3 вопрос

Поверхностное натяжение – физ смысл – это сила направленная параллельно пов.ти и приходящаяся на единицу длины периметра ограничевающего эту пов-ть.

Свободная энергия единицы поверхности наз-ся поверхностным натяжением.(σ- сила поверхностного натяжения)

S= 2lh A=ph A-работа σ=A/S σ=p/2l

Методы измерения поверхностного натяжения

1.Метод полимерного поднятия – основан на том, что жидкость хорошо смачивающая стекло поднимается в капилляре причем тем выше, чем меньше радиус капилляра. Высота поднятия жидкости прямо пропорциональна поверхностному натяжению и обратно пропорциональна плотности жидкости и радиусу трубки. h=2σ/rdg d- плотность жидкости p - давление σ=1/2 hrdg

2.Метод счета капель. Под действием сил поверхностного натяжения жидкость вытекающая из отверстия полимера принимает форму шарообразной капли. Отрыв капли происходит тогда, когда ее вес преодолеет действия поверхностного натяжения. Действия поверхностного натяжения m/m₀=σ/σ₀ m=ρv/n

3.Метод отрыва кольца. Сущность состоит в том, что на поверхность жидкости кладется пластиковое кольцо подвешенное на нитях, измеряется сила, которую нужно приложить, чтобы оторвать кольцо от поверхности жидкости.σ=pg/2π(Dl) D- внешний диаметр кольца l-толщина кольца p-сила которую прикладывают для отрыва

4.Метод наибольшего давления в пузырьках. Метод Ребиндера. Основной составной частью яв-ся сосуд Ребиндора . в него погружают трубочку с капиллярным наконечником , аспиратор (прибор для отбора пробвоздуха), создающий разрежение в установке ч\з жидкость продувают пузырьки воздуха одновременно создавая разряжения под исследуемой жидкостью, затем монометром измеряют давление, это давление нах-ся в пропорциональной зависимости от поверхностного натяжения. Затем в данный сосуд наливают воду, пользуясь той же трубкой,под пузырьками воздуха.

Факторы влияющие на поверхностное натяжение жидкости

1. Химическая природа вещества

2. Температура dσ/dt <0 т.е. при увеличении t, σ уменьшается на границе с газовой фазой

3. Природа граничащих фаз

4. Наличие примесей

5. Заряд поверхности (при увеличении заряда поверхностное натяжение уменьшается )

6. Кривизна поверхности жидкости

Вопрос 4

4.Поведение веществ на границе раствор-газ

Адсорбция на границе жидкость-газ

В адсорбции типа ж/г- это процесс концентрирования поверхностно активных вещ-в их р-ра в поверхностном слое жидкости.

Воздух

_ _________________________

H ₂O

П АВ

Воздух

_ _____________ ___________

Бензин

Благодаря своей дифильности молекулы ПАВ определенным образом ориентируются на границе ж/г.

Отличия адсорбции типа ж/г от адсорбции типа газ/тв.тело :

1. Из-за однородности и гладкости поверхности любой жидкости не применимы представления об активных центрах.

2. Невозможно говорить о фиксированном положении молекул адсорбата .

3. Для хар-ки процесса используется величина поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение воды является наибольшим среди всех жидкостей( исключение жидкие металлы)

Ϭ(H₂O-г)=71.95 мДж/м² 298 К

Ϭ(Hg-г)=473.5 298 К

Ϭ(He-г)=0,22 3 К (-270^о С)

Ϭ(Cu-г)=1270 1393 К (1120^о С)

0^oC=273 K

Молекулы ПАВ попадая в воду выталкиваются в поверхностный слой и заменяют в нем часть молекул воды , т.к. сила взаимодействия м/у молекулами ПАВ и молекулами воды всегда меньше чем силы взаимодействия м/у молекулами воды то наличие молекул ПАВ в поверхностном слое всегда приводит к уменьшению величины поверхностного натяжения жидкости.

Ϭ Ϭ₀

С _ПАВ

С_{ПАВ пред}

Ϭ₀- поверхностное натяжение чистой воды

С_{ПАВ пред}- концентрация при которой весь поверхностный слой жидкости представляет собой сплошной слой из молекул ПАВ.

Если кол-во ПАВ в р-ре превышает кол-во необходимое для дополнения поверхности жидкости, то оставшиеся ПАВ вынуждены находиться внутри фазы. В этом случае молекулы ПАВ образуют в глубине жидкой фазы структуры такого стороения, чтобы соответствовать свойствам дифильности.

Мицелла Гартли

Вопрос 5

Ур-е Гиббса (1876г) рассмотрим поведение молекул ПАВ в поверхностном слое жидкости. Предположим , что концентрация ПАВ в поверхностном слое превышает концентрацию ПАВ в глубине жидкой фазы , тогда адсорбция молекул ПАВ на единицу площади поверхности жидкости будет определяться формулой:

Где:

Co-концентрация ПАВ в поверхностном слое

С-концентрация ПАВ в глубине жидкости

S-площадь поверхности жидкости

Г- гиббсовая адсорбция

Если предположить , что Со=1 моль/л , то Г=1/S

Т.к. процесс адсорбции связан с с переносом молекул ПАВ из глубины фазы в поверхностный слой жидкости , то при этом совершается следующий вид работы

1) Работа по уменьшению поверхностной энергии : du=S*dϬ;

2) Работа против сил осмотического давления :

Du_осм=Vdp

-dU=dU_осм

-SdϬ=Udpn

Т.к. молекулы ПАВ ведут себя в р-ре подобно молекулам идеального газа, то можно использовать ур-е Менделеева –Клапейрона:

pV=RT → V=RT/P

-SdϬ= *Dp

Осмотическое давление опр. Выр-ем

dp=RTdC

dp῀dC

-Sdδ= *Dc

S= , - *dG=

Г-адсорбция

Г= -УР-Е ГИББСА, где это изменение поверхностного натяжения с изменением концентрации. Изотерма адсорбции Гиббса взаимосвязана с уменьшением поверхностного натяжения жидкости

Максимальная адсорбция достигается при мин. Пов натяжении Г∞-предельная адсорбция , при которой поверхностный слой жидкости представляет собой монослой из молекул ПАВ.