Адсорбция на границе жидкость-газ
Периодическая система / Курс лекций по Коллоидной химии (Часть 1) / Адсорбция на границе жидкость-газ
Страница 1

Адсорбция-это изменение концентрации компонента в поверхностном слое по сравнению с объемной фазой, отнесенное к единице площади поверхности (моль/м2).

Молекулы ПАВ в воде после перемешивания распределены равномерно. Затем вследствие меньшей полярности молекул ПАВ они самопроизвольно переходят в поверхностный слой до тех пор, пока уменьшение s не скомпенсируется встречным процессом диффузии.

Для разбавленных растворов используется ур-е Гиббса Г=-

, с – равновесная концентрация растворенного вещества в объеме раствора.

Кривые Г=f(c) для ПАВ. Определение ПАВ, примеры.

Вещества, повышающие s при растворении, называются поверхностно-инактивными (в воде это вещества, диссоциирующие на ионы, более полярные, чем вода).

ПАВ накапливаются в поверхностном слое, а ПНАВ удаляются из него. Объяснить это можно следующим образом. Молекула спирта ROH, находящаяся на поверхности, втягивается в объем воды слабее, чем молекулы воды, т.к. взаимодействие ROH-вода слабее, чем между молекулами воды. Ионы втягиваются в объем воды сильнее, чем молекулы воды, к этому еще добавляется кулоновское взаимодействие между ионами. Поэтому поверхностный слой обедняется электролитом.

Поверхностная активность, выражаемая как -

, возрастает в гомологическом ряду в 3-3,5 раза при удлиннении углеводородной цепи на одно звено (правило Траубе).

Кривые Г-с называются изотермами адсорбции. С ростом концентрации ПАВ одного и того же гомологического ряда адсорбция возрастает сперва резко, а затем достигает некоторого постоянного предельного значения Г¥. Постоянство Г¥ для гомологического ряда означает, что на единичной площади поверхности размещается одинаковое количество молекул. Ленгмюр объяснил это образованием мономолекулярного слоя, в котором полярная группа обращена в полярную фазу (воду), а углеводородный радикал - в неполярную (воздух). При малых концентрациях ПАВ ув цепи плавают по поверхности, при увеличении концентрации – приобретают вертикальное положение. Возникает слой с плотнейшей упаковкой молекул ПАВ, при этом площадь, занимаемая одной молекулой соответствует площади полярной группы, которая постоянна для гомологического ряда.

Изотерма Ленгмюра выведена в 1917 г. Она справедлива для любой границы, а не только для границы жидкость-газ. Г= Г¥

, где b - константа, выраженная через отношение констант скоростей адсорбции и десорбции.

При bc<<1 Г= Г¥ bc, т.е. уравнение адсорбции соответствует закону Генри. При bc>>1 Г= Г¥. Зная Г¥, можно найти площадь, занимаемую одной молекулой ПАВ S0=1/ Г¥N, или длину молекулы h= ГМ/r.

Также как-

, b увеличивается в 3-3,5 раза с ростом ув цепи на группу –СН2- (правило Траубе). Для перевода каждой группы –СН2- из поверхностного слоя в объемную фазу нужно затратить »3 кДж/моль, это работа раздвижения диполей воды на величину объема СН2-группы. Постоянная разность работ адсорбции двух соседних членов гом ряда первращается под знаком логарифма в постоянное отношение (3-3,5).

Страницы: 1 2

Смотрите также

Изучение кластеров и их свойств в области химии
Эта работа посвящена непостоянным группам частиц в химии. Важное значение таких групп уже давно осознавалось в отдельных областях химии - учении о растворах, коллоидной химии, теории криста ...

Палладий (Palladium), Pd
Открыт английским химиком Вильямом Волластоном (William Hyde Wollaston) в 1803 году. Волластон выделил его из платиновой руды привезённой из Южной Америки. Для выделения элемента Волластон растворил ...

Металлсодержащие полимерные материалы
Металлсодержащие полимерные материалы являются предметом интенсивных исследований в связи с перспективами их использования в различных областях техники и технологии. Для синтеза металлполимерных ком ...