Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Теоретическая часть



 

Поверхностно-активными называют вещества, с увеличением концентрации которых в растворе поверхностное натяжение на границе раздела фаз понижается. Поверхностно-активные вещества имеют дифильное строение. Молекулы ПАВ состоят из гидрофильной и гидрофобной (олеофильной) частей, что является характерной отличительной особенностью их строения.

Гидрофильная часть представлена полярными группами: - СООН; -NH2; -ОН; -SO3H; -NO2 и др. Гидрофобную часть образуют углеводородные радикалы парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов. Дифильные молекулы поверхностно-активного вещества изображают символом , где кружок обозначает полярную группу, а черточка - углеводородный радикал.

Все дифильные ПАВ делят на истинно растворимые и коллоид-
ные. К первой группе относят растворимые в воде дифильные органические соединения с небольшим углеводородным радикалом, например, низшие спирты, фенолы, кислоты и их соли, амины. Эти вещества находятся в растворе в виде молекул или ионов. Они применяются в качестве смачивателей, вспенивателей, гидрофоби-
заторов при флотации, диспергаторов и т.д.

Вследствие дифильного строения молекулы ПАВ адсорбируются на границе раздела фаз «вода – воздух», ориентируясь при этом определенным образом. Гидрофильная часть молекул, обладающая сродством к полярным молекулам воды, взаимодействует с водой, а неполярная гидрофобная часть выталкивается в неполярную фазу (воздух).

Ко второй группе относят коллоидные ПАВ. Главной отличительной особенностью этих веществ является способность образовывать термодинамически устойчивые (лиофильные) гетерогенные дисперсные системы – мицеллярные коллоиды.

Изотермой адсорбции называется зависимость величины адсорбции от концентрации или парциального давления адсорбата в объёмной фазе при постоянной температуре. Изотерма адсорбции описывается аналитически многими уравнениями: Ленгмюра, Темкина, Фрейндлиха и другими, но термодинамически строго выведено лишь уравнение Гиббса:

(1)

где Г – гиббсовская адсорбция, моль/м2;

с – концентрация поверхностно-активного вещества, Кмоль/м3;

Т – абсолютная температура, К;

s- поверхностное натяжение, Дж/м2;

R – универсальная газовая постоянная (R=8,314 ).

Гиббсовской называется величина адсорбции, которая показывает не абсолютное количество адсорбата, а избыток его количества на поверхности по сравнению с объёмной фазой и отнесенное к единице площади:

, (2)

где n – избыток числа молей адсорбата на поверхности раздела фаз по сравнению с объёмной фазой, моль;

S – площадь раздела фаз, м2.

В уравнении Гиббса (1) можно выделить величину g:

. (3)

Эту величину называют поверхностной активностью, если, как указано в формуле, концентрация стремится к нулю. Отношение ¶s/¶снепостоянно и зависит от концентрации растворенного вещества. Значение поверхностной активности графически может быть определено как тангенс угла наклона касательной к изотерме поверхностного натяжения в точке, которая соответствует поверхностному натяжению чистого растворителя, т. е. g = tga.

Если g>0, то вещество поверхностноактивно, Г>0 Þ адсорбция положительна; при g<0 вещество поверхностноинактивно, Г<0 Þ концентрация на поверхности раздела фаз будет уменьшаться по сравнению с объёмной фазой Þ происходит десорбция. Если Г=0, g=0 Þ вещество поверхностнонеактивно (индифферентно) и адсорбции нет.

Поверхностное натяжение – это энергия, которой обладает единица поверхности раздела фаз, или сила, действующая на единицу длины контура, ограничивающего поверхность тела, перпендикулярно контуру в плоскости раздела фаз, в сторону сокращения величины поверхности (рис. 1)

Сила Fe растягивает поверхность на 1 м2, при этом совершается работа. Сила Fe численно равна величине поверхностного натяжения и совершённой работе.

Поверхностное натяжение жидкостей определяют несколькими экспериментальными методами:

1) сталагмометрическим;

2) отрыва кольца;

3) капиллярного поднятия;

4) наибольшего давления газа в пузырьке (применяемый в данной работе метод Ребиндера).

 

Вариант 1