природы ПАВ на их поверхностную активность описывается правилом Дюкло-Траубе:

В гомологическом ряду органических соединений поверхностная активность увеличивается с удлинением их углеводородного радикала; при удлинении цепи на группу –СН ₂ – поверхностная активность, а, следовательно, способность к адсорбции в водном растворе возрастает в среднем в 3,2-3,4 раза.

Согласно этому правилу предельные органические кислоты по длине гидрофобного радикала и величине их поверхностной активности располагаются в ряд