Правило траубе для адсорбции

admin

Коллоидная химия

Сорбцией (от латинского sorbeo – поглощаю, втягиваю) называют любой процесс поглощения одного вещества (сорбтива) другим (сорбентом), независимо от механизма поглощения.

В зависимости от механизма сорбции различают адсорбцию, абсорбцию, хемосорбцию и капилярную конденсацию.

Адсорбция это процесс, происходящий на границе раздела фаз. Он затрагиваетолько поверхностные слои, взаимодействующих фаз, и не распространяется на глубинные слои этих фаз.

Адсорбцией называют явление накопления одного вещества на поверхности другого. В общем случае, адсорбцией называют изменение концентрации вещества на границе раздела фаз.

Абсорбция, в отличии от адсорбции, это процесс захватывающий не только поверхность раздела фаз, но распространяющийся на весь объём сорбента.

Примером процесса абсорбции является растворение газов в жидкости.

Хемосорбцией называется поглощение одного вещества другим, сопровождающееся их химическим взаимодействием.

Капиллярная конденсация — сжижение пара в капиллярах, щелях или порах в твердых телах.

Явление конденсации отлично от физической адсорбции.

Таким образом, сорбционные процессы различны по их механизму. Однако, любой сорбционный процесс начинается с адсорбции на границе соприкасающихся фаз, которые могут быть жидкими, газообразными или твёрдыми.

Напомним, что адсорбцией называют явление накопления одного вещества на поверхности другого. В общем случае, адсорбцией называют изменение концентрации вещества на границе раздела фаз.

Адсорбция происходит на любых межфазовых поверхностях и адсорбироваться могут любые вещества.

Адсорбционное равновесие, т.е. равновесное распределение вещества между пограничным слоем и граничащими фазами является динамическим равновесием и быстро устанавливается.

Адсорбция понижается с понижением температуры.

Поглощаемое вещество, ещё находящееся в объёме фазы, называют адсорбтивом, поглощённое — адсорбатом. Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция – адсорбентом.

Адсорбция представляет собой обратимый процесс. Процесс, обратный адсорбции, называется десорбцией.

Удаление адсорбированных веществ с адсорбентов при помощи растворителей называют элюцией.

Различают молекулярную и ионную адсорбцию. Это различение происходит в зависимости от того, что адсорбируется – молекулы или ионы вещества.

Адсорбция на поверхности жидкостей

На поверхности жидкостей могут адсорбироваться частицы веществ, растворённых в жидкостях. Адсорбция сопровождает процесс растворения, влияя на распределение частичек растворённого вещества между поверхностным слоем растворителя и внутренним его объёмом.

В соответствии со вторым началом термодинамики поверхностная энергия жидкостей стремится к минимуму. В чистых растворителях уменьшение этой энергии происходит путём сокращения поверхности.

В растворах поверхностная энергия может понижаться или увеличиваться за счёт изменения концентрации частиц в поверхностном слое жидкости.

Гиббсом было установлено, что распределение растворяемого в жидкости вещества происходит так, чтобы достигалось максимальное уменьшение поверхностного натяжения.

Он же предложил уравнение, определяющее величину адсорбции Г, т.е избытка вещества, накапливающегося в 1 см 2 поверхностного слоя, имеющего толщину примерно в одну молекулу, по сравнению с содержанием этого вещества в таком же объёме внутри жидкости.

Следовательно, адсорбция Г зависит от величины поверхностной активности и концентрации вещества С.

Если при этом поверхностное натяжение уменьшается, то адсорбция Г имеет положительное значение.

Положительная адсорбция. Поверхностно-активные вещества.

Чем сильнее вещество понижает поверхностное натяжение, тем больше оно будет накапливаться в поверхностном слое.

Концентрация растворённого вещества в поверхностном слое станет значительно выше, чем в остальном объёме жидкости. Возникающая разность концентраций неизбежно вызовет диффузию, которая будет направлена из поверхностного слоя внутрь жидкости и явится препятствием для полного перехода всех растворённых частиц в поверхностный слой. Установится подвижное адсорбционное равновесие между растворённым веществом в поверхностном слое и остальном объёме жидкости.

Адсорбцию, сопровождающуюся накоплением вещества в поверхностном слое, называют положительной. Пределом её служит полное насыщение поверхностного слоя адсорбируемым веществом.

