Методические указания (с программой) и контрольные задания по коллоидной химии. Часть 1. Цыренова С.Б - 16 стр.

      Строение поверхностного адсорбционного молеку-       дородной цепью (число атомов углерода больше 20). Ряд
лярного слоя было изучено Лэнгмюром и Гаркинсом. Они       веществ - мыла, белки и др. - формируют гелеобразные по-
показали, что молекулы поверхностно-активных веществ       верхностные пленки большой прочности.
асимметричны и содержат в своем составе хорошо гидрати-         К пленкам можно применить уравнения состояния,
рующуюся полярную группу (ОН, СООН, NH2, NO2, SO3H)        аналогичные уравнениям состояния газа. При очень малых
и неполярную негидратирующуюся - углеводородный ради-      концентрациях, когда С приближается к ∆С, уравнение
кал. Такие дифильные (склонные одновременно к взаимо-      Гиббса переходит в уравнение ∆σ =σ 0 - σ=πs=RT⋅Γ. Так как
действию с водой и с углеродными средами) молекулы, по-
                                                           ∆σ аналогична величине давления ns в поверхностном слое,
падая на поверхность раздела фаз, ориентируются там оп-
                                                           а Г=1/SМ, где SM — площадь, занимаемая одним молем ад-
ределенным образом: полярная гидрофильная группа на-
                                                           сорбированного вещества в поверхностном слое (м2/моль),
правлена к воде, а гидрофобная - в неполярную среду. По-
верхностная активность таких молекул зависит от длины      то получаем из уравнения Гиббса уравнение πsSM=RT, кото-
углеводородного радикала. По правилу Траубе-Дюкло в го-    рое является двухмерным аналогом уравнения состояния
мологическом ряду жирных кислот или спиртов поверхно-      идеальных газов. Таким образом, при малых концентрациях
стная активность соединений растет, увеличиваясь в 3,2     молекулы адсорбированного вещества находятся в поверх-
раза на каждую группу - СН2. Правило Траубе-Дюкло со-      ностном слое в «газовом состоянии».
блюдается только для водных растворов поверхностно-              Измерение площади пленки в зависимости от давле-
активных веществ. Для неводных растворов этих же ве-       ния является одним из основных современных методов изу-
ществ наблюдается «обращение» правила. При достаточно      чения монослоев. Эти измерения производятся с помощью
большой концентрации поверхностно-активного вещества в     поверхностных весов (весы Лэнгмюра, Адама, Ахматова,
растворе на поверхности раздела формируется насыщенный     Трапезникова).
мономолекулярный слой, в котором молекулы находятся в            При адсорбции твердыми адсорбентами из растворов
строго ориентированном состоянии.                          следует различать молекулярную адсорбцию, когда адсор-
      Многие нерастворимые и малорастворимые дифиль-       бент привлекает на свою поверхность молекулы адсорбента,
ные соединения при нанесении на поверхность воды само-     и ионную адсорбцию из растворов электролитов. Молеку-
произвольно растекаются по ней, образуя чрезвычайно рас-   лярная адсорбция зависит от природы адсорбента в той сре-
тянутые пленки, в которых поверхностно-активные молеку-    де, в которой растворены молекулы адсорбтива.
лы ведут себя подобно молекулам двухмерного газа (такого         Полярные адсорбенты - глины, силикагель, алюмо-
газа, у которого молекулы перемещаются в двух направле-    гель, цеолиты - хорошо смачиваются водой. Они лучше ад-
ниях). В зависимости от природы вещества поверхностные     сорбируют поверхностно-активные вещества из углеводо-
пленки могут быть газообразными или конденсированными      родных сред, потому что взаимодействие между полярным
(жидкими и твердыми). Газообразные пленки образуют         адсорбентом и углеводородной средой незначительно. По-
низкомолекулярные кислоты, спирты и амины. Конденси-       нятно, что неполярные адсорбенты - уголь, тальк и др. -
рованные пленки возникают из веществ с длинной углево-     лучше адсорбируют из водных растворов.