АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Чем сильнее взаимодействие между контактирующими фазами, тем меньше поверхностное натяжение на границе раздела этих фаз.

Чем сильнее межмолекулярные связи в данной фазе, тем больше её поверхностное натяжение на границе с газовой фазой.

Поэтому σ у неполярных жидкостей ниже, чем у σ полярных. Большие значения поверхностного натяжения наблюдаются у веществ с водородными связями, например, Н₂О.

8) природа контактирующих фаз влияет на пов-ное натяжение

Чем сильнее взаимодействие между контактирующими фазами, тем меньше поверхностное натяжение на границе раздела этих фаз.

В случае контакта двух несмешивающихся жидкостей ж₁/ж₂ нельзя пренебречь взаимодействием между молекулами на границе раздела фаз.

Наличие над слоем одной жидкости другой, несмешивающейся с первой, приводит к уменьшению σ, поскольку при взаимодействии между контактирующими фазами уменьшается нескомпенсированность сил на поверхности первой жидкости.

10) Адсорбция – это самопроизвольное концентрирование вещества (адсорбата сорбтива) из объема фаз на поверхности раздела между ними, например, из газа или раствора на поверхности твердого тела (адсорбента) или жидкости. Для количественного описания адсорбции используют две величины. Это абсолютная адсорбция – число моль или грамм адсорбата, приходящиеся на единицу поверхности или массу адсорбента. И Гиббсовская адсорбция или избыточная – избыток адсорбата в поверхностном слое по сравнению с его количеством в таком же объеме фазы, приходящийся на единицу поверхности или массы адсорбента.

9) Поверхностное натяжение растворов отличается от поверхностного натяжения растворителя. Рассмотрим изотерму поверхностного натяжения только для водных растворов, поэтому при С=0 поверхностное натяжение σ_о равно σ_Н2О при данной температуре.

Рис.1.2. Изотермы поверхностного натяжения на границе ж/г в зависимости от концентрации растворенного вещества

Для водных растворов различают 3 основных типов изотерм:

1. поверхностно-неактивные вещества, не изменяющие поверхностное натяжение (кривая 3).

2. поверхностно- инактивные вещества (электролиты), которые в воде диссоциируют с образованием ионов, которые хорошо гидратируются, т.к. Е_ион/н2о>Е _н2о/н2о, поэтому ионы интенсивно втягиваются вглубь раствора, dσ/dс > 0 (кривая 2).

3. поверхностно-активные вещества, которые уменьшают поверхностное натяжение на границе раздела фаз (кривая 1).

11) Адсорбция паров и газов на однородной поверхности. Адсорбция газа на твердом теле является простейшим случаем адсорбции, т.к. эта система состоит из двух компонентов. Поэтому адсорбция газа твердым телом удобна для теоретического рассмотрения явления адсорбции.

Основные положения теории Ленгмюра:

1. Адсорбция мономолекулярная

2. Адсорбция локализована, т.е. на поверхности адсорбента существуют центры адсорбции

3. Адсорбция идет на энергетически однородной поверхности, т.е. центры адсорбции обладают одинаковой избыточной энергией, и адсорбированные молекулы не взаимодействуют друг с другом.

Уравнения Ленгмюра можно записать в виде:

,где А_∞ и Г_∞ - максимально возможная адсорбция на всех центрах адсорбции единицы поверхности, b – адсорбционный коэффициент, равный отношению констант адсорбции и десорбции.

Графически изотерма Ленгмюра представлена

Рис 1.5. Изотерма мономолекулярной адсорбции

Условиями применимости уравнения Ленгмюра являются:

1. линейность в координатах 1/А=f(1/P), 1/Г=f(1/С), Р/А=f(P);

2. А_∞ ≠ (Т);

3. экспоненциальное уменьшение b с увеличением Т.

12) Изотермы адсорбции и пов. Натяжение водного раствора ПАВ. При растворении в воде ПАВ накапливаются в поверхностном слое, ПИВ − в растворе. Распределение вещества между поверхностным слоем и объемом среды подчиняется принципу минимальной энергии: на поверхности осаждается то вещество, которое обеспечивает наименьшее поверхностное натяжение: в первом случае ПАВ, во втором вода.

