химический каталог




МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙ (монослой), слой вещества толщиной в одну молекулу на поверхности раздела фаз. Возникает при адсорбции, поверхностной диффузии, в результате испарения растворителя из раствора, содержащего нелетучий компонент. На твердых поверхностях МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. обычно образуется вследствие адсорбции ПАВ из разбавл. растворов или газов при относительно низких давлениях. С ростом концентрации (или давления пара) адсорбируемого вещества МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. может переходить в полимолекулярный поверхностный слой.

Емкостью МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. пт называют предельное заполнение молекулами адсорбир. вещества поверхности адсорбента. Если известна средняя площадь sm, занимаемая в насыщенном МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. адсорбир. молекулой, то удельная поверхность адсорбента А = nmsmNA, где пт выражена в молях на единицу массы адсорбента, NA-постоянная Авогадро. При эксперим. определении удельная поверхности высокодисперсных порошков или высокопористых тел в качестве адсорбируемого вещества обычно используют N2 или Аr, для которых sm равна 0,162 и 0,166 нм2 соответственно и слабо зависит от природы адсорбента.

На поверхности жидкости МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. нерастворимых и слаборастворимых ПАВ могут находиться в различные "агрегатных" состояниях. Если расстояние, разделяющее молекулы в МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс., велико по сравнению с их размерами и молекулы почти не взаимодействие, слой называют газообразным (G-пленка). МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙ с. с предельно плотной упаковкой молекул называют конденсированным; его уподобляют двухмерной жидкости (L-пленка) или двухмерному твердому телу (S-пленка). В газообразном МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. на границе водная среда-газ гидрофобные группы дифильных молекул ПАВ располагаются вдоль поверхности раздела фаз, в конденсированных МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. они ориентированы по нормали или под углом к межфазной поверхности. Макромолекулы в МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙ с. могут находиться в виде клубков, спиралей или иных структурных форм. Молекулы линейных полимеров обычно принимают плоскую конформацию, располагаясь вдоль поверхности раздела фаз. Однако отдельные участки цепи могут образовывать "петли" и "хвосты", выступающие далеко за пределы поверхностного слоя. Некоторые макромолекулы, например белковые, имеющие в растворе форму спирали, при выходе из объема фазы в поверхностный слой полностью или частично разворачиваются. Граница (подвижный барьер), отделяющая на поверхности участок чистой жидкости от участка, покрытого МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс., испытывает давление, называют поверхностным или плоским (двухмерным). В общем случае p = s0 — s(Г), где s0 и s(Г)-поверхностное натяжение соответственно чистой жидкости и жидкости, покрытой МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙ с., который образовался в результате адсорбции вещества массой Г, определяемой согласно известному адсорбционного уравению Гиббса (обычно Г выражают в молях на единицу площади межфазной поверхности). В случае нерастворимого ПАВ p может быть измерено непосредственно с помощью прибора, называют п л ен о ч н ы м и в е с а м и, или в е с а м и Л е н г м ю р а.

Данные измерений позволяют строить изотермы в координатах p-площадь s, приходящаяся на одну молекулу (или ps-p), по виду которых изучают состояние МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. в зависимости от его насыщения, температуры Т, хим структуры ПАВ, состава и свойств жидкой фазы. Разреженный МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. характерен для малых значений Г (или p) и достаточно высоких температур. Насыщенные МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙ с. могут быть жидкорастянутыми (L1 -пленки), жидкоконденсиро-ванными (L2-плeнки) и твердоконденсированными, или твердыми (S-пленки). В некоторых случаях по наклону линейного участка изотермы в координатах ps-p можно определить значения sm (см. рис.).


Диаграмма состояния мономолекулярного слоя в координатах поверхностное давление p-площадь s, приходящаяся на одну адсорбир. молекулу. С, L2,I, L1 и S-соответственно газообразное, жидкоконденсированное, промежуточное, жидкорастянутое и твердоконденси рованное состояния.

Переход от состояния L1 к L2 иногда идет через промежуточные состояние I. Возможны условия, при которых вообще не реализуются некоторые из состояний МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. Переход L G при снижении p или GL при возрастании p осуществляется через "гетерог." область, где при p = const в термодинамическое равновесии находятся участки поверхности, покрытые МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. в состояниях L и G. Состояние G описывается уравением, аналогичным уравению Ван-дер-Ваальса:


где а-эмпирическая постоянная, характеризующая силу меж-мол. взаимодействий в МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс., b-эффективная площадь сечения молекулы (обычно принимают bsm), k-постоянная Больцмана.

В эксперим. исследованиях МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. образуются также при переносе конденсир. пленок нерастворимых ПАВ с поверхности жидкости на поверхность пластины из металла, стекла или др. материала при пересечении границы жидкости с газовой (обычно воздушной) средой (м е т о д Л е н г м ю р а-Б л о д-ж е т). В зависимости от направления перемещения пластины возможна "прямая" или "обратная" ориентация молекул ПАВ на твердой подложке и соответственно гидрофобизация или гидрофилизация пластины. Несколько МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс., нанесенных последовательно, позволяют получать полимолекулярные пленки с высокой степенью упорядоченности.

Структура и свойства МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. сильно зависят от строения образующих его молекул, степени ионизации полярных групп, природы контактирующих фаз и др. МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс., особенно S- и L-пленки, влияют на скорость массопереноса через поверхность раздела фаз, трение, адгезию. МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. некоторых веществ эффективно снижают испарение летучих нефтепродуктов, защищают металлы от коррозии. Состояние МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс., его электрический и реологич. свойства решающим образом сказываются на устойчивости эмульсий и пен. Важную роль играют МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙс. (липидные, липопротеидные и др.) в клеточных мембранных процессах.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
Стеклянный кухонный стол Мебелайн «Мебелайн 6»
биотуалет купить в москве с доставкой
металлические стойки ограждения для вентшахт на стройки
курсы обучения косметическому массажу лица в москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)