Методы определения величины адсорбции
Непосредственно адсорбцию, т.е. количество вещества, содержащееся в поверхностном слое, можно определить методами меченых атомов или молекулярных срезов (когда с поверхности раствора с помощью прибора, напоминающего микротом, срезается очень тонкий слой жидкости и в нем определяется количество компонента). Методы эти отличаются большой точностью, но очень трудоемки.
На практике адсорбцию рассчитывают косвенным путем, устанавливая зависимость 
от концентрации ПАВ 
. Методы измерения поверхностного натяжения достаточно точные и несложные в исполнении. От с помощью уравнения Гиббса легко перейти к адсорбции. Для этого необходимо при данной равновесной концентрации найти значение производной 
одним из следующих способов:
1. Графический способ сводится к построению графика зависимости 
(рис. 15) и определению значения используя графический смысл производной:
.
2. Аналитический способ заключается в расчете значения по уравнению, полученному дифференцированием уравнения (28) по концентрации:
.
Рассчитав для нескольких концентраций и определив соответствующие значения 
, легко построить изотерму адсорбции (см. рис. 3).
Уравнение Гиббса позволяет рассчитать адсорбцию только при невысоких равновесных концентрациях ПАВ, т.к. в противном случае 
(рис. 16), следовательно, уравнение Гиббса при высоких концентрациях ПАВ не работает. В широком интервале концентраций адсорбция ПАВ описывается с помощью уравнения Ленгмюра (17).
|
|
|
Для расчета адсорбции по уравнению Ленгмюра необходимо найти константы 
и 
. С этой целью его приводят к линейному виду 
. После линеаризации уравнение (17) примет вид
,
где 
, 
, 
, 
.
Строят график 
(рис. 17). По графику определяют свободный член 
, как отрезок, отсекаемый от оси ординат, и угловой коэффициент 
, как тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс 
, по которым находят значения 
и .
Знание предельной адсорбции позволяет рассчитать геометрические характеристики молекул ПАВ: длину молекулы 
, 
, и площадь, занимаемую одной молекулой в поверхностном слое 
, 
.
Чтобы рассчитать площадь, занимаемую определенным числом молекул, необходимо площадь одной молекулы умножить на число молекул. В насыщенном поверхностном слое площадью 1 , находится 
молекул ПАВ. Тогда можно записать 
. Отсюда
. (32)
Объем насыщенного поверхностного слоя, соответствующий площади 1 , равен, с одной стороны, 
, а с другой стороны объем равен площади поверхностного слоя умноженной на его длину. Приняв, что толщина поверхностного слоя равна длине молекулы , получим 
.
В результате имеем
, (33)
где 
– масса адсорбированных ПАВ;
– молярная масса ПАВ, 
;
|
|
|
– плотность ПАВ, 
.
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 102; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!