Положительно адсорбирующиеся вещества называют также поверхностно-активными веществами (ПАВ). В водных растворах роль ПАВов будут играть вещества с жирной и дифильной природой (жиры, большинство жирных кислот, кетоны, спирты, холестерин и др.).

Отрицательная адсорбция. Поверхностно-инактивные вещества.

Если растворённое вещество увеличивает поверхностное натяжение, то оно будет выталкиваться из поверхностного слоя внутрь адсорбента. Такую адсорбцию называют отрицательной.

Пределом отрицательной адсорбции является полное вытеснение адсорбтива из поверхностного слоя внутрь адсорбента (растворителя).

В результате разности концентраций возникнет диффузия, которая будет направлена в поверхностный слой. Поэтому в поверхностном слое всегда окажется некоторое количество адсорбтива.

Вещества, резко повышающие поверхностное натяжение, почти не содержатся в поверхностном слое разбавленных растворов. Лишь значительное увеличение концентрации подобных растворов приводит к перемещению в поверхностный слой заметных количеств растворённого вещества, что сопровождается увеличением поверхностного натяжения.

Отрицательно адсорбирующиеся вещества называются поверхностно-инактивными.

Адсорбция и поверхносное натяжение биологических жидкостей

Отрицательная и положительная адсорбция различных веществ в крови и протоплазме клеток имеет большое значение для обмена веществ в живых организмах.

Поверхностное натяжение биологических жидкостей значительно ниже, чем воды. Поэтому гидрофобные вещества, например кислоты жирного ряда, стероиды, будут накапливаться у стенок сосудов, клеточных мембран, что облегчает их проникновение сквозь эти мембраны.

Поверхностное натяжение эрг/см 2

Сыворотка крови человека (при 38 С)

Цитоплазма амёб (на границе с маслом)

Для адсорбции из водных растворов большое значение имеет наличие у молекул полярных (гидрофильных) и неполярных (гидрофобных) групп.

Так, в молекуле масляной кислоты имеется полярная группа СООН и гидрофобная углеводородная цепь:

Молекулы обладающие одновременно обеими видами групп, называются дифильными.

У дифильной молекулы с короткой гидрофобной цепью преобладают гидрофильные свойства, поэтому такие молекулы хорошо растворяются в воде, адсорбируясь отрицательно.

С удлинением углеводородной цепи усиливаются гидрофобные свойства молекул и понижается их растворимость в воде.

Следовательно, к поверхностно-активным веществам принадлежат вещества дифильной структуры, имеющие меньшее, чем растворитель, поверхностное натяжение, и растворение которых приводит к положительной адсорбции, вызывая понижение поверхностного натяжения.

Поверхностно-инактивные вещества обладают противоположными свойствами.

Одновременно с увеличением гидрофобных свойств молекул повышается их поверхностная активность. Так удлинение цепи в гомологическом ряду жирных кислот, спиртов, аминов и др. на радикал –СН2– увеличивает их способность к положительной адсорбции в разбавленных растворах в 3,2 раза (правило Траубе-Дюкло).

Поверхностные плёнки

Молекулы веществ с преобладанием гидрофобных свойств (жирные кислоты с большим молекулярным весом и др.) располагаются в основном на поверхности воды, образуя поверхностные плёнки.

При небольшом количестве таких молекул поверхностной плёнки не образуется. Если же молекул много, то они располагаются упорядоченно, одна рядом с другой, причём их гидрофобные части выступают над водной поверхностью, образуя так называемый частокол Лэнгмюра.

Поверхностная плёнка образуется мономолекулярным слоем молекул, каждая из которых занимает на поверхности воды определённую площадь. Толщину слоя и площадь, занимаемую каждой молекулой, можно расчитать.

Так, молекулы жирных кислот, имеющие по одной полярной группе (масляная, валериановая, каприновая кислоты и т.п.) занимают на поверхности воды площадь 21 · 10 -16 см 2 , независимо от длины углеводородной цепи.

Жирные кислоты с двумя полярными группами (например, олеиновая кислота) занимает площадь, вдвое большую, а молекулы с тремя полярными группами (например, тристеарин) – втрое большую площадь и т.д.

При избытке вещества с преимущественно гидрофобными свойствами его молекулы располагаются над молекулярной плёнкой.

