Адсорбция на границе жидкость-газ
Понятие о ПАВ
При растворении веществ в жидкости поверхностное натяжение раствора 
на границе с воздухом может снижаться, слабо возрастать либо оставаться неизменным.
Графическая зависимость поверхностного натяжения от концентрации растворенного вещества при постоянной температуре – изотерма поверхностного натяжения (рис. 10).
а) Вещества, которые при растворении снижают растворителя, называют поверхностно-активными веществами (ПАВ) (кривая 1). Взаимодействия между молекулами ПАВ слабее взаимодействий между молекулами растворителя. Поэтому ПАВ на границе с воздухом обладают более низким по сравнению с чистым растворителем поверхностным натяжением.
Свободная поверхностная энергия 
, согласно уравнению (8), определяется поверхностным натяжением и площадью поверхности. Из курса ФХ известно, что самопроизвольно протекают процессы, направленные в сторону уменьшения свободной энергии, т.е. 
. Следовательно, ПАВ, обладающие меньшим поверхностным натяжением, будут самопроизвольно адсорбироваться на поверхности раздела фаз и за счет этого снижают поверхностное натяжение растворителя 
.
Основные свойства ПАВ:
1. всегда 
< (поверхностного натяжения растворителя);
2. особенностью строения молекул ПАВ является их дифильность, т.е. включение двух фрагментов: полярного (лиофильного, гидрофильного), обладающего значительным дипольным моментом (
, 
, 
, 
, 
, 
и др.), и неполярного (лиофобного, гидрофобного), обладающего слабым молекулярно-силовым полем (
, углеводородный радикал). Гидрофильную часть молекул ПАВ принято изображать кружком, а гидрофобную – черточкой: ¾○;
|
|
|
3. ограниченная растворимость (в противном случае ПАВ стремились бы уйти с поверхности вглубь жидкости);
4. действие ПАВ проявляется даже при незначительных концентрациях, составляющих порой сотые доли процентов.
б) Вещества, слабо повышающие поверхностное натяжение растворителя – поверхностно-инактивные вещества (ПИВ) (кривая 2). 
> 
. Обычно они хорошо растворимы. К ПИВ относят сильные электролиты: соли, щелочи, кислоты. Ионы, образующиеся при их диссоциации, сильнее взаимодействуют с водой, чем молекулы воды друг с другом. Поэтому оставшиеся на поверхности ионы втягиваются внутрь раствора сильнее молекул воды, что приводит к незначительному повышению .
в) Вещества, растворение которых практически не изменяет , называют поверхностно-неактивными (ПНАВ). К ним относят вещества, имеющие много полярных групп, например, сахарозу (кривая 3).
Деление веществ на ПАВ и ПИВ условно и определяется природой растворителя, т.е. его поверхностным натяжением. Так, уксусная кислота по отношению к воде является ПАВ, а по отношению к этилацетату – ПИВ. Вода, наиболее часто применяющийся растворитель, обладает значительным . Поэтому многие органические соединения – жирные кислоты, альдегиды, спирты, амины относительно воды являются ПАВ.
|
|
|
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 119; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!