felszíni aktivitás. Felületaktív és felületinaktív anyagok. Duclos-Traube szabály. Duclos-traube szabály Duclos-traube szabály formula

Adszorpció - az egyik anyag spontán felhalmozódásának jelensége a másik felületén. Az adszorbeált anyagot ún adszorbens; anyag, amelynek felületén adszorpció történik adszorbens.

Adszorpció folyadékok felületén

A folyadékokban oldott anyagok részecskéi a folyadékok felületén adszorbeálódhatnak. Az adszorpció végigkíséri az oldódási folyamatot, ami befolyásolja az oldott anyag részecskéinek eloszlását az oldószer felületi rétegei között és annak belső térfogatát.

Az adszorpció a folyadék felületén a Gibbs-egyenlet segítségével számítható ki:

G - a fajlagos adszorpció értéke, mol / m 2;

C - moláris koncentráció, mol / m 3;

dσ - a felületi feszültség változása, amely megfelel a ΔС koncentráció változásának;

felszíni aktivitás.

Ha egy anyag koncentrációjának növekedésével a felületi feszültség Δ σ csökken< 0, то его адсорбция Г считается положительной (Г >0). Ez azt jelenti, hogy az anyag koncentrációja a felületi rétegben nagyobb, mint az oldat térfogatában.

Ha egy anyag koncentrációjának növekedésével a felületi feszültség a fázishatáron Δ σ > 0 nő, akkor az adszorpció negatívnak tekinthető Г< 0, это означает, что концентрация вещества в объеме раствора больше, чем в поверхностном слое.

Felületaktív anyagok adszorpciója

A felületaktív anyagok a természetben difil anyagok, vannak poláris (hidrofil) és nem poláris (hidrofób) részeik.

Például szappan: C 17 H 35 COONa

nem poláris szimbólum poláris szimbólum

alkatrészek alkatrészek

A felületaktív anyagok pozitív adszorbeáló anyagok, ezek közé tartoznak a zsírok, zsírsavak, ketonok, alkoholok, koleszterin, szappanok és egyéb szerves vegyületek. Amikor az ilyen anyagokat vízben oldják, pozitív adszorpció következik be, amelyet az anyag felhalmozódása kísér a felületi rétegben. Ezen anyagok molekuláinak felszínre jutásának folyamata nagyon előnyös, mert. a felületi feszültség csökkenéséhez vezet. A felületaktív anyag adszorpciójának sémája:

Egy anyag azon képességét, hogy csökkenti a felületi feszültséget a határfelületen, felületi aktivitásnak nevezzük.

Duclos-Traube szabály

A felületaktív anyagok - azonos homológ sorozat tagjai - felületi aktivitásának értéke szerves vegyületek a szénhidrogén gyök hosszától függ: a felületaktív anyag megnyújtása egy csoporttal -CH 2 - az anyag felületi aktivitását 3-3,5-szeresére növeli.

Tekintsük a Duclos-Traube szabályt az alkoholok homológ sorozatának négy képviselőjének példáján.

Felületi feszültség izoterma:

PIAV adszorpció

A poláris vízzel kapcsolatban az ilyen anyagok az elektrolitok: szervetlen savak, só, lúg. Ezen anyagok oldódása megnöveli a felületi feszültséget, így a felületaktív anyagok a felületi rétegből kiszorulnak az adszorbensbe. Az ilyen adszorpciót negatívnak nevezzük. Például: a KS1 vízben való oldódása a só disszociációjával, majd a keletkező ionok hidratálásával jár együtt.

A PIAV adszorpciójának sémája.

Olvas: A globin-DNS szintézisének megsértése következtében kialakuló anémiák általában hiperkróm makrociták, megaloblaszt típusú hematopoiesissel. növekményes elemzés. Profitmaximalizálási szabály növekményes elemzéshez. Általában a tüdőödéma nagyon gyorsan fejlődik. Ebben a tekintetben tele van általános akut hipoxiával és a CBS jelentős rendellenességeivel. Szolok koagulációja elektrolitokkal. véralvadási küszöb; a kritikus koaguláló elektrolit koncentráció függése a koaguláló ion töltésétől (Schulze-Hardy szabály). Anyagok felületi aktivitása, fizikai jelentése. Duclos-Traube szabály. Kísérlet. A felületaktív anyagok aktivitási szintjének meghatározása.