Образование поверхностных плёнок нередко затрудняет процесс фильтрации.

На границе раздела воздух–вода в пузырьках воздуха, находящихся в растворе, может адсорбироваться поверхностно-активное вещество. Плёнка этого вещества образует как-бы оболочку вокруг пузырька. Такой пузырёк при продавливании через узкие поры в фильтре не способен резко деформироваться и поэтому может закупорить более крупные отверстия в фильтре, чем пузырёк без плёнки.

У водолазов, работающих на больших глубинах, иногда возникает, так называемая, кесонная болезнь. В их скафандры воздух подаётся под давлением и, следовательно, в крови водолазов растворяется повышенное количество газов.

При слишком быстром поднятии на поверхность давление в скафандрах резко понижается, и значительная часть газов крови выделяется в виде пузырьков, на которых образуется поверхностная плёнка из содержащихся в крови поверхностно-активных веществ.

Пузырьки газов закупоривают мелкие сосуды в различных тканях и органах, что приводит к тяжёлому заболеванию или даже гибели человека.

Подобная же паталогия может возникнуть и в результате резкого падения атмосферного давления при разгерметизации скафандров лётчиков и кабин самолётов при высотных полётах.

Для лечения кессонной болезни больного помещают в барокамеру, где создают большое давление. Пузырьки газов вновь растворяются в крови. В течении нескольких суток давление в барокамере медленно снижают. За это время избыточный газ из крови столь же медленно удаляется через лёгкие, не создавая закупорок.

Адсорбция твёрдыми телами

Твёрдыми телами могут адсорбироваться газы и пары, а также молекулы и ионы растворённых веществ.

Природа сил, вызывающих адсорбцию

Адсорбция на твёрдых телах может быть объяснена наличием силовых полей притяжения, возникающих за счёт неуравновешенных связей в кристалической решётке.

На выступающих участках твёрдого адсорбента (на активных центрах) адсорбция идёт особенно сильно. Так выступы на частичке угля в 4,5 раза интенсивнее адсорбируют кислород, чем углубления на его поверхности.

Адсорбционные силы слагаются из валентных сил взаимодействия (химических) и более слабых ван-дер-ваальсовых (физических). Роль тех и других при разных случаях адсорбции различна. Так, в самом начале адсорбции большинства газов, когда их давление мало, наблюдается химическая адсорбция. С увеличением давления она уступает место физической, которая в основном определяет адсорбцию газов.

Адсорбционные силы могут быть достаточно велики. Так, для полного удаления со стекла адсорбированных молекул воды его необходимо сильно нагревать в вакууме.

Адсорбенты, обладающие мощными силовыми полями, оказываются сплошь покрытыми адсорбированными частицами. При незначительных же адсорбционных силах только более активные центры покрываеются адсорбируемыми частицами.

На адсорбцию влияет не только природа адсорбента, но и адсорбтива. Так, на твёрдых адсорбентах сильнее адсорбируются те газы, которые легче сжижаются, т.е. критическая температура которых выше.

Адсорбция представляет собой обратимый процесс. Адсорбированные частицы не остаются не остаются неподвижными. Они удерживаются на адсорбенте всего сотые и тысячные доли секунды и, десорбируясь, замещаются на новые частицы. К тому же они не являются строго фиксированными на адсорбенте, а могут перемещаться по его поверхности. В итоге устанавливается динамическое адсорбционное равновесие между свободными и адсорбированными частицами.

Скорость адсорбции имеет большое значение для практического использования различных адсорбентов.

Например, в противогазе проходящий через коробку воздух должен очень быстро очищаться от примесей отравляющих веществ, что возможно лишь при высоких скоростях адсорбционных процессов.

Необходимо указать, что активированный уголь в противогазе играет роль не только адсорбента ряда отравляющих веществ, но и катализатора реакций разложения некоторых из них.

В частности, активированный уголь катализирует гидролиз фосгена:

COCl 2 + H 2 O = HCl + CO 2 .

Повышение температуры понижает физическую адсорбцию адсорбцию, так как при этом усиливается движение молекул в адсорбционном слое, нарушается ориентация адсорбированных молекул, т.е. увеличивается десорбция.

С другой стороны увеличение температуры увеличивает энергию адсорбированных частиц, что усиливает химическую адсорбцию.

