5. Адсорбция на границе жидкость – газ: уравнение адсорбции гиббса, его анализ. Изотерма адсорбции, предельная адсорбция г.

Адсорбционные процессы на границе между двумя несмешивающимися жидкостями подобны таким же процессам, протекающим на границе «раствор—газ». К ним применимо уравнение Гиббса: при введении ПАВ в одну из жидкостей оно адсорбируется на границе раздела фаз и снижает межфазное поверхностное натяжение.

В зависимости от степени активности полярной и неполярной групп молекулы ПАВ, сохраняя ориентацию, будут находиться в одной из жидкостей (в бензоле или воде). Так, на рис. 8, а представлены ориентация и положение молекулы ПАВ с активной полярной группой, на рис. 8, б — с неактивной, на рис. 8, в — сбалансированные молекулы.

Изотерма адсорбции — зависимость количества адсорбированного вещества (величины адсорбции) от парциального давления этого вещества в газовой фазе (или концентрации раствора) при постоянной температуре.

6. Поверхностно-активные (пав), поверхностно – инактивные (пив) и поверхностно-неактивные вещества (пнв). Значение величины поверхностной активности (g) для пав. ПИВ и ПНВ. Механизм действия ПАВ и ПИВ.

Поверхностные свойства растворов отличаются от поверхностных свойств чистых жидкостей прежде всего тем, что состав поверхностного слоя раствора в той или иной степени отличен от состава внутренних слоев раствора.

Растворенные вещества в зависимости от природы могут по-разному влиять на поверхностное натяжение жидкостей. Способность растворенных веществ изменять поверхностное натяжение растворителя называется поверхностной активностью. Все вещества по способности изменять поверхностное натяжение растворителя делятся на три группы.

1. Вещества, понижающие поверхностное натяжение, называются поверхностно-активными вещества (ПАВ). По отношению к водным растворам поверхностно-активными веществами являются спирты, жирные кислоты и их соли (мыла), сложные эфиры, амины, белки и некоторые другие вещества, имеющие дифильное строение. В молекулах таких веществ различают неполярную (гидрофобную) часть – углеводородный радикал («хвост») и полярную (гидрофильную) часть.

Чтобы вещество обладало способностью понижать поверхностное натяжение растворителя, необходимо, чтобы в составе молекулы имелись полярные группы: -ОН, -NH2, -COOH, -SO3 др.

Поверхностно-активными по отношению к воде являются вещества менее полярные, чем вода (так, дипольный момент воды равен 1,84 Д, а у этанола – 1,70 Д). Такие вещества взаимодействуют с водой намного слабее, чем молекулы воды друг с другом. Поэтому, попадая на поверхность, они уменьшают поверхностное натяжение.

Единица измерения поверхностной активности названа в честь Дж. Гиббса: 1 гиббс = 10-6 Дж ∙ м / моль.

ПАВ, как и все вещества в зависимости от способности к электролитической диссоциации, делят на электролиты (ионогенные ПАВ) и неэлектролиты (неионогенные ПАВ). Ионогенные ПАВ подразделяют на катионные, анионные и амфотерные.

2. Вещества, повышающие поверхностное натяжение, называются поверхностно-инактивными (ПИВ). К этим веществам относятся сильные электролиты: соли, кислоты, щелочи. Ионы этих веществ, образующиеся в результате электролитической диссоциации, взаимодействуют с молекулами воды сильнее, чем молекулы воды между собой. Поэтому значительная часть ионов увлекается молекулами воды внутрь объема раствора. Однако некоторые немногие оставшиеся на поверхности создают вблизи поверхности силовое поле, тем самым повышают поверхностное натяжение.

3. Имеются вещества, которые не меняют поверхностное натяжение растворителя. Эти вещества называют поверхностно-неактивными. Молекулы таких веществ в своем составе имеют большое число полярных функциональных групп (например, сахароза).

Все многообразие зависимостей поверхностного натяжения от концентрации может быть представлено кривыми трех типов: