Rregulli i Traubes, interpretimi i tij dhe shembuj ilustrues. Rregulli Duclos-Traube. Ekuacioni i përgjithësuar i teorisë së Dubinin për mbushjen vëllimore të mikroporeve, raste të veçanta të këtij ekuacioni
Ky rregull funksionon në tretësirat e serisë homologe të surfaktantëve dhe është formuluar si më poshtë:
Me një rritje të gjatësisë së radikalit hidrokarbur me një grup CH 2 , aktiviteti sipërfaqësor rritet në serinë homologe me 3 - 3,5 herë.
Le ta ilustrojmë këtë rregull grafikisht:
Fig.2.21. Izotermat e tensionit sipërfaqësor (a) dhe adsorbimit (b) të tretësirave të surfaktantëve të së njëjtës seri homologe (1,2,3 - numri i grupeve -CH 2 - në radikal hidrokarbure)
Vini re se vlera G ∞ për një seri homologe mbetet të përhershme. Kjo shpjegohet me faktin se kapaciteti i monoshtresës në këtë rast varet vetëm nga zona e zënë nga molekula surfaktant në këtë shtresë. Në serinë e acideve karboksilike, alkoolet, kjo zonë përcaktohet nga madhësia e grupit polar, e cila është e njëjtë për të gjithë serinë e surfaktantëve.
Ky rregull respektohet për surfaktantët vërtetë të tretshëm. Sepse Aktiviteti sipërfaqësor përcaktohet për sisteme pafundësisht të holluara, është e lehtë të shpjegohet varësia e tij nga gjatësia e radikalit hidrokarbur. Sa më i gjatë të jetë radikali, aq më e fortë molekula surfaktant shtyhet jashtë tretësirës ujore, sepse inkorporimi i një radikali në ujë rrit ΔG, dhe procesi i daljes së molekulave në sipërfaqe është energjikisht shumë i favorshëm.
ekuacioni Shishkovsky ( * )
Për rastin e adsorbimit të molekulave të surfaktantit në kufirin e fazës, mund të përdoren të dy ekuacionet e propozuara të adsorbimit në një sipërfaqe homogjene. Le t'i krahasojmë ato me njëri-tjetrin:
=
(2.56)
Ndani variablat dhe integroni këto ekuacione:
,
(2.57)
, (2.58)
Meqenëse në tretësirat surfaktant, për shkak të aktivitetit të tyre të lartë sipërfaqësor, vlerat e adsorbimit absolut A pothuajse e barabartë me adsorbimin e tepërt G, kështu që ekuacioni që rezulton mund të shkruhet në formën:. (2.59)
Ekuacioni që rezulton quhet ekuacionet e Shishkovskit. Fillimisht, ai u nxor në mënyrë empirike nga ai për të përshkruar varësinë e tensionit sipërfaqësor nga përqendrimi i surfaktantit:
Ekuacioni (2.60) përfshin koeficientët B dhe A, kuptimi fizik i të cilëve është i dukshëm nga ekuacioni i derivuar i mësipërm (2.59).
Marrëdhënia midis tensionit sipërfaqësor dhe adsorbimit mund të gjurmohet në ekuacion Frumkin (*) :
, (2.61)
nga ku del se për të njëjtin adsorbim, të gjithë homologët e zvogëlojnë tensionin sipërfaqësor me të njëjtën vlerë ∆σ.
Dallimi në aktivitetin sipërfaqësor në serinë homologe të surfaktantëve është për shkak të vetive të tyre të ndryshme të absorbimit, d.m.th. e njëjta vlerë e G arrihet për surfaktantët me zinxhir të shkurtër në C dukshëm më të lartë se sa për surfaktantët me zinxhir të gjatë. Por nëse përqendrimet e homologëve janë të tilla që përthithjet e tyre janë të njëjta, atëherë ato ulin σ me të njëjtën sasi.
Përcaktimi eksperimental i dimensioneve gjeometrike të një molekule surfaktant
Le të tregojmë se, duke ditur vlerën e kapacitetit të një shtrese, ne mund të llogarisim S o- zona e zënë nga grupi polar dhe δ - gjatësia e radikalit hidrokarbur të molekulës së surfaktantit. Të dhënat e llogaritura mund të krahasohen me metoda të tjera të përcaktuara në mënyrë të pavarur.