Следовательно, в одних случаях повышение температуры усиливает десорбцию, в других – увеличивает адсорбцию.

Так, для большинства газов повышение температуры уменьшает адсорбцию. В то же время увеличение температуры от –185 до +20°С в 10 раз увеличивает адсорбцию кислорода платиной, так как при этом возрастает химическая адсорбция.

Повышение давления газов и паров увеличивает адсорбцию.

При адсорбции паров наблюдают так называемую капилярную конденсацию, протекающую на угле и других пористых адсорбентах.

Сконденсировавшаяся в капилярах жидкость образует вогнутый мениск, над которым пар оказывается насыщенным при более низком давлении, чем над плоской поверхностью. Это повышает конденсацию паров в капилярах адсорбента.

Капилярная конденсация особенно выражена у легко сжижаемых газов.

Хемосорбция

При хемосорбции вещество вступает с адсорбентом в химическую реакцию, например:

Если вновь образующиеся при хемосорбции молекулы диффундируют в глубь вещества адсорбента, то достижение сорбционного равновесия наступает медленнее, так как оно зависит от скорости диффузии.

Если же при хемосорбции на поверхности сорбента возникают недиффундирующие молекулы, т.е. образуется плёнка, то она тормозит и со временем останавливает процесс хемосорбции.

Так, пластинка алюминия, сорбируя кислород, покрывается плёнкой из оксида оалюминия, что быстро прекращает процесс хемосорбции:

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 .

Хемосорбция, как и всякая химическая реакция, может быть экзо- или эндотермической. Следовательно повышение температуры усиливает одни хемосорбционные процессы и ослабляет другие.

Полностью разграничить адсорбцию и хемосорбцию нельзя. Обычно эти два процесса протекают совместно.

xn—-7sbb4aandjwsmn3a8g6b.xn--p1ai

Адсорбция и адсорбционные равновесия (стр. 1 из 3)

Понятие адсорбции. Автоадсорбция. Адсорбент и адсорбат. Абсолютная и Гиббсовская адсорбция. Единицы измерения адсорбции. Зависимость величины адсорбции от концентрации, давления и температуры. Изотерма, изобара, изопикна, изостера адсорбции

Адсорбция — процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностным слоем и объемом фазы.

Адсорбция может наблюдаться в многокомпонентных системах и при перераспределении в поверхностный слой уходит тот компонент, который сильнее понижает поверхностное натяжение. В однокомпонентной системе при формировании поверхностного слоя происходит изменение его структуры — уплотнение, которое называется автоадсорбцией .

В общем случае адсорбция может происходить не только благодаря стремлению поверхностной энергии к уменьшению, но и за счет химической реакции компонентов с поверхностью вещества. В этом случае поверхностная энергия может даже увеличиваться на фоне снижения энергии всей системы.

Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсорбентом , а вещество, которое перераспределяется – адсорбатом .

Обратный процесс перехода вещества с поверхности в объем фазы — десорбция.

В зависимости от агрегатного состояния фаз различают адсорбцию газа на твердых адсорбентах, твердое тело – жидкость, жидкость — жидкость, жидкость — газ. Для количественного описания адсорбции применяют две величины: первая измеряется числом молей или граммами, приходящимися на единицу поверхности или массы адсорбента:

Величина, определяемая избытком вещества в поверхностном слое, также отнесенным к единице площади поверхности или массы адсорбента, называется Гиббсовской или относительной адсорбцией (Г).

Адсорбция зависит от концентрации компонентов и температуры.

mirznanii.com

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Работа адсорбции. Правило Траубе

Из этого уравнения видно, что работа адсорбции должна увеличиваться на постоянную величину при удлинении углеводородной цепи на группу СН2. Это значит, что при небольших концентрациях, при которых только и соблюдается правило Дюкло — Траубе, все группы СНа в цепи занимают одинаковое положение по отношению к поверхности, что возможно лишь, когда цепи расположены параллельно поверхности, т. е. лежат на ней. К вопросу об ориентации молекул поверхностно-активного вещества в поверхностном слое мы возвратимся ниже в этом разделе. [c.127]

