7.Ориентация молекул пав в поверхностном слое (принцип независимости поверхностного действия Ленгмюра). Правило Дюкло-Траубе

Исходя из строения молекул ПАВ, Ленгмюр сформулировал принцип независимости поверхностного действия, заключающийся в том, что при адсорбции полярная группа молекулы, обладающая большим сродством к полярной фазе, втягивается в воду, в то время как неполярный радикал выталкивается в неполярную фазу. Происходящее при этом уменьшение свободной поверхностной энергии ограничивает размеры поверхностного слоя толщиной в одну молекулу. Образуется мономолекулярный слой.

При малых концентрациях ПАВ углеводородные радикалы «лежат» на поверхности полярной жидкости, а полярные группировки погружены в неё. Затем по мере роста концентрации ПАВ, они (неполярные радикалы) начинают подниматься. В насыщенном адсорбционном слое поверхность воды оказывается сплошь покрытой «частоколом Ленгмюра» из вертикально ориентированных молекул ПАВ. Значение поверхностного натяжения в этом случае приближается к значению, характерному для чистого ПАВ на границе с воздухом.

Рис. 3. Ориентация молекул ПАВ на поверхности водного раствора.

Из-за вертикальной ориентации ПАВ в поверхностном слое максимальная адсорбция (Г_∞) не зависит от длины «хвоста» (длины углеродного радикала), а определяется только размерами поперечного сечения молекулы, которые в гомологическом ряду остаются неизменными. Экспериментально найденная величина Г_∞ даёт возможность вычислить поперечный размер молекулы S₀:

S₀ =

Правило Дюкло-Траубе: Поверхностная активность веществ одного и того же гомологического ряда возрастает приблизительно в три раза при увеличении углеводородной цепи на одну метиленовую группу (–СH₂-).

8. Адсорбция на границе двух несмешивающихся жидкостей (адсорбция жидкость-жидкость)

Это образец двух несмешивающихся жидкостей. Например, система масло-вода. Если добавить в такую систему какое-либо вещество, то оно растворится в той жидкости, молекулы которой близки ему по характеру межмолекулярного взаимодействия. Вспомним правило: <<подобное растворяется в подобном так>>. Так, хлорид натрия практически полностью перейдет воду, а йод в масло. Если внести в такую систему дифильные молекулы, то они распределятся таким образом:

В результате компенсируются межмолекулярные силы и снижается σ обеих жидкостей. На этом явлении основана стабилизация эмульсий. Так, молоко, сливки-в них капельки эфира стабилизированы белком. Известно также искусственные эмульсии: маргарин, майонез, мороженое, косметика, некоторые лекарственные формы. В организме: кровь, лимфа, жиры стабилизирована белком, жировая эмульсия в кишечнике стабилизируется желчными и жирными кислотами. В результате этого понижается σ пищевых соков, пища лучше смачивается, дробится, эмульгируется и всасывается. Хороший эмульгатор-горчица-приправа к жирной пище. Моющее действие мыла и СМС объясняется также их эмульгирующим действием.