Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Адсорбция. Изотерма адсорбции. Уравнение Гиббса.
ПН растворов обычно отличается от ПН растворителя. Растворенное вещество может не изменять , повышать и понижать его. Поверхностная свободная энергия стремится к минимуму, поэтому при повышении вещество будет удаляться с поверхности внутрь жидкости. Полному удалению молекул растворенного вещества с поверхности препятствует тепловое движение, под действием которого вещество стремится к равномерному распределению в объеме. Под влиянием этих двух факторов устанавливается равновесие, в результате которого концентрация вещества в поверхностном слое уменьшается по сравнению с концентрацией в объеме. Если растворенное вещество снижает , то концентрация его в поверхностном слое увеличивается. Самопроизвольное изменение концентрации вещества в поверхностном слое, отнесенное к единице поверхности, называется адсорбцией, обозначается через Г и выражается в кмоль/м2, или моль/см2. Если Г> 0 адсорбцию называют положительной, если Г< 0 - отрицательной. Если растворенное вещество не изменяет , адсорбция Г=0 и вещество равномерно распределено между поверхностным слоем и объемом. Простое термодинамическое соотношение между поверхностной концентрацией Г и изменением ПН с активной концентрацией растворяемого вещества было выведено Гиббсом: где - активность раствора; - универсальная газовая постоянная; - абсолютная температура.
Для разбавленных растворов активность заменяют концентрацией С: Из уравнения следует, что только те вещества показывают положительную адсорбцию, с повышением концентрации которых ПН понижается, < 0. Если > 0, концентрация растворенного вещества в поверхностном слое будет уменьшаться: Г< 0. Вещества, повышающие ПН, называются отрицательно поверхностно-активными веществами (инактивными, ими являются неорганические соли). Вещества, понижающие ПН называют поверхностно-активными (ПАВ) (см. стр. 98-102). К ПАВ относятся органические вещества, молекулы которых построены из участков с резко различающимися свойствами. Одна часть молекулы полярная, другая – неполярная (углеводородный радикал). Полярная: -OH, -COOH, -SO3Na, -SO3H, -NH2, -SO2H. Полярная часть гидрофильна, неполярная – гидрофобна. ПАВ характеризуются величиной ГЛБ (гидрофильно-липофильного баланса). Величина , согласно Ребиндеру, является мерой способности вещества понижать поверхностную энергию, она называется поверхностной активностью и обозначается . Ее размерность – Н/м. В гомологическом ряду жирных кислот, спиртов и аминов понижение тем больше, чем длиннее цепь. Согласно правилу Дюкло-Траубе, при удлинении цепи на группу СН2 поверхностная активность возрастает на границе раствор-воздух в 3-3, 5 раз. Для определения этой характеристики строят зависимость . Используя уравнение Гиббса, строят зависимость .
|