Уравнение Шишковского было положено американским физико-химиком Лангмюром в основу его обобщающих работ по адсорбции дифильных молекул на поверхности водный раствор — воздух, опубликованных в 1917 г. Константы а и й в уравнении Шишковского непосредственно связаны с константами Лангмюра а — постоянная для всего данного гомологического ряда (она равна / Т), й —вторая постоянная из уравнения Лангмюра, обозначаемая той же буквой, что и в уравнении Шишковского. Как уже указывалось, й изменяется в гомологическом ряду, увеличиваясь при переходе к каждому высшему гомологу в постоянное число раз (в 3—3,5 раза). Поверхностная активность вещества, или его способность понижать поверхностное натяжение, также увеличивается при переходе к каждому высшему гомологу в 3— 3,5 раза. Эта зависимость была установлена и сформулирована как эмпирическое правило Траубе и затем подтверждена опытами Шишковского. [c.60]

VII. 4. РАБОТА АДСОРБЦИИ. ПРАВИЛО ТРАУБЕ [c.91]

Среди имеющихся в литературе работ, посвященных изучению связи строения молекул поверхностно-активных веществ с адсорбционной способностью, заслуживает особого внимания исследование Ю. Ю. Матулиса и А. И. Бодневаса [15]. Они ос-циллографическим методом изучили изменение катодной поляризации при электроосаждении некоторых металлов (в основном — меди, серебра и цинка) под влиянием простых алифатических алкоголей и моно- и дикарбоновых кислот. В результате исследования было обнаружено, что по мере увеличения длины цепочки монокарбоновых кислот (уксусной, пропионовой, масляной и валериановое) и алкильных спиртов метилового, этилового, пропилового, бутилового и амилового) увеличивается возрастание поляризации, вызванное введенными добавками, причем действие кислот проявляется сильнее, чем спиртов. При этом отмечается приближенная применимость правила Траубе к изученным поверхностно-активным веществам. Кроме того, указывается, что кривые изменения поляризации в зависимости от концентрации добавок при низких плотностях тока аналогичны кривым адсорбции. [c.109]

Пока же можно сказать, что сущность правила Траубе заключается в том, что работа адсорбции на каждое звено СНг является постоянной и равной 750 кал/моль. [c.93]

Адсорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ) на ртути исследовалась неоднократно при помощи электрокапиллярных измерений. В частности, к работам в этой области относится изучение влияния адсорбции органических молекул и катионов на кинетику электродных процессов [1—4] и сравнительное рассмотрение адсорбции некоторых органических кислот, спиртов и аминов па границах раздела раствор — воздух и раствор — ртуть [5—8]. Связь адсорбируемости веществ на ртути с особенностями их строения изучена в основном для алифатических соединений, где выяснено влияние на работу адсорбции природы функциональной группы [6, 8], галоидного замещения [5, 7, 8] и проверена применимость правила Траубе при адсорбции в гомологических рядах [6]. [c.18]

Обращает на себя внимание низкое значение коэффициента правила Траубе, в то время как при адсорбции кислот жирного ряда (С4—09) на ртути он равен 3,7—4,1 [6]. Столь малые значения коэффициента правила Траубе связаны, по-видимому, с большим сродством молекул воды к поверхности антрацена, вероятнее всего из-за того, что она является окисленной. Как отмечено в работах 18, 9], учет взаимодействий компонентов в системе адсорбент — адсорбат — растворитель может привести к любому значению коэффициента правила Траубе, в том числе и отрицательному. Отметим еще, что обычно коэффициент правила Траубе вычисляется в условиях, близких к точке нулевого заряда, что не соблюдается в исследуемой системе. [c.121]

Таким образом, работа адсорбции возрастает на постоянную величину с каждой группой цепи. Это должно означать, что все группы СН2 в цепи занимают одинаковое положение по отношению к поверхности, что возможно только в том случае, когда цепи ориентированы параллельно ей. Отсюда Лэнгмюр и заключил, что правило Траубе (т. е. правило о концентрациях гомологов, соответ- [c.163]