Amint már említettük, a felületaktív anyagok (felületaktív anyagok) molekuláinak, amelyek képesek az oldat-gáz határfelületen adszorbeálódni, amfifilnek kell lenniük, azaz rendelkezniük kell poláris és nem poláris részekkel.

A felületaktív anyagok molekuláinak poláris része kellően nagy dipólusmomentumú csoportok lehetnek: -СООН, - ОН, -NH 2, - SH, -CN, -NO 2 .-СNS,

CHO, -SO 3 N.

A felületaktív anyag molekula nem poláris része általában alifás vagy aromás gyökök. A szénhidrogén gyök hossza erősen befolyásolja a molekula felületi aktivitását.

Duclos, majd Traube a telített zsírsavak homológ sorozatának vizes oldatainak felületi feszültségét vizsgálva azt találta, hogy ezen anyagok felületaktivitása az oldat-levegő határfelületen annál nagyobb, minél hosszabb a szénhidrogén gyök. Ezen túlmenően, ha a szénhidrogéngyök egy -CH 2 - csoporttal meghosszabbodik, a felületi aktivitás 3-3,5-szeresére (átlagosan 3,2-szeresére) nő. Ez a pozíció vált ismertté Duclos-Traube szabály .

Ennek egy másik megfogalmazása a következőkre redukálódik: a zsírsavlánc növekedésével be aritmetikai progresszió felületi aktivitása exponenciálisan növekszik.

Mi az oka (fizikai jelentése) ennek a függőségnek, amelyet először Duclos állapított meg, majd később Általános nézet, Traube? Ez abban rejlik, hogy a lánchossz növekedésével a zsírsav oldhatósága csökken, és ezáltal molekuláinak hajlama a térfogatból a felületi rétegbe mozdulni. Például a vajsav minden szempontból elegyedik vízzel, a valeriánsav csak 4%-os oldatot ad, az összes többi zsírsav nagyobb molekulatömeggel még kevésbé oldódik vízben.

A Duclos-Traube-szabályt, amint azt később megállapították, nemcsak a zsírsavak, hanem más homológ sorozatokat alkotó felületaktív anyagok, alkoholok, aminok stb. esetében is megfigyelték. Elméleti (termodinamikai) indoklását Langmuir adta meg.

Amikor felületaktív anyagot juttatunk a vízbe, gyakorlatilag nem hidratáló szénhidrogénláncok lökdösik szét a vízmolekulákat, beépülve a szerkezetébe. Ennek eléréséhez a molekuláris erők ellen kell dolgozni, mivel a vízmolekulák közötti kölcsönhatás sokkal nagyobb, mint a vízmolekulák és a felületaktív anyagok molekulái között. A fordított folyamat - a felületaktív anyag molekulák felszabadulása a határfelületi felületre a szénhidrogén láncok orientációjával a gáz nem poláris fázisában - spontán módon megy végbe a rendszer Gibbs-energiájának csökkenésével és a munka "nyereségével". adszorpció. Minél hosszabb a szénhidrogén gyök, az több szétválasztja a vízmolekulákat és minél nagyobb a vágy, hogy a felületaktív anyagok molekulái elérjék a felszínt, i.e. annál nagyobb az adszorpciójuk és az adszorpciós munkájuk. Az adszorpciós munka, amikor a láncot egy láncszem - CH 2 - meghosszabbítja, ugyanazzal az értékkel növekszik, ami az adszorpciós egyensúlyi állandó (K adszorpciós együttható) növekedéséhez vezet ugyanannyiszor (3,2-szer 20 ° C-on). ) . Ez viszont a felszíni aktivitás ~3,2-szeres növekedéséhez vezet.

Meg kell jegyezni, hogy ennél a megfogalmazásnál a Duclos-Traube szabály csak a következő esetekben érvényes vizes oldatokés szobahőmérséklethez közeli hőmérsékletre.

Ugyanazon felületaktív anyagok nem poláris oldószerekben készült oldatainál a Duclos-Traube szabály megfordul: a szénhidrogén gyök hosszának növekedésével a felületaktív anyagok oldhatósága nő, és hajlamosak átjutni a felületi rétegből az oldatba.

