ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Весы Ленгмюра. Определение размера молекул поверхностно-активного вещества из "Курс коллоидной химии" Устройство весов Ленгмюра в первоначальном их виде схематически показано на рис. V, 5. [c.132] Проделав эту операцию несколько раз, можно получить данные для построения изотермы, связывающей давление, под действием которого находится пленка, с площадью, занятой известным количеством исследуемого вещества, или с площадью, занимаемой одной молекулой этого вещества. Последнюю легко вычислить, зная площадь, занятую всем веществом, его массу и молекулярный вес. [c.133] Интересно отметить, что наблюдаемое максимальное давление двухмерного газа при его конденсации, равное примерно 0,4 дин/см, может показаться весьма малым. Однако это не так. Следует учесть, что молекулы двухмерного газа лежат плашмя и толщина поверхностной пленки составляет всего около 4,5 А. Соответствующий расчет показывает, что поверхностное давление в 0,4 дин/см примерно соответствует 8,7-10 дин/см , или 8,5 атм. Это значение уже довольно близко к критическому давлению для обычных жидкостей. . [c.133] При дальнейшем сжатии пленки, когда островки приближаются вплотную друг к другу и двухмерный газ между ними исчезает, давление снова резко увеличивается. Наконец, при сравнительно высоких давлениях оно достигает определенного предела и уже не изменяется (на рис. V, 6 этот участок не показан). Этот предел соответствует давлению, при котором пленка разрушается. [c.133] Кривая 3 относится к пальмитиновой кислоте С15Н31СООН, обладающей большим молекулярным весом. Эта кислота из-за сильного взаимодействия между длинными углеводородными радикалами при обычной температуре образует только конденсированные пленки. Если такой пленке предоставлена достаточно большая поверхность, то на остальной поверхности жидкости, не занятой пленкой, конечно, находится двухмерный газ, но давление его настолько мало, что его трудно измерить. При достаточном сжатии подобных пленок наблюдается внезапное резкое возрастание давления, отвечающее тому, что вся поверхность воды покрывается конденсированной пленкой. Дальнейшее сжатие пленки приводит к ее разрушению аналогично разрушению пленки из миристиновой кислоты. [c.134] Установление зависимости между поверхностным давлением и площадью, занимаемой молекулой, позволяет не только найти связь между природой поверхностно-активного вещества и характером образующейся пленки, но и выяснить влияние температуры на строение пленки. Опыт показал, что по мере повышения температуры сначала в пленке преодолеваются молекулярные силы между углеводородными радикалами и пленка может стать растянутой, затем пленка превращается в газообразную. [c.134] Все сказанное об ориентации молекул поверхностно-активного вещества на границе вода — воздух относилось к пленкам, полученным из дифильных молекул, очень мало растворимых в воде. Однако это же относится и к поверхностным пленкам растворимых веществ, образованных в результате адсорбции их молекул. Необходимо лишь помнить, что между количеством веществ на.поверхности и в объеме всегда устанавливается известное равновесие. Кроме того, следует учесть, что поверхностные пленки растворимых поверхностно-активных веществ, благодаря сравнительно небольшой длине углеводородных радикалов их молекул, почти всегда бывают газообразными. [c.134] По зависимости поверхностного давления от площади пленки в кювете весов Ленгмюра можно определить размер и форму молекул, образующих пленку. В некоторых случаях подобные исследования позволили уточнить строение молекул, до этого остававшееся неясным. Именно с помощью этого метода выяснено строение ряда эфиров высокомолекулярных спиртов и других органических соединений. [c.134] Значение 5о, найденное по этому методу для всех жирных кислот, имеющих в цепи 14 и больше атомов углерода, оказалось равным 20,5 А . Тот факт, что площадь, занимаемая молекулой в сплошном мопомолекулярном слое, не зависит от длины цепи, подтверждает характер расположения молекул, а именно, цепи не лежат на поверхности воды, а ориентированы более или менее вёр-тикально. В результате рентгенографических исследований было установлено, что в кристаллах площадь сечения параллельных плотно упакованных углеводородных цепей составляет 18,4 A . Соответствие значению 20,5 довольно хорошее. Несколько большие значения 5о для молекул жирных кислот в пленках можно объяснить либо меньшей плотностью их упаковки, либо тем, что они не вполне перпендикулярны к поверхности, а образуют е-нею некоторый угол. [c.135] ЧТО значение б в гомологическом ряду должно правильно возрастать с увеличением длины цепи. И действительно, опыт показал, что при удлинении алифатической цепи на группу СНг б возрастает на 1,43 А. Рентгенографически установленное расстояние между двумя атомами углерода в углеводородной цепи, где валентные связи расположены под углом 109°28, равно по прямой, соединяющей оба атома, 1,54 А, а по вертикали—1,26 А. [c.136] Несовпадение последнего значения со значением 1,43 А объясняется, вероятно, теми же причинами, что и несовпадение значений 5о, определенных с помощью весов Ленгмюра и рентгенографически. [c.136] Вернуться к основной статье