В последние годы все больше внимания уделяется пленкам на поверхностях раздела типа жидкость — жидкость (чаще всего типа вода—жидкость). Некоторые работы в этой интересной области были рассмотрены в предыдущих разделах, посвященных белковым и полимерным пленкам. Хатчинсон [201] описывает ряд опытов на пленках кислот с неразветвленными цепями и спиртов на поверхностях раздела вода — бензол, вода — циклогексан и вода — СнНзо. Во всех случаях спирты (гексиловый, октиловый, децнловый и додециловый) давали более конденсированные пленки, чем кислоты (масляная, капроновая, канриловая и лауриловая), с экстраполированной площадью молекулы в плотном монослое 20 А . Правило Траубе (разд. 1П-7Г) к этим системам не применимо, что указывает а непараллельную ориентацию молекул на поверхности раздела. Данные по адсорбции спиртов на поверхности раздела вода — октан описываются уравнением (П-67) или (П-133), при этом, однако, с увеличением длины цепи площадь молекулы в плотном монослое возрастает, поэтому можно предположить, что ориентация не является строго вертикальной [202]. Как правило, при данном поверхностном давлении площадь пленок спиртов и кислот на исследованных поверхностях раздела больще, чем на границе вода — воздух. (Этого, собственно, можно было ожидать, поскольку неполярный растворитель стремится уменьшить когезию между углеводородными цепями.) Однако давление, при котором происходит переход газообразной пленки в конденсированную фазу, более низкое, возможно потому, что значительная боковая адгезия между полярными группами при высоком сжатии с избытком компенсирует уменьшение когезии между углеводородными хвостами. Исследования заряженных монослоев на поверхностях раздела масло— вода вкратце обсуждаются в следующем разделе. [c.144]

Проанализируем причины, обусловливающие величину коэффициента правила Траубе для систем жидкость — газ и жидкость — жидкость. Как видно из табл. П-11 и П-12, в системе вода — алифатический углеводород Р = 4,2 при адсорбции из воды и р = 1 — из органической фазы. Это различие объясняется тем, что адсорбция из органической фазы определяется только полярной группой, а из водной — алифатической цепью [48, 49]. Работа адсорбции при этом на группу —СНг— равна. 3,35-10 Дж/кмоль, а в сис- [c.90]

В работе Фрейндлиха [91] было показано, что адсорбция членов гомологического ряда нормальных жирных кислот на древесном угле следует правилу Траубе иначе говоря, адсорбция возрастает в определенном отношении при увеличении длины цепи кислоты на одну метиленовую группу. Это правило справедливо и для адсорбции тех же самых гомологов на других адсорбентах, например силоксанах [92]. Однако Хансен и Крейг [82], [c.245]

Адсорбция из органической фазы. В этом случае в соседнюю (водную) фазу переходит лишь полярная группа. Следовательно, работа адсорбции определяется только разностью энергии межмолекулярного взаимодействия полярных групп в органической фазе и воде, т. е. изменением их энергетического состояния при переходе из органической жидкости в воду. Поскольку углеводородные радикалы остаются в органической фазе, то пААУдаО и работа адсорбции из органической фазы равна Уо. В таком случае работа адсорбции не должна зависеть от длины углеводородного радикала и правило Дюкло — Траубе не должно соблюдаться. Действительно, как показывают экспериментальные данные, все нормальные спирты и кислоты примерно одинаково адсорбируются из парафиновых углеводородов на границе с водой. Это хорошо иллюстрирует рис. 4 [2, с. 94]. Величи- [c.29]

При адсорбции водорастворимых ПАВ на границе раздела воды с жидким углеводородом наблюдаются закономерности, вполне аналогичные рассмотренным в гл. 11 для границы раствор— воздух. Здесь также справедаиво правило Дюкло—Траубе, и концентрационная зависимость поверхностного натяжения может быть описана уравнением Шишковского (II. 18). Более того, при одинаковой концентрации раствора понижения поверхностного натяжения на границах раздела вода — воздух и вода — углеводород обычно не очень сильно отличаются. Изотермы поверхностного натяжения для этих поверхностей идут симбатно (рисЛП-6). Это связано с тем, что работа адсорбции OI-14) одной СН 2-группы определяется в основном изменением стандартной [c.107]

Эта величина может рассматриваться как работа адсорбции одной СНг-группы. Многочисленные исследования Харкинса , Лангмюра , Фрумкина и др. не только подтвердили правило Траубе, но и указали на связь его с расположением адсорбированных молекул в поверхностном слое. [c.113]