,
Zona e zënë nga grupi polar 
(2.62)
Vëllimi i zënë nga një molekulë V 1 = δ S o (2.63)
Masa molare e një shtrese të vetme mund të përcaktohet me formulën:
M=ρ δS o N a , (2.64)
ku ρ është densiteti i surfaktantit, N a është numri i Avogadros (*) . Dhe që nga ajo kohë
S o *N a \u003d 1 / G ∞, atëherë gjatësia e radikalit hidrokarbur mund të përcaktohet bazuar në ekuacionin:
. (2.65)
Kontrollet e shumta eksperimentale të ekuacionit që rezulton treguan përputhje të mirë midis vlerave të δ të llogaritura nga ekuacioni i mësipërm dhe të matura me metoda të tjera.
Karakteristikat e strukturës së shtresës sipërfaqësore të fazës.
Faza e ndërmjetme që përmban një ose më shumë shtresa molekulare
Veçoritë:
– Brenda vëllimit të një lënde të pastër, të gjitha forcat e bashkëveprimit ndërmolekular janë të balancuara
– Rezultantja e të gjitha forcave që veprojnë në molekulat sipërfaqësore drejtohet brenda lëngut
– Dukuritë sipërfaqësore janë të papërfillshme nëse raporti ndërmjet masës trupore dhe sipërfaqes është në favor të masës trupore.
- Dukuritë sipërfaqësore marrin rëndësi kur substanca është në gjendje të fragmentuar ose në formën e shtresës më të hollë (filmit)
1 cm 3 shigjeta 10 -7, S = 6000 m 2
1 mm shigjetë gjaku 4 - 5 milionë eritrocite; 1l shigjetë> 30 mlr qeliza, S = 1000 m 2
S alveola = 800 -1000 m 2; Kapilarët e mëlçisë S = 600 m 2
Energjia sipërfaqësore e Gibbs-it
σ– tensioni sipërfaqësor
Reduktimi i energjisë Gibbs:
Duke zvogëluar sipërfaqen (grimcat e trashë)
Duke ulur tensionin sipërfaqësor (sorbimi)
403)tensioni sipërfaqësor
Puna e kryer për të krijuar një njësi sipërfaqeje
Njësitë J / m 2
Forca që vepron për njësi të gjatësisë së një linje që kufizon sipërfaqen e një lëngu dhe e drejtuar në drejtim të zvogëlimit të kësaj sipërfaqeje
Njësitë N/m2
Varësia e tensionit sipërfaqësor nga natyra e substancave, temperatura dhe presioni.
Tensioni sipërfaqësor i lëngjeve zvogëlohet me rritjen e temperaturës dhe bëhet zero afër temperaturës kritike. Me rritjen e presionit, tensioni sipërfaqësor në ndërfaqen lëng-gaz zvogëlohet, sepse përqendrimi i molekulave në fazën e gazit rritet dhe forca zvogëlohet. Substancat e tretura mund të rriten, ulen dhe praktikisht të ndikojnë në tensionin praktik të lëngjeve. Tensioni sipërfaqësor në ndërfaqen lëng-lëng varet nga natyra e fazave ngjitur. Sa më e madhe, aq më e vogël është forca e bashkëveprimit molekular ndërmjet molekulave të ndryshme.
Metodat për matjen e tensionit sipërfaqësor të një lëngu.
Metoda e shkëputjes së unazës nga sipërfaqja e lëngut
Metoda për numërimin e numrit të pikave të një vëllimi të caktuar të lëngut të provës që rrjedh nga kapilari (stalagmometrik)
Metoda për përcaktimin e presionit të nevojshëm për të shkëputur një flluskë ajri nga një kapilar i zhytur në një lëng (metoda Rehbinder)
Metoda për matjen e lartësisë së ngritjes së një lëngu në një kapilar, muret e të cilit lagen mirë prej tij
Shpërndarja e substancës së tretur ndërmjet shtresës sipërfaqësore dhe vëllimit të fazës.
teorikisht, është e mundur të imagjinohen tre raste të shpërndarjes së substancës së tretur midis shtresës sipërfaqësore dhe vëllimit të fazës: 1) përqendrimi i substancës së tretur në shtresën sipërfaqësore është më i madh se në vëllimin e fazës 2) përqendrimi i substancës së tretur në shtresën sipërfaqësore është më i vogël se në vëllimin e fazave.
