Рассмотрим соотношение между адсорбцией и поверхностным натяжением в рамках теории регулярных растворов. Для обсуждения адсорбции растворенного вещества на поверхности жидкость-воздух необходимо определить, что такое поверхность. Первое определение поверхности восходит к работам Гиббса. Он определил положение поверхности следующим условием: концентрация растворителя равна половине суммы концентраций в объеме растворителя и в равновесном с ним паре. Адсорбция поверхностно-активного вещества обычно обозначается как Г, где индекс указывает, что поверхность и, следовательно, адсорбция определяются растворителем.
Для неионных ПАВ адсорбция связана с поверхностным натяжением уравнением Гиббса:
где а — активность растворенного вещества в растворе. Поскольку концентрация ПАВ в растворе вплоть до KKM очень мала, активность можно заменить на концентрацию поверхностно-активного компонента С; тогда получаем:
Адсорбцию поверхностно-активного компонента можно определить по наклону зависимости поверхностного натяжения от логарифма концентрации. На рис. 5 представлены такие зависимости для ряда растворов в воде спиртов с неполярными радикалами средней длины. Зависимости имеют одинаковый наклон. Это указывает на то, что адсорбция не зависит от длины углеводородного радикала. Следует отметить практически линейцый характер этих зависимостей при высоких концентрациях, что указывает на постоянство адсорбции).
Для мономолекулярной адсорбции количество адсорбированного вещества обратно пропорционально площади поперечного сечения адсорбированной молекулы А. Соотношение имеет вид
где Г — адсорбция, выраженная в мкмоль/м2.
Рис. 5. Зависимости поверхностного натяжения от концентрации водных растворов ряда длинно-цепочечных спиртов
Тот факт, что наклоны кривых, приведенных на рис. 5, одинаковы означает, что нормальные спирты имеют одинаковую площадь на молекулу в адсорбционном слое, независимо от длины гидрофобного радикала. Постоянство площади на молекулу в поверхностном слое для спиртов с гидрофобными радикалами средней длины согласуется с молекулярным упорядочением на поверхности: полярные группы направлены в сторону воды, а неполярные гидрофобные цепи направлены в сторону воздуха.
В случае ионных ПАВ необходимо учитывать, что с молекулами ПАВ ассоциированы противоионы и что поверхность в целом должна быть электронейтральной. Уравнения и принимают при этом вид
Однако при избытке соли нужно пользоваться уравнениями и. Причина в том, что избыток соли нивелирует влияние противоионов на поверхности, и ПАВ адсорбируется на поверхности как индивидуальный компонент, не сопровождаемый противоионом.
Прочие статьи:
Технология изготовления уксуса
После того как были рассмотрены стадии подготовки сырья и питательной среды, а также получения посевного материала можно непосредственно перейти к способам изготовления уксусной кислоты. ...
Пространство и время в современной научной картине мира
В истории науки существовали различные концепции пространства и времени. Их можно разделить на 2:
1. Субстанциональные (Демокрит, Ньютон). Пространство и время рассматриваются как объективные самостоятельные сущности, независящие друг от ...
Болезни китообразных
Болезни и многочисленные паразиты сокращают продолжительность жизни китообразных. В неволе дельфины гибнут от острых воспалений печени, язвы желудка, эмфиземы и абсцессов легких, гнойной пневмонии, рожистых воспалений, стафилококковой инф ...