Адсорбция на границе раздела конденсированных фаз

Рассмотрим в качестве конденсированной среды фазы вода – масло. ПАВ в таких случаях обычно делят на водо- и маслорастворимые, а также промежуточные. Первые чаще всего несут заряженную полярную группу или длинный полиоксиэтиленовый хвост, а также умеренно длинный алифатический хвост. Вторые имеют один или несколько углеводородных хвостов и неионогенную или слабодиссоциирующую полярную группу. К третьим относятся, к примеру, низшие спирты.

При низкой концентрации таких ПАВ справедлив закон Генри, а также в таких системах выполняются выведенные выше закономерности.

Но все это выполняется лишь когда ПАВ растворен в воде. С маслорастворимым ПАВ все наоборот. Здесь энергетика адсорбции определяется не длиной углеводородного хвоста, а гидратацией полярных групп.

Для малых концентраций и промежуточных ПАВ:

Здесь G_м и G_в – поверхностные активности при адсорбции из масляной и водной фаз, коэффициент К равен отношению растворимостей ПАВ.

Еще одной границей раздела может быть граница твердое тело – жидкость. Для изучения адсорбции в таких системах используют тела с большой площадью поверхности. Когда она неизвестна, используют величину, равную отношению количества поглощенного вещества к массе адсорбента:

где Г* – адсорбция ПАВ на твердой поверхности, выраженная в моль/г; с₀ и с_равн соответственно, начальная и равновесная (после адсорбции) концентрации раствора ПАВ; V – объем раствора; m – масса твердого адсорбента.

Молекулы ПАВ могут по-разному ориентироваться на поверхности твердого тела, в зависимости от его полярности и полярности растворителя:

Особенностью адсорбции в этом случае является возможность образования химических связей (хемосорбция) с молекулами адсорбента. При этом может произойти кажущееся несоблюдение полярностей: гидрофобные хвосты окажутся направленными в воду. При избытке ПАВ может начаться формирование противоположно направленного слоя:

Экспериментально, определив величину Г_m можно оценить площадь s₀, занимаемую молекулой ПАВ и толщину монослоя δ₀

Используемая литература

1. Методические разработки к практикуму по коллоидной химии под ред. Н.М. Задымовой и Н.И. Ивановой.

2. С.С. Воюцкий Курс коллоидной химии, М, 1975

3. Д.А. Фридрихсберг Курс коллоидной химии, Л, 1984

4. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия

5. Гельфман м.И., Ковалевич о.В., Юстратов в.П. Коллоидная химия