Адсорбция на границе жидкость – газ

 

Особенность границы раздела жидкой и газообразной фаз

· на границе раздела фаз нет активных центров, поверхность жидкости гладкая;

· силы взаимодействия со стороны жидкой и газообразной фаз не одинаковы, поэтому силовым полем со стороны газообразной фазы можно пренебречь;

· молекулы адсорбата свободно перемещаются по поверхности адсорбента (жидкости).

В результате адсорбции на поверхности жидкости оказывается то вещество, которое в большей степени будет снижать поверхностное натяжение жидкости.

Адсорбция вещества на поверхности жидкости связана с величиной поверхностного натяжения фундаментальным уравнением Гиббса.

 

Фундаментальное уравнение адсорбции Гиббса

Связь между гиббсовской адсорбцией (Г) растворенного вещества, то есть избытка растворенного вещества в поверхностном слое, и изменением поверхностного натяжения раствора устанавливает фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса, которое для разбавленных растворов неэлектролитов записывается в виде:

. (9.20)

Из адсорбционного уравнения Гиббса следует, что направление процесса, то есть концентрирование вещества в поверхностном слое или, наоборот, переход его в объемную фазу определяется знаком производной dσ /dС.

I. Если dσ /dС< 0, то Г> 0, следовательно концентрация вещества в поверхностном слое больше, чем в объеме (С_S > C_V), данное вещество ПАВ.

II. Если dσ /dС> 0, то Г< 0, следовательно концентрация вещества в поверхностном слое меньше, чем в объеме (С_S < C_V), данное вещество ПИВ.

III. Если dσ /dС=0, то Г=0, следовательно концентрация вещества в поверхностном слое равна концентрации вещества в объеме раствора (С_S = C_V), данное вещество ПИВ (ПНВ).

Свойства поверхностно-активных (ПАВ) и поверхностно-инактивных (ПИВ) веществ

Рис. 9.11. Изотермы поверхностного натяжения: 1, 2 – ПИВ; 3 – ПАВ, 4 – мицеллообразующие ПАВ.

Для водных растворов различают несколько типов изотерм поверхностного натяжения (рис.9.11). 1. Первый тип изотерм поверхностного натяжения образуют поверхностно-инактив-ные вещества (ПИВ), растворение которых слегка повышает (кривая 1, рис.9.11) величину поверхностного натяжения в области больших концентраций. · ПИВ обладают поверхностным натяжением, большим чем поверхностное натяжение чистого растворителя: σ 0 < σ ПИВ;

· ПИВ хорошо растворимы в растворителе и более полярны, чем чистый растворитель;

· ПИВ – электролиты (кислоты, щелочи, соли) и ионизирующиеся вещества, у которых неполярная часть молекулы отсутствует или очень мала (муравьиная и аминоуксусная кислоты).

2. Второй тип изотерм образуют поверхностно – инактивные (неактивные) вещества (ПИВ или ПНВ ), растворение которых практически не изменяет поверхностного натяжения растворителя (кривая 2, рис.9.11), такие вещества равномерно распределяются между поверхностным слоем и объемом раствора – это сахара, молекулы которых не диссоциируют на ионы и содержат большое количество полярных групп (фруктоза, сахароза, глюкоза).

 

3. Третий тип изотерм образуют поверхностно-активные вещества ( ПАВ ), снижающие при растворении поверхностное натяжение (кривая 3, рис.9.11).

· ПАВ обладают поверхностным натяжением меньшим, чем поверхностное натяжение чистого растворителя: σ ₀ > σ _ПАВ.;

· ПАВ сравнительно малорастворимы;

· ПАВ менее полярны, чем растворитель;

· ПАВ – органические соединения, имеющие полярные функциональные группы. Молекулы ПАВ имеют дифильное строение, то есть состоят из гидрофильной (полярная группа) и гидрофобной (углеводородная цепь, радикал) группировок. В качестве полярных групп могут выступать: -OH, -COOH, -CNS, -NH₂,, -NO, -CHO, -SO₂H и др.

 

4. Четвертый тип изотерм (кривая 4, рис.9.11) образуют мицеллообразующие (коллоидные) ПАВ. Их молекулы содержат большой гидрофобный радикал и сильно гидратирующуюся полярную группу. В растворах таких соединений при некоторой небольшой концентрации, называемой критической концентрацией мицеллообразования (ККМ), самопроизвольно образуются агрегаты из ориентированных молекул – мицеллы. Мицеллы почти не снижают поверхностного натяжения раствора, которое определяется, главным образом, индивидуальными молекулами ПАВ. Этим объясняется резкое понижение в области концентраций до ККМ и почти постоянная величина при мицеллообразовании.

 

Предыдущая15161718192021222324252627282930Следующая

Поделиться:

Популярное:

1. II. Проектирование газоснабжения города
2. II.1.3.1.Определение годового расхода газа на коммунально-бытовые нужды
3. II.4 Гидравлические режимы работы газопроводов
4. II.4.1 Гидравлический расчет кольцевых газовых сетей высокого давления
5. IV.5. РАСЧЕТ ИНЖЕКЦИОННОЙ ГАЗОВОЙ ГОРЕЛКИ
6. АВТОМАТИЗАЦИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
7. Автоматический магазин для подачи рулонных и полосовых кромочных материалов с держателем для рулонов
8. Адсорбция растворенных веществ на твердых адсорбентах
9. АДСОРБЦИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ НА ПОВЕРХНОСТИ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ
10. Анализ состава, структуры и движения персонала ООО «Газпром трасгаз Сургут»
11. Бегазы-дандыбаевская культура