Klasifikimi i substancave të tretura sipas ndikimit të tyre në tensionin sipërfaqësor të një lëngu (uji).
klasifikimi 1) i tretur në tension më të ulët p-la. Alkoolet, për ju 2) përmbajtja e tretur rrit pak përmbajtjen e natriumit. Inorg për ju, bazat, kripërat. Saharoza.
Ekuacioni Gibbs për karakterizimin e përthithjes së substancave të tretura. Analiza e ekuacioneve.
Г=-(C/RT)*(∆σ/∆C). G-vlera e adsorbimit në sipërfaqen e tretësirës. Aktiviteti Δσ/∆C-pov in-va Analiza: ∆σ/∆C=0, Г=0. Kjo është NVD. ∆σ/∆C>0, G<0-поверхностно инактивные в-ва. ∆σ/∆C<0, Г>0-surfaktant.
Struktura molekulare dhe vetitë e surfaktantëve.
sv-va: Tretshmëri e kufizuar
Kanë tension sipërfaqësor më të ulët se lëngjet
Ndryshoni në mënyrë dramatike vetitë e sipërfaqes së lëngut
Struktura: Amfifilike - pjesë të ndryshme të molekulës karakterizohen nga një marrëdhënie e ndryshme me tretësin
Vetitë hidrofobike: radikal hidrokarbure
Vetitë hidrofilike: OH, NH 2, SO 3 H
Klasifikimi i surfaktantëve, shembuj.
Molekulare ose jo-jonike - alkoole, biliare, proteina
Anionik jonik - sapunët, acidet sulfonike dhe kripërat e tyre, acidet karboksilike
Bazat jonike kationike - organike që përmbajnë azot dhe kripërat e tyre
Ndikimi i natyrës së surfaktantëve në aktivitetin e tyre sipërfaqësor. Rregulli Duclos-Traube.
Zgjatja e zinxhirit nga një radikal - CH 2 - rrit aftësinë e acideve yndyrore për t'u absorbuar me 3.2 herë
Zbatohet vetëm për solucione të holluara dhe për temperatura afër temperaturës së dhomës, sepse desorbimi rritet me rritjen e temperaturës
Lexoni:
|
Siç është vërejtur tashmë, molekulat e substancave aktive sipërfaqësore (surfaktantët) të afta të absorbohen në ndërfaqen tretësirë-gaz duhet të jenë amfifile, d.m.th., të kenë pjesë polare dhe jopolare.
Pjesa polare e molekulave të surfaktantit mund të jetë grupe me një moment dipol mjaftueshëm të madh: -СООН, - ОН, -NH 2, - SH, -CN, -NO 2 .-СNS,
CHO, -SO 3 N.
Pjesa jopolare e molekulës së surfaktantit është zakonisht radikale alifatike ose aromatike. Gjatësia e radikalit hidrokarbur ndikon fuqishëm në aktivitetin sipërfaqësor të molekulës.
Duclos dhe më pas Traube, duke studiuar tensionin sipërfaqësor të tretësirave ujore të serisë homologe të acideve yndyrore të ngopura, zbuluan se aktiviteti sipërfaqësor i këtyre substancave në ndërfaqen tretësirë-ajër është më i madh, aq më i gjatë është radikali i hidrokarbureve. Për më tepër, kur radikali hidrokarbur zgjatet me një grup - CH 2 -, aktiviteti sipërfaqësor rritet me 3-3,5 herë (3,2 herë mesatarisht). Ky pozicion u bë i njohur si Rregulli Duclos-Traube .
Një formulim tjetër i tij zbret në sa vijon: ndërsa zinxhiri i acideve yndyrore rritet në mënyrë eksponenciale, aktiviteti sipërfaqësor rritet në mënyrë eksponenciale.
Cila është arsyeja (kuptimi fizik) i një varësie të tillë, të krijuar fillimisht nga Duclos, dhe më pas, në një formë më të përgjithshme, nga Traube? Ai qëndron në faktin se me një rritje të gjatësisë së zinxhirit, tretshmëria e acidit yndyror zvogëlohet dhe, në këtë mënyrë, rritet tendenca e molekulave të tij për të lëvizur nga vëllimi në shtresën sipërfaqësore. Për shembull, acidi butirik është i përzier me ujin në të gjitha aspektet, acidi valerik jep vetëm një zgjidhje 4%, të gjitha acidet yndyrore të tjera, me një peshë molekulare më të lartë, janë edhe më pak të tretshëm në ujë.
Rregulli Duclos-Traube, siç u konstatua më vonë, vërehet jo vetëm për acidet yndyrore, por edhe për surfaktantët e tjerë që formojnë seri homologe, alkoole, amina etj. Arsyetimi i tij teorik (termodinamik) është dhënë nga Langmuir.
Kur një surfaktant futet në ujë, zinxhirët hidrokarbure praktikisht johidratues i shtyjnë molekulat e ujit, duke u përfshirë në strukturën e tij. Për të arritur këtë, duhet të punohet kundër forcave molekulare, pasi ndërveprimi ndërmjet molekulave të ujit është shumë më i madh sesa ndërmjet molekulave të ujit dhe molekulave të surfaktantit. Procesi i kundërt - lëshimi i molekulave surfaktant në sipërfaqen ndërfaqesore me orientimin e zinxhirëve hidrokarbure në fazën jopolare të gazit - ndodh spontanisht me një ulje të energjisë Gibbs të sistemit dhe "fitimin" e punës së adsorbimit. Sa më i gjatë të jetë radikali i hidrokarbureve, aq më i madh është numri i molekulave të ujit që ndahet dhe aq më e madhe është tendenca e molekulave të surfaktantit për të dalë në sipërfaqe, d.m.th. aq më i madh është adsorbimi i tyre dhe puna e adsorbimit. Puna e adsorbimit kur zinxhiri zgjatet nga një lidhje - CH 2 - rritet me të njëjtën vlerë, gjë që çon në një rritje të konstantës së ekuilibrit të adsorbimit (koeficienti i adsorbimit K) me të njëjtin numër herë (3.2 herë në 20 ° C). Kjo, nga ana tjetër, çon në një rritje të aktivitetit sipërfaqësor me ~ 3.2 herë.
Duhet theksuar se me këtë formulim, rregulli Duclos-Traube respektohet vetëm për tretësirat ujore dhe për temperaturat afër temperaturës së dhomës.
Për tretësirat e të njëjtëve surfaktantë në tretës jopolarë, rregulli Duclos-Traube është i kundërt: me një rritje të gjatësisë së radikalit hidrokarbur, tretshmëria e surfaktantëve rritet dhe ata tentojnë të kalojnë nga shtresa sipërfaqësore në tretësirë.
Me më shumë temperaturat e larta faktori mesatar 3,2 zvogëlohet, duke u prirur drejt unitetit në kufi: me rritjen e temperaturës, aktiviteti sipërfaqësor zvogëlohet si rezultat i desorbimit molekular dhe diferenca midis aktivitetit sipërfaqësor të anëtarëve të serisë homologe zbutet.
1. Përgatitni tretësira 0,2, 0,1 0,05, 0,025 dhe 0,0125 M të tre alkooleve (ose acideve organike) një seri homologe.
2. Përcaktoni vlerat e tensionit të tyre sipërfaqësor duke përdorur pajisjen dhe metodën Rebinder, shkruani rezultatet dhe llogaritjet në tabelën 3.6
3. Paraqitni në një grafik izotermat e tensionit sipërfaqësor të të gjitha tretësirave të surfaktantëve që keni përdorur të së njëjtës seri homologe.
4. Nga grafiku njehsoni aktivitetet sipërfaqësore Ds/DC të të gjitha tretësirave për të gjitha përqendrimet nga parcelat lineare fillestare.
5. Njehsoni raportin e aktiviteteve sipërfaqësore të fqinjëve më të afërt të serisë homologe.
6. Bëni një përfundim në lidhje me realizueshmërinë e rregullit Duclos-Traube.
Tabela 3.6.
| Zgjidhjet | ME, mol/l | P \u003d h 2 - h 1 | s, ditë/cm | Ds/DC |
| 0 | P o = | s o = | ||
| 0,0125 | ||||
| 0,025 | ||||
| 0,05 | ||||
| 0,1 | ||||
| 0,2 | ||||
| 0,0125 | ||||
| 0,025 | ||||
| 0,05 | ||||
| 0,1 | ||||
| 0,2 | ||||
| 0,0125 | ||||
| 0,025 | ||||
| 0,05 | ||||
| 0,1 | ||||
| 0,2 |
PYETJE PËR KONTROLLIN:
Para se të bëni punë:
1. Formuloni qëllimin e punës.
2. Përshkruani procedurën e matjes për përcaktimin e tensionit sipërfaqësor me metodën Rehbinder.
3. Na tregoni procedurën për përcaktimin e aktivitetit sipërfaqësor të tretësirave të surfaktantëve dhe llogaritjen e përthithjes sipas Gibbs.
4. Shpjegoni procedurën dhe llogaritjet për kontrollin e fizibilitetit të rregullit Duclos-Traube.
Për të mbrojtur punën tuaj:
1. Tensioni sipërfaqësor është ...
2. Përcaktoni faktorët që ndikojnë në tensionin sipërfaqësor të lëngjeve.
3. A ka ndryshim në tensionin sipërfaqësor të ujit të butë dhe të fortë, mostrat e të cilit janë në të njëjtën temperaturë? Arsyetoni përgjigjen tuaj.
4. Shpjegoni ndryshimin midis termave “përthithje” dhe “përthithje”. Jepni shembuj të përthithjes dhe përthithjes.
5. Vizatoni grafikët e varësisë së adsorbimit nga përqendrimi i një surfaktant në temperaturat T 1 dhe T 2, duke pasur parasysh se T 2< Т 1.
6. Vizatoni grafikët e varësisë së tensionit sipërfaqësor nga përqendrimi i një surfaktant në temperaturat T 1 dhe T 2, duke pasur parasysh se T 2 > T 1.
7. Përcaktoni sipërfaqen për molekulë të anilinës C 6 H 5 NH 2 në kufirin e saj me ajrin, nëse adsorbimi kufizues i anilinës është G ¥ = 6.0 10 -9 kmol / m 2.
8. Jepni një shembull të një procesi në të cilin tensioni sipërfaqësor i ujit bëhet zero.
9. Nga diapazoni i komponimeve më poshtë, zgjidhni ato që rrisin tensionin sipërfaqësor të ujit: NaOH, NH 4 OH, C 6 H 5 NH 2, CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH, CH 3 -CH 2 ONa, KCNS
10. Sa të ndryshme janë aktivitetet sipërfaqësore të alkooleve etil (CH 3 -CH 2 OH) dhe butil (CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 OH) me përqendrim të njëjtë (në përqendrime të ulëta).
11. Cili nga komponimet e mëposhtme do të ketë vlerën më të lartë të absorbimit në të njëjtin përqendrim: HCOOH, CH 3 -COOH ose CH 3 -CH 2 -COOH? Arsyetoni përgjigjen tuaj.
KROMATOGRAFIA E GAZIT
Metoda kromatografike për ndarjen e një përzierje substancash është që substancat që përbëjnë përzierjen lëvizin së bashku me një gaz mbartës jo-sorbues përgjatë sipërfaqes së sorbentit ( faza stacionare), dhe proceset e thithjes dhe desorbimit të këtyre substancave ndodhin vazhdimisht. Faza e palëvizshme vendoset në formën e një gryke në një tub të quajtur kolonë kromatografike, nëpër të cilin duhet të kalojnë të gjitha substancat e pranuara, pas së cilës ato regjistrohen në dalje të kolonës nga një detektor kromatografik. Lëvizja e substancