Лекция 4. Адсорбция на поверхности раствор- газ. Уравнение Гиббса. ПАВ. ПНАВ. Адсорбция газов и растворенных веществ твердыми адсорбентами. Гидрофильные и гидрофобные поверхности.

Различные вещества, растворяясь в одной и той же жидкости, могут повышать или понижать по-верхностное натяжение. Концентрация растворенного вещества при этом в поверхностном слое жидкости и внутри нее неодинаковы: есть вещества, которые адсорбируются из раствора и накапливаются в поверхностном слое, понижая поверхностное натяжение. Другие вещества стремятся уйти вглубь жидкости, незначительно повышая поверхностное натяжение. Т.е. существует определенная зависимость между изменением поверхностного натяжения и адсорбцией на границе раствор- газ и она подчиняется уравнению Гиббса

Адсорбция ПАВ на поверхности жидкостей облегчает вспенивание и эмульгирование, повышает прочность пены, устойчивость эмульсий и т.д. Вещества, вызывающие повышение поверхностного натяжения и не адсорбирующиеся на данной поверхности, называются поверхностно- неактивными (ПНАВ). К таким (по отношению к воде) относятся многие соли, минеральные кислоты, щелочи, многие органические вещества.

Поверхность твердых тел, так же как и жидкостей, обладает избытком свободной энергии за счет неуравновешенных связей в кристаллической решетке, поэтому на границе раздела твердых тел и газов, твердых тел и жидкостей может происходить адсорбция веществ, понижающих поверхностную энергию. Т.к. адсорбция протекает на поверхности адсорбента, то чем больше его поверхность, тем выше способность к адсорбции. Особое значение имеют при этом неровности поверхностей, т.к. на выступающих участках твердого адсорбента адсорбция идет активнее. Наибольшей поверхностью обладают пористые, порошкообразные вещества, а также коллоидные растворы. Из неорганических адсорбентов широко используется активированный уголь (карболен), силикагель, многие силикаты, карбонаты (мел), фосфаты и пр. Органические сорбенты естественного происхождения большей частью относятся к углеводам: крахмал и целлюлоза. Количество газа или растворенного вещества, адсорбируемое определенным количеством адсорбента, зависит от природы адсорбента, газа или растворенного вещества, давления газа, концентрации раствора и температуры.

Адсорбция растворенного вещества твердым телом зависит от такого свойства, как смачивание. При нанесении капли раствора на поверхность тела возможны три случая:

а) капля растекается по поверхности- жидкость хорошо смачивает поверхность, понижает поверхно-стное натяжение твердого тела с воздухом;

б) капля частично растекается по поверхности, образуя с ней некоторый угол- жидкость медленно смачивает поверхность, частично понижает поверхностное натяжение. Твердые поверхности, которые таким образом смачиваются водой, называют гидрофильными. Это вещества с ионным или сильнополярным строением (соли, кислоты, щелочи и пр.)

в) капля остается на поверхности в виде шарика- жидкость не смачивает поверхность и, соответст-венно, не понижает поверхностного натяжения. Такие поверхности, не смачиваемые водой, называ-ют гидрофобными. К таким относят сажу, парафин, жиры и многие органические с неполярным строением. Твердые адсорбенты применяют для улавливания паров и газов, осветления растворов в производст-ве сахара, глюкозы, способностях моющих и чистящих средств, очистки воды и т.д.

Вопросы и задания для самоподготовки:

1. Как влияет поверхностного натяжения на значение адсорбции?

2. Какие вещества называют поверхностно - активными?

3. Какие вещества называют поверхностно -неактивными?

4. Как протекает адсорбция газов и растворенных веществ твердыми поверхностями?

5. Что такое гидрофобные вещества? Привести пример.

6. Что такое гидрофильные вещества? Привести пример.