Többel magas hőmérsékletek az átlagos faktor3,2 csökken, egységbe hajlik a határban: a hőmérséklet emelkedésével a molekulák deszorpciója következtében csökken a felületi aktivitás, és kisimul a homológ sorozat tagjainak felületi aktivitása közötti különbség.

szerves anyag a molekulájában lévő szénhidrogén gyök hosszával. E szabály szerint a szénhidrogén gyök hosszának egy СΗ 2 csoporttal történő növekedésével az anyag felületi aktivitása átlagosan 3,2-szeresére nő.

Írjon véleményt a "Duclos-Traube szabály" című cikkről

Megjegyzések

K: Wikipédia: Elszigetelt cikkek (típus: nincs megadva)

A Duclos-Traube-szabályt leíró részlet

És felment az ágyhoz, elővett egy erszényt a tiszta párnák alól, és megparancsolta, hogy hozzon bort.
„Igen, és adja oda a pénzt és a levelet” – tette hozzá.
Rosztov átvette a levelet, és pénzt dobott a kanapéra, két kézzel az asztalra támaszkodott, és olvasni kezdett. Olvasott néhány sort, és dühösen nézett Bergre. Tekintetével Rosztov levéllel eltakarta az arcát.
– Mindazonáltal tisztességes összeget küldtek neked – mondta Berg a kanapéba nyomott nehéz erszényre nézve. - Itt vagyunk fizetéssel, gróf, utat törünk magunknak. Mesélek magamról...
- Ez az, kedves Berg - mondta Rosztov -, ha kapsz egy levelet otthonról, és találkozol az embereddel, akit mindenről meg akarsz kérdezni, és én itt leszek, most elmegyek, hogy ne zavarjak. te. Figyelj, menj el, kérlek, valahova, valahova... a pokolba! - kiáltotta, és egyszerre vállánál fogva, szeretettel az arcába nézve, láthatóan próbálva tompítani szavai durvaságát, hozzátette: „tudod, ne haragudj; kedves, kedvesem, tiszta szívemből beszélek, mint régi ismerősünkhöz.
– Ó, bocsáss meg, gróf úr, nagyon jól értem – mondta Berg, és felállt, és torokhangon magában beszélt.
- Elmész a tulajdonosokhoz: hívtak - tette hozzá Boris.
Berg tiszta kabátot vett fel, folt és folt nélkül, felpörkölte a halántékot a tükör előtt, ahogy Alekszandr Pavlovics viselte, és miután Rosztov pillantása meg volt győződve arról, hogy a kabátját észrevették, kellemes mosollyal távozott. a szoba.
- De micsoda vadállat vagyok! - mondta Rosztov a levelet olvasva.
- És akkor?
- Ó, de mekkora disznó vagyok, hogy soha nem írtam, és annyira megijesztettem őket. Ó, micsoda disznó vagyok – ismételte meg hirtelen elpirulva. - No, küldd el Gavrilát borért! Oké, elég! - ő mondta…
A hozzátartozók leveleiben volt egy Bagration herceghez írt ajánlólevél is, amelyet Anna Mihajlovna tanácsára az idős grófnő ismerősein keresztül eljuttatott és elküldött fiának, kérve, hogy rendeltetésszerűen vegye le. és használd.
- Ez hülyeség! Nagyon szükségem van rá - mondta Rosztov, és az asztal alá dobta a levelet.
- Miért hagytad ott? – kérdezte Boris.
- Micsoda ajánlólevél, az ördög van a levelemben!
- Mi a fene van a levélben? - mondta Boris felemelve és elolvasva a feliratot. Ez a levél nagyon fontos számodra.
„Nincs szükségem semmire, és nem leszek adjutánsa senkinek.
- Honnan? – kérdezte Boris.
- Lackey pozíció!

A fázis felületi rétegének szerkezeti jellemzői.

Egy vagy több molekularéteget tartalmazó köztes fázis

Sajátosságok:

– A tiszta anyag térfogatán belül minden intermolekuláris kölcsönhatási erő egyensúlyban van

– A felületi molekulákra ható összes erő eredője a folyadék belsejébe irányul

– A felszíni jelenségek elhanyagolhatóak, ha a testtömeg és a felület aránya a testtömeg javára alakul

– A felületi jelenségek akkor nyernek jelentőséget, ha az anyag töredezett állapotban van, vagy a legvékonyabb réteg (film) formájában van.

