химический каталог




ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ

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

ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ, способность вещества при адсорбции на границе раздела фаз понижать поверхностное натяжение (межфазное натяжение). Адсорбция Г вещества и вызванное ею понижение поверхностного натяжения s связаны с концентрацией с вещества в фазе, из которой вещество адсорбируется на межфазную поверхность, уравением Гиббса (1876):


где R-газовая постоянная, Т-абс. температура (см. Адсорбция). Производная служит мерой способности вещества понижать поверхностное натяжение на данной межфазной границе и также называют поверхностной активностью. Обозначается G (в честь Дж. Гиббса), измеряется в Дж•м/моль (гиббсах).

ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. определяют с помощью изотерм адсорбции, на которых можно выделить линейный участок роста Г с увеличением с и предельное значение , соответствующее насыщению адсорбционного слоя (см. рис.). Согласно уравению Ленгмюра, при достаточно малых с линейный участок изотермы может быть описан уравением , которое совместно с уравением Гиббса позволяет вычислить ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а.:


( и a-эмпирическая постоянные, называют константами Ленгмюра). Уравнение Ленгмюра справедливо для поверхностей раздела жидкость-пар и жидкость - жидкость, а также в случаях адсорбции газа на твердых, в том числе пористых, телах. Определяемое по этому уравению значение ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. является постоянной величиной для данного вещества и данной границы раздела фаз.

В случае адсорбции вещества из раствора ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. определяется на основании эмпирическая уравения Шишковского (1908):


где s0 - поверхностное натяжение чистого растворителя, В -эмпирическая постоянная, практически не зависящая от природы вещества и равная примерно 0,2 при 293 К, 1/А-удельная капиллярная постоянная, характеризующая природу вещества (см. Капиллярные явления). После дифференцирования уравение (3) принимает вид:


Уравнение Шишковского позволяет определять ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. данного вещества более строго, чем уравение Ленгмюра, из-за отсутствия концентрац. ограничений. Третьим уравением, используемым для определения ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а., является уравение изотермы адсорбции Фрумкина (1949):


Все три уравения - Ленгмюра, Шишковского и Фрумкина - являются частными случаями уравения Гиббса (1).

При прочих равных условиях (температура, состав раствора) ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. вещества зависит в первую очередь от состава и строения молекул.


Наибольшей ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. обладают, как показали в 1916-17 И. Ленг-мюр и У. Харкинс, вещества, молекулы которых дифильны, т. е. состоят из полярных и неполярных частей. Такие вещества называют поверхностно-активными веществами (ПАВ). Полярная (гидрофильная) часть молекулы при адсорбции ориентируется в сторону полярной фазы (обычно воды), неполярная часть - углеводородный радикал - выталкивается из полярной фазы, ориентируясь в направлении менее полярной фазы, например воздуха, углеводородных или др. органическое жидкостей. Молекулы ПАВ образуют при адсорбционного насыщении как бы двухмерную (мономолекулярной толщины) кристал-лич. решетку. Это дает возможность определять размеры и структуру адсорбирующихся молекул и устанавливать их связь с ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. (см. Мономолекулярный слои).

Осн. параметры адсорбционного слоя ПАВ, помимо уже упоминавшейся ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬа. -это -площадь, занимаемая одной молекулой, и d-высота "частокола", образованного неполярными частями молекул. Значениезависит от природы границы раздела фаз и равно:


где NА - постоянная Авогадро. Значение d связано с массой M 1 моля вещества в адсорбционного слое при насыщении:


где d- плотность вещества в адсорбционного слое, равная его плотности в чистом состоянии. Из (6) и (7) следует:


При адсорбции веществ, относящихся к одному гомологич, ряду, переход от одного члена ряда к следующему изменяет d на постоянную величину, равную длине звена CH2. Чем длиннее неполярная часть молекулы, тем сильнее ее склонность к ориентации. По этой причине ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. ПАВ возрастает с увеличением длины углеводородного радикала. Согласно эмпирическая правилу Дюкло-Траубе, при одинаковой концентрации в растворе ПАВ его ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. возрастает в 3-3,5 раза при увеличении углеводородной цепи на одну группу CH2. Это значение подтверждается расчетом изменения работы переноса молекулы ПАВ из объема раствора на межфазную границу для двух соседних гомологов.

Для растворов ПАВ в неполярных растворителях на границе с воздухом, в отличие от водных растворов, с увеличением длины углеводородного радикала растворимость ПАВ возрастает. При адсорбции из углеводородного растворителя на границе с водой размер углеводородного радикала практически не влияет на ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. Например, для жирных кислот работа адсорбции определяется переносом главным образом группы COOH из объема неполярной среды на границу раздела фаз. Аналогично протекает адсорбция жирных кислот из неполярных растворителей на твердых полярных адсорбентах, например силикагеле. С увеличением молекулярной массы кислоты адсорбция даже уменьшается, т. к. высшие жирные кислоты лучше растворимы в неполярной среде, чем в воде. Адсорбция ПАВ из воды на неполярных адсорбентах подчиняется правилу Дюкло-Траубе. Отсюда следует, что чем меньше растворимость вещества в к.-л. среде, тем больше его ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. на границе с этой средой. Так, ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. анилина на границе вода-толуол, вычисленная с водной стороны: GH2O = = , примерно в 7-8 раз выше, чем из-за различия растворимости анилина в указанных фазах.

С повышением температуры ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ а. любых веществ уменьшается вследствие десорбции.

Литература: Абрамзон А. А., Поверхностно-активные вещества. Свойства и применение, 2 изд., Л., 1981; Успехи коллоидной химии, под ред. ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ А. Ребиндера и Г. И. Фукса, M., 1973; то же, под ред. Ф. Д. Овчаренко, К., 1983; то же, под ред. И. В. Петрянова-Соколова и К. С. Ахмедова, Ташкент, 1987. В. ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ Тихонов.


Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


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

 

 

Реклама
купить калы
ремонт морозильного ларя gram
выпрямление вмятин без покраски балаково
номинальная нагрузка тяжеого люка

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
(04.12.2016)