Коллоидные поверхностно-активные вещества

Системы, которые могут при одном и том же растворителе в одних условиях представлять истинные, гомогенные системы, а в других гетерогенные, коллоидные называют коллоидными поверхностно-активными веществами (коллоидные ПАВ). Характерной особенностью строения молекул таких веществ является их дифильность.

К таким системам относят растворы мыл, танниды (дубильные вещества) некоторые красители (главным образом анилиновые).

В растворах коллоидных поверхностно-активных веществ в равном состоянии сосуществуют молекулы и мицеллы, т.е. для них равновесные состояния можно записать:

 

 

молекулы молекулы

гомогенная система ↔ гетерогенная система

 

 

Это равновесие можно сместить, используя различные факторы: при малых концентрациях и высокой температуре устойчив молекулярный раствор, при увеличении концентрации и понижении температуры равновесие смещается в сторону образования мицелл.

В мицелле молекулы связаны не химическими, а ван-дер-ваальсовыми силами, поэтому они легко при соответствующих условиях разъединяются.

Важнейшей характеристикой таких систем является так называемая критическая концентрация мицеллообразования (ККМ), т.е. та минимальная концентрация, при которой осуществляется переход молекул в мицеллы. Методы определения критической концентрации мицеллообразования различны, но все они основаны на том, что при образовании мицелл проходит изменение всех свойств раствора ПАВ. Критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ) находят графически, определив либо оптическую плотность (оптический метод), либо эквивалентную проводимость, либо поверхностное натяжение растворов ПАВ разных концентраций.

Хроматографический анализ.

Хроматографичекий анализ – физико-химический метод разделения и анализа многокомпонентных смесей. Этот метод основан на распределении компонентов между двумя фазами – неподвижной и подвижной, протекающей через неподвижную. Разделение компонентов смеси могут происходить по различным признакам: по адсорбционной способности, растворимости, по способности к ионному обмену и т.д. Например, имеем раствор, содержащий несколько компонентов (А,В,С), обладающих различной адсорбционной способностью, то, пропуская его через слой адсорбента достаточной толщины (в качестве адсорбента можно использовать AL2O3, MgO, CaO, сахарозу, крахмал, силикагель и т.д.) – рис.1, можно обнаружить по длине столбика адсорбента зоны, насыщенные компонентами смеси. Если отдельные компоненты имеют различную окраску, то эти зоны легко отличаются друг от друга. Получается, так называемая «хроматограмма».

Так как отдельные компоненты, входящие в состав раствора, обладают различной адсорбционной способностью (в данном случае A>B>C), то протекании через колонку сначала задерживается компонент А, вещества с меньшей адсорбируемостью опускаются ниже.

Хроматографический анализ можно проводить в колонках, капиллярах, на специальной фильтрованной бумаге, в тонком слое адсорбента и т.д.

 

IV. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Проверка адсорбционной способности угля. Ознакомиться с хроматографическим методом анализа.

 

V. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. В чем проявляется особенность поверхностного слоя на границе раздела фаз? Что такое адсорбция?

2. Какие вещества называют поверхностно-активными (ПАВ)? Приведите примеры.

3. В чем сущность хроматографического анализа?

4. Активная площадь поверхности активного древесного угля достигает 1000м² на 1г угля. Рассчитайте массу фосгента, которая должна поглотиться 0,10м² площади поверхностного угля, если 1г угля адсорбируют 0,440л фосгента. (19,44мг).

5. Активная поверхность 1г силикагеля составляет 465м2. Рассчитать, сколько молекул брома поглощается 1 см² поверхности адсорбента при адсорбации на 10г силикагеля 5мг брома.

(4*10¹¹ молекул)