Когда концентрация адсорбата (С_ПАВ) на поверхности больше, чем в объеме среды, наблюдается уменьшение поверхностного натяжения вследствие образования на границе раздела фаз адсорбированного слоя. В этом случае Г > 0, при этом величина поверхностной активности > 0. Это отражено на рис.1.8 (кривая 1). Г_∞ − величина предельной адсорбции при образовании монослоя.

При недостатке вещества в поверхностном слое Г < 0. Это можно наблюдать при изучении адсорбции ПИВ.

Кривая 2, описывающая адсорбцию ПИВ в поверхностном слое, (отрицательная адсорбция ПИВ) говорит о вытеснении молекул растворенного вещества с поверхности в глубь фазы.

Г

1

2 С

Рис 1.8. Изотермы адсорбции ПАВ (1) и ПИВ (2)

уравнение Гиббса:

,. (1.22)

где Г − удельная или гиббсовская адсорбция растворенного вещества, которая определяется соотношением Г=n s /S. Здесь ns − поверхностный избыток растворенного вещества по сравнению с его равновесной концентрацией в объемной фазе, S − площадь поверхности, R − универсальная газовая постоянная, С − концентрация раствора (см. рис. 1.9).

Таким образом, знак и величина удельной адсорбции растворенного вещества на поверхности разбавленного раствора определяется концентрацией раствора и производной dσ/dС.

Рис. 1.9. Построение изотермы адсорбции, исходя из изотермы поверхностного натяжения

13) Уравнение Шишковского. =

Из этого равенства выводим

Так как в растворах ПАВ вследствие их высокой поверхностной активности значения абсолютной адсорбции А практически равны избыточной адсорбции Г, поэтому выведенное уравнение может быть записано и в виде:

Полученное уравнение носит название уравнения Шишковского. Первоначально оно было выведено им эмпирически для описания зависимости поверхностного натяжения от концентрации ПАВ:

, А и В коэффициенты.

14) Правило Дюкло-Траубе. Это правило работает в растворах гомологических рядов ПАВ и формулируется следующим образом:

С увеличением длины углеводородного радикала на одну группу СН₂, поверхностная активность растет в гомологическом ряду в 3 — 3,5 раза.

Способность уменьшать поверхностное натяжение называется поверхностной активностью. Проиллюстрируем это правило графически:

σ

а б

Рис.1.10. Изотермы поверхностного натяжения(а) и адсорбции (б) растворов ПАВ одного гомологического ряда (1,2,3 - число групп -СН₂- в углеводородном радикале)

15) Смачивание. Явление, возникающее при контакте твердых тел с жидкостями в результате молекулярного взаимодействия между ними, получило название смачивания. Это взаимодействие количественно характеризуется величиной краевого угла смачивания Θ, образующегося на твердой поверхности вдоль линейной границы раздела твердое тело-жидкость-газ (воздух), так называемого периметра смачивания (рис. 1.13). Величина Θ зависит от значений удельной свободной поверхностной энергии (поверхностного натяжения σ); соприкасающихся по периметру смачивания поверхностей раздела твердое тело – жидкость (σ_2,3), твердое тело − газ (σ_3,1) и жидкость – газ (σ_2,1) и определяется соотношением

cosθ = (σ_т/г − σ_т/ж) / σ_ж/г

Рис. 1.12. Схема, поясняющая определение краевого угла смачивания

Адгезией (прилипанием) называется молекулярная связь между поверхностями двух соприкасающихся разнородных твердых или жидких тел (фаз). Адгезия измеряется работой разрыва или сопротивлением разрыву на единицу площади контакта при данном виде деформации (отрыва).

Работа адгезии W_а, (т.е. работа обратимого адгезионного отрыва) вычисляется по уравнению Дюпре:

Wa = σ_1,2 + σ_1,3 – σ_2,3

где σ_2,3 − поверхностное натяжение на границе фаз 2 и 3, между которыми происходит адгезия, а σ_1,2 и σ_3,1 − на границе каждой из этих фаз с окружающей средой (воздухом). Если соприкасающиеся фазы (тела) одинаковы при полном их соприкосновении, адгезия переходит в когезию (сцепление), характеризующую прочность этих тел − силу сцепления молекул, ионов, атомов вещества в данной фазе.

16) Способы определения краевого угла.

Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 522 | Нарушение авторских прав