1 cm 3 nyíl 10 -7, S = 6000 m 2

1 mm-es vér nyíl 4-5 millió eritrocita; 1l nyíl> 30 mlr cellák, S = 1000 m 2

S alveolusok = 800 -1000 m 2; S májkapillárisok = 600 m 2

Gibbs felületi energia

σ– felületi feszültség

Gibbs energiacsökkentés:

A felület csökkentésével (durva részecskék)

A felületi feszültség csökkentésével (szorpció)

403)felületi feszültség

Felületegység létrehozására végzett munka

Mértékegységek J / m 2

A folyadék felületét határoló vonal egységnyi hosszára ható erő, amely a felület csökkenésének irányába irányul

Egységek N/m2

A felületi feszültség függése az anyagok természetétől, hőmérséklettől és nyomástól.

A folyadékok felületi feszültsége a hőmérséklet emelkedésével csökken, és a kritikus hőmérséklet közelében nullává válik. A nyomás növekedésével a folyadék-gáz határfelületen a felületi feszültség csökken, mivel a gázfázisban a molekulák koncentrációja nő, az erő pedig csökken. Az oldott anyagok növelhetik, csökkenthetik és gyakorlatilag befolyásolhatják a folyadékok gyakorlati feszültségét. A folyadék-folyadék határfelület felületi feszültsége a szomszédos fázisok természetétől függ. Minél nagyobb, annál kisebb a különböző molekulák közötti molekuláris kölcsönhatás ereje.

Folyadék felületi feszültségének mérési módszerei.

A gyűrű leszakításának módja a folyadék felszínéről

Módszer a kapillárisból kiáramló tesztfolyadék bizonyos térfogatú cseppek számának megszámlálására (stalagmometriás)

Módszer a légbuboréknak a folyadékba merített kapillárisról való leválasztásához szükséges nyomás meghatározására (Rehbinder-módszer)

Módszer egy olyan folyadék emelkedési magasságának mérésére egy kapillárisban, amelynek falát jól nedvesíti

Az oldott anyag eloszlása ​​a felületi réteg és a fázis térfogata között.

elméletileg az oldott anyag felületi réteg és a fázis térfogata közötti eloszlásának három esete képzelhető el: 1) a felső rétegben az oldott anyag koncentrációja nagyobb, mint a fázis térfogatában. a fázisok térfogatában 3) az oldott anyag koncentrációja a felső rétegben megegyezik a fázisok térfogatával.

Az oldott anyagok osztályozása a folyadék (víz) felületi feszültségére gyakorolt ​​hatásuk szerint.

1) kisebb feszültségben oldva p-la. Alkoholok, neked 2) az oldott tartalom kis mértékben növeli a nátriumtartalmat. Inorg neked, bázisok, sók. Szacharóz.

Gibbs-egyenlet az oldott anyagok adszorpciójának jellemzésére. Egyenletelemzés.

Г=-(C/RT)*(∆σ/∆C). Az adszorpció G-értéke az oldat felületén. ∆σ/∆C-pov aktivitás in-va Elemzés: ∆σ/∆C=0, Г=0. Ez az NVD. ∆σ/∆C>0, Г<0-поверхностно инактивные в-ва. ∆σ/∆C<0, Г>0-felületaktív anyag.

A felületaktív anyagok molekulaszerkezete és tulajdonságai.

sv-va: Korlátozott oldhatóság

Alacsonyabb felületi feszültségük van, mint a folyadékoknak

Drámaian megváltoztatja a folyadék felületi tulajdonságait

Szerkezet: Amfifil - a molekula különböző részeit az oldószerhez való eltérő kapcsolat jellemzi

Hidrofób tulajdonságok: szénhidrogén gyök

Hidrofil tulajdonságok: OH, NH 2, SO 3 H

A felületaktív anyagok osztályozása, példák.

Molekuláris vagy nemionos - alkoholok, epe, fehérjék

Ionos anionos - szappanok, szulfonsavak és sóik, karbonsavak

Ionos kationos - szerves nitrogéntartalmú bázisok és sóik

A felületaktív anyagok természetének hatása felületi aktivitásukra. Duclos-Traube szabály.

