ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адсорбция на поверхностях раздела жидкость — газ и жидкость — жидкость из "Руководство к практическим занятиям по коллоидной химии Издание 3" Уравнение, выражающее количественную зависимость между величиной адсорбции и уменьшением поверхностного натяжения (уравнение Гиббса), особенно важно для изучения адсорбции на поверхностях раздела жидкость — газ и жидкость — жидкость, ибо поверхностное натяжение жидкости может быть точно измерено. [c.94] Ребиндер показал, что отрицательная адсорбция растворенного вещества равносильна положительной адсорбции растворителя, который в этом случае является поверхностно-активным. [c.95] Для того чтобы вещество было поверхностно-активным в водной среде, молекулы его должны иметь резко выраженное асимметрическое строение и содержать как полярные — гидрофильные — группы, так и неполярные — гидрофобные — группы. [c.95] Вследствие такой асимметричности строения, молекулы, находясь в поверхностном слое, ориентируются таким образом, что их гидрофильная группа обращена к воде, а гидрофобная — к воздуху или вообще к менее полярной фазе. [c.95] В роли полярных гидрофильных групп в молекулах органических соединений обычно выступают группы ЫНг, ОН, 5Н, СООН, 50зН и др., а в роли неполярных групп — углеводородные цепи или циклы. [c.95] Для поверхностной активности вещества очень существенным является расположение этих групп в молекуле. [c.95] Молекуль поверхностно-активных веществ адсорбируются тем сильнее, чем резче выражена асимметричность расположения в них гидрофильных и гидрофобных групп и чем больше разность полярностей обеих фаз, образующих поверхность раздела. [c.95] При этом адсорбция всегда сопровождается уменьшением этой разности полярностей в пограничном слое, и адсорбироваться могут только такие вещества, полярность которых лежит между полярностями обеих фаз. [c.95] Расположение адсорбированных молекул в поверхностном слое очень сильно зависит от их концентрации в этом слое, как это можно видеть из рис. 30. [c.96] Это уравнение двухмерного газа, каким является разреженный адсорбционный слой, аналогичное уравнению Менделеева — Клапейрона для идеальных газов. Роль двухмерного давления в нем играет До. [c.96] При повышении адсорбции, как это было показано А. И. Фрум-киным, по аналогии с уравнением трехмерного состояния следует Б уравнение (4) ввести поправки на силы молекулярного сцепления в адсорбционном слое и на площадь, занимаемую адсорбированными молекулами. [c.96] При дальнейшем повышении концентрации адсорбированных молекул на поверхности они располагаются, как показано на рис. 30, б. [c.96] По мере того как молекулы поверхностно-активного вещества все более и более тесно располагаются на поверхности, уменьшается поверхностное натяжение на этой поверхности. [c.97] Если построить кривую а = Р с) при постоянной температуре (изотерму поверхностного натяжения), то о при возрастании с сначала резко падает, а затем это падение замедляется и делается настолько небольщим, что практически величина о достигает постоянного значения (рис. 31). [c.97] Таким образом, в разбавленных растворах способность растворенного вещества понижать поверхностное натяжение при увеличении углеводородной цепи возрастает в геометрической прогрессии, имеющей знаменатель 3,2. [c.97] У жидких поверхностей раздела поверхностное натяжение можно легко измерить (см. ниже методы измерения поверхностного натяжения) и на основании кривой о =/ (6) вычислить величины адсорбции Г, соответствующие различным значениям с — равновесным концентрациям вещества в той фазе, из которой происходит поглощение, и построить кривую, выражающую зависимость Г=/(с). [c.98] Кривая, выражающая зависимость Г=/(с) при постоянной температуре (изотерма адсорбции), выходит из начала координат и возрастает с увеличением концентрации сначала быстро, а затем этот рост замедляется, и кривая асимптотически приближается к некоторой прямой, параллельной оси абсцисс. [c.98] Величина с, при которой адсорбция достигает своего наибольшего значения Гоо, а поверхностное натяжение о — наименьшего, соответствует г адному насыщению поверхностного слоя. [c.98] Начальная часть кривых при малых значениях концентрации соответствует поверхностному слою, не заполненному адсорбированными молекулами. Как видно из рис. 31, эта часть кривых почти прямолинейна. При повышении концентрации поверхность все сильнее заполняется адсорбированными молекулами, и при достижении определенной концентрации все места на поверхности будут заняты ими и поверхностное натяжение перестанет изменяться. [c.98] Таким путем подсчитываются величины Г для тех концентраций, для которых в соответствующих точках на кривой построены касательные. Их значения наносят на график и, соединяя точки Г1 = /(С1), Г2 = /(С2) и т. д., получают адсорбционную изотерму (рис. 31). [c.99] Вернуться к основной статье