Высокая -Аоверхностная активность коллоидных ПАВ зависит, главным образом, от длины углеводородного радикала. Увеличение длины радикала на одну группу СНг приводит к возрастанию поверхностной активности приблизительно в 3,2 раза (правило Дюклю.— Траубе). Это правило соблюдается в основном для истинно растворимых ПАВ. Так как поверхностную активность определяют при бесконечном разбавлении системы, то легко объяснить ее зависимость от длины углеводородного радикала. Чем длиннее радикал, тем сильнее выталкивается молекула ПАВ из водного раствора (уменьшается ее растворимость) и тем больше константа Генри, которая для ПАВ пропорциональна поверхностной активности [см. уравнение (111.123)]. Изменение работы адсорбции А адс или энергии Гиббса адсорбции, взятой с обратным знаком —ДСадс, можно лредставить следующим образом [c.336]

Правило Траубе вычисление работы адсорбции. Ориентация молекул в адсорбционных плёнках. В результате своих исследований, упомянутых выше, Траубе также установил, что в любом гомологическом ряду концентрация гомологов в слабых растворах, соответствующая одинаковому понижению поверхностного натяжения, уменьшается втрое при удлинении углеводородной цепи на одну группу СНз- Как показал Лэнгмюр, это равносильно тому что работа вывода молекулы изнугри в поверхностный слой возрастает в арифметической прогрессии при удлинении цепи, повышаясь-на одинаковую величину при добавлении каждой группы СЩ. Если приписать поверхностному слою толщину т, то концентрация в нём. [c.163]

Возможность объяснения правила Траубе взаимодействием групп =СН2 с водой исключается при рассмотрении свойств поверхностных пленок нерастворимых ПАВ. Поверхностное натяжение начинает значительно понижаться (Аа = п 1-10″ Дж/м ) в случае монослоев длинноцепочечных карбоновых кислот при Т/Т = О, 5 0,7 (см. рис. П-25). При этом горизонтальная ориентация, конечно, невозможна. Наименьшая толщина слоев, понижающих поверхностное натяжение, приведена в табл. П-13. В том же случае, когда возможна горизонтальная ориентация молекул нерастворимых ПАВ (газообразные слои, я Смотреть страницы где упоминается термин Работа адсорбции. Правило Траубе: [c.88] [c.190] [c.134] [c.59] [c.174] [c.87] Смотреть главы в:

chem21.info

Правило Дюкло — Траубе:

Это правило работает в растворах гомологических рядов ПАВ и формулируется следующим образом:

С увеличением длины углеводородного радикала на одну группу СН2, поверхностная активность растет в гомологическом ряду в 3 — 3,5 раза.

Проиллюстрируем это правило графически:

Рис.2.21. Изотермы поверхностного натяжения(а) и адсорбции (б) растворов ПАВ одного гомологического ряда (1,2,3 — число групп -СН2— в углеводородном радикале)

Обратим внимание на то, что значение Г для одного гомологического ряда остаетсяпостоянным. Это объясняется тем, что емкость монослоя в этом случае зависит только от площади, которую занимает молекула ПАВ в этом слое. В рядах карбоновых кислот, спиртов эта площадь определяется величиной полярной группы, одинаковой для всего ряда ПАВ.

Это правило соблюдается для истинно растворимых ПАВ. Т.к. поверхностная активность определяется для бесконечно разбавленных систем, то легко объяснить ее зависимость от длины углеводородного радикала. Чем длиннее радикал, тем сильнее выталкивается молекула ПАВ из водного раствора, т.к. встраивание радикала в воду увеличивает ΔG, и процесс выхода молекул на поверхность энергетически очень выгоден.

Для случая адсорбции молекул ПАВ на границе раздела фаз можно использовать оба предложенных уравнения адсорбции на однородной поверхности. Приравняем их друг другу:

= (2.56)

Разделим переменные и проинтегрируем эти уравнения:

, (2.57)

, (2.58)

Так как в растворах ПАВ вследствие их высокой поверхностной активности значения абсолютной адсорбции Апрактически равны избыточной адсорбцииГ, поэтому выведенное уравнение может быть записано и в виде:. (2.59)

Полученное уравнение носит название уравнения Шишковского. Первоначально оно было выведено им эмпирически для описания зависимости поверхностного натяжения от концентрации ПАВ:

, (2.60)

В уравнение (2.60) входят коэффициенты В и А, физический смысл которых виден из выше выведенного уравнения (2.59).

