Сделай Сам Свою Работу на 5

Адсорбционные равновесия на подвижных границах раздела фаз.

Темы 13-14. Физико-химия поверхностных явлений, дисперсных систем и растворов ВМС.

Физико-химия поверхностных явлений

К поверхностным явлениям относятся процессы, происходящие на границе раздела фаз; они обусловлены особенностями состава и структуры поверхностей.

На поверхности раздела не скомпенсированы силы, действующие на молекулу. Таким образом, молекулы на поверхности обладают избыточной потенциальной энергией ‑ возникает избыточная поверхностная энергия Гиббса, которая пропорциональна площади раздела фаз S и определяется уравнением: GS = s*S.

В этом уравнение s - коэффициент поверхностного натяжения (часто называют поверхностное натяжение), т.е. работа образования единицы поверхности.

Сыворотка крови человека σ, 46,0 – 47,0 мДж/м2

Уменьшение свободной поверхностной энергии возможно за счет уменьшения площади поверхности раздела фаз, или за счет уменьшения величины поверхностного натяжения в результате самопроизвольного перераспределения молекул компонента между объемом фазы и поверхностью раздела.

Сорбцией называется самопроизвольный гетерогенный процесс поглощения вещества из окружающей среды жидкой или твердой фазой.

Вещество, которое поглощает, называется сорбентом.

Вещество, которое поглощается, называется сорбатом.

Различают два вида поглощения: адсорбцию и абсорбцию.

Адсорбция – самопроизвольный процесс увеличения концентрации вещества на границе раздела фаз. Соответствующие компоненты системы называются адсорбентом и адсорбатом.

Абсорбция – поглощение вещества всем объемом сорбента. Соответствующие компоненты системы называются абсорбентом и абсорбатом. Примером абсорбции является закон Генри: (растворимость газов в жидкости прямо пропорциональна его парциальному давлению над жидкостью).

Обратный процесс во всех случаях принято называть десорбцией.

Границы раздела фаз газ-жидкость и жидкость-жидкость принято называть подвижными, а газ – твердое тело, твердое тело- твердое тело – неподвижными.



Адсорбционные равновесия на подвижных границах раздела фаз.

Способность растворенных веществ изменять поверхностное натяжение растворителя называется поверхностной активностью.

Вещества уменьшающие поверхностное натяжение растворителя называются поверхностно-активными веществами (ПАВ) – спирты, органические карбоновые и сульфокислоты, белки.

Если растворенное вещество незначительно повышает поверхностное натяжение, то это поверхностно-инактивное вещество (ПИВ) – неорганические соли, кислоты и основания.

Если растворенное вещество не изменяет поверхностное натяжение, то это поверхностно-неактивное вещество (ПНВ) – сахароза, глицин.

Изменение поверхностного натяжения в зависимости от концентрации растворенного вещества.

Правило Дюкло-Траубе.

Поверхностная активность веществ одного и того же гомологического ряда возрастает примерно в 3 раза при увеличении углеродной цепи на одну метиленовую (-СН2-) группу. Так, при переходе от уксусной (СН3СООН) к масляной (С3Н7СООН) кислоте поверхностная активность увеличивается в 9 раз, к валериановой (С4Н9СООН) – в 27. Следовательно, чем больше гидрофобная составляющая ПАВ, тем быстрее будет убывать поверхностное натяжение.

Количественной мерой адсорбции служит величина адсорбции Г (гамма). Связь между величиной адсорбции, концентрацией растворенного вещества и поверхностным натяжением (поверхностной активностью ) устанавливается уравнением Гиббса: , где Г - адсорбция моль/м2, - поверхностная активность, С – концентрация растворенного вещества, моль/л, R – универсальная газовая постоянная, Дж/моль*К, Т – абсолютная температура, К.

 
 

Как следует из уравнения Гиббса, адсорбция зависит от поверхностной активности. Последняя изменятся в гомологических рядах согласно правилу Дюкло-Траубе. Следовательно, чем больше длина цепи, тем больше адсорбция.

Величина адсорбции зависит от природы соприкасающихся фаз, природы и концентрации растворенного вещества. С увеличением концентрации ПАВ величина адсорбции сначала резко возрастает, но затем дальнейшее увеличение концентрации ПАВ вызывает незначительное увеличение и, в конце концов, величина адсорбции перестает зависеть от концентрации.

 

Величина Гmax называется предельной адсорбцией, она соответствует образованию насыщенного (мономолекулярного) адсорбционного слоя. Величина адсорбции уменьшается при увеличении температуры, что обусловлено усилением интенсивности теплового движения молекул и разупорядочиванием структуры поверхностного слоя.



©2015- 2018 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.