A lánc megnyúlása egy gyök által - CH 2 - 3,2-szeresére növeli a zsírsavak adszorbeáló képességét

Csak híg oldatokhoz és szobahőmérséklethez közeli hőmérsékleten alkalmazható, mert a deszorpció a hőmérséklet emelkedésével növekszik

felszíni aktivitás, az anyag azon képessége, hogy az adszorpció során a határfelületen csökkenti a felületi feszültséget (felületi feszültség). Adszorpció G in-va és az általa okozott felületi feszültség s csökkenés a koncentrációhoz kapcsolódik Val vel in-va abban a fázisban, amelyből az anyag adszorbeálódik a határfelületi felületre, a Gibbs-egyenlet (1876): ahol R- gázállandó, T-abs. hőmérséklet (lásd Adszorpció). Derivált méri az anyag azon képességét, hogy csökkenti a felületi feszültséget egy adott határfelületi határon, és más néven. felszíni aktivitás. G-vel jelölve (J. Gibbs tiszteletére), J m/mol-ban (gibbs) mérve.

Felületaktív anyagok (felületaktív anyagok), olyan anyagok, amelyek adszorpciója egy folyadékból a határfelületen egy másik fázissal (folyékony, szilárd vagy gáznemű) egy átlagos. a felületi feszültség csökkentése (lásd Felületi aktivitás). A legáltalánosabb és legpraktikusabb esetben az adszorbeált felületaktív molekulák (ionok) amfifil szerkezetűek, azaz egy poláris csoportból és egy nem poláris szénhidrogén gyökből (amfifil molekulák) állnak. A nem poláris fázishoz (gáz, szénhidrogén folyadék, szilárd test nem poláris felülete) viszonyított felületi aktivitást egy szénhidrogén gyök birtokolja, amely kiszorul a poláris közegből. A felületaktív anyagok vizes oldatában a levegő határán egy adszorpciós monomolekuláris réteg képződik levegő felé orientált szénhidrogén gyökökkel. Telítődése során a felületaktív anyag molekulái (ionjai) a felületi rétegben kondenzálva a felületre merőlegesen helyezkednek el (normál orientáció).

A felületaktív anyagok koncentrációja az adszorpciós rétegben több nagyságrenddel magasabb, mint a folyadék tömegében, ezért a felületaktív anyagok még elhanyagolhatóan kis víztartalom (0,01-0,1 tömeg%) esetén is csökkenthetik a víz felületi feszültségét a határ levegővel 72,8 - 10 -3 - 25 10 -3 J/m 2, azaz. csaknem a szénhidrogén folyadékok felületi feszültségéig. Hasonló jelenség játszódik le a felületaktív anyag - folyadék szénhidrogén vizes oldatának határán, amely megteremti az emulziók képződésének előfeltételeit.

Az oldatban lévő felületaktív anyagok állapotától függően feltételesen megkülönböztetik a valóban oldható (molekulárisan diszpergált) és a kolloid felületaktív anyagokat. Az ilyen felosztás feltétele, hogy ugyanaz a felületaktív anyag mindkét csoportba tartozzon, a körülményektől és a kémiai összetételtől függően. az oldószer jellege (polaritása). A felületaktív anyagok mindkét csoportja a fázishatárokon adszorbeálódik, azaz oldatban felületi aktivitást mutatnak, míg csak a kolloid felületaktív anyagok mutatnak kolloid (micellás) fázis képződésével kapcsolatos ömlesztett tulajdonságokat. Ezek a felületaktív anyagok csoportjai egy dimenzió nélküli mennyiség értékében különböznek egymástól, amelyet ún. hidrofil-lipofil egyensúly (HLB), és a következő arány határozza meg:

Duclos-Traube szabály- a szerves anyag vizes oldatának felületi aktivitását a molekulájában lévő szénhidrogén gyök hosszával összekötő függőség. E szabály szerint a szénhidrogén gyök hosszának egy СΗ 2 csoporttal történő növekedésével egy anyag felületi aktivitása átlagosan 3,2-szeresére nő.A felületaktivitás a felületaktív anyag molekulák szerkezetétől függ; ez utóbbiak általában egy poláris részből (nagy dipólusmomentumú csoportok) és egy nem poláris részből (alifás vagy aromás gyökök) állnak. A szerves anyagok homológ sorozatának határain belül a vizes oldat felületi feszültségének egy bizonyos szintre történő csökkentéséhez szükséges koncentráció 3-3,5-szeresére csökken a széngyök egy -СΗ 2 -csoportos növekedésével.