Связь между поверхностным натяжением и адсорбцией можно проследить в уравнении Фрумкина (*) :

, (2.61)

из которого следует, что при одинаковой адсорбции все гомологи уменьшают поверхностное натяжение на одну и ту же величину ∆σ.

Различие поверхностной активности в гомологическом ряду ПАВ обусловлено различной особенностью их к адсорбции, т.е. одно и то же значение Г достигается для короткоцепочечных ПАВ при значительно больших С, чем для длинноцепочечных ПАВ. Но если концентрации у гомологов таковы, что их адсорбции одинаковы, то они понижают σ на одну и ту же величину.

Экспериментальное определение геометрических размеров молекулы пав

Покажем, что, зная значение емкости монослоя, можно рассчитать So— площадь, занимаемую полярной группы иδ— длину углеводородного радикала молекулы ПАВ. Рассчитанные данные можно сравнить с независимо определенными другими методами.

,

Площадь, занимаемая полярной группой (2.62)

Молярную массу монослоя можно определить по формуле:

где ρ — плотность ПАВ, Na— число Авогадро (*) . А так как

So *Na =1/Г∞, то длина углеводородного радикала может быть определена исходя из уравнения:

. (2.65)

Многочисленные экспериментальные проверки полученного уравнения показали хорошее согласие значений δ, вычисленных по приведенному уравнению и измеренных другими методами.

studfiles.net

Это интересно:

  • Заявление уфмс воронеж Отдел УФМС России по Воронежской области в Коминтерновском районе г. Воронежа Руководство Управления Начальник Викулина Ирина Викторовна Старший инспектор Филимонцева Лариса Петровна График работы по приему населения Прием: Понедельник: 18.00 - 19.45 Вторник: 14.00 - 16.00 Четверг: 14.00 […]
  • Вычет по подоходному налогу на строительство Имущественный вычет по подоходному налогу Вы можете добавить тему в список избранных и подписаться на уведомления по почте. Добрый день! Подскажите, пожалуйста по документам, которые работник должен предоставить в бухгалтерию для применения ему имущественного вычета по подоходному налогу […]
  • Экспертиза днк в великом новгороде Установление отцовства, материнства и биологического родства по ДНК в Нижнем Новгороде и Нижегородской области Определение отцовства, материнства и иных степеней родства(бабушки / дедушки / дяди /тети / родные сводные братья / сестры и т.п.)за 5 дней с возможностью бесплатного выезда на […]
  • Споре играть торрент Spore Galactic Adventures Название: Spore Galactic Adventures Год выхода: 2009 Жанр: Симуляторы, Стратегия Разработчик: Maxis Язык: Русский, Английский Таблэтка: Вшита Кратко об игре: Новая игра Spore Galactic Adventures позиционируется разработчиками как расширение, которое добавляет […]
  • Осаго орловская область СОАО "ВСК" представитель 303028, Орловская область, г. Орел, пер. Почтовый, д. 14 Представительство Страховое открытое акционерное общество "ВСК" (СОАО "ВСК") - зарегистрирован по адресу СОАО "ВСК" Адрес фактического местонахождения представителя страховой организации - члена РСА: […]
  • Документы для развода образец Иск на развод с детьми (образец) Задайте вопрос юристу бесплатно! Кратко опишите в форме вашу проблему, юрист БЕСПЛАТНО подготовит ответ и перезвонит в течение 5 минут! Решим любой вопрос! Все данные будут переданы по защищенному каналу Развод при наличии общих несовершеннолетних […]
  • Подработать для юристов бесплатные сайты для студентов юристов Здесь, на самом деле есть, настоящие юристы?Здесь есть те, кто, читая закон, могут его осмыслить и понять, выразив обоснованное мнение в случае колизий и недоработок в законодательстве и. Прошел по ссылкам. посмотрел вопрос. Оставил свои варианты […]
  • Налог на прибыль бланк декларации Налоговая декларация по налогу на прибыль организаций в 2018 году Организации на ОСН обязаны по итогам каждого отчетного и налогового периода подавать в ИФНС декларацию по налогу на прибыль. Если компания уплачивает квартальные авансы, декларацию она подает 4 раза за год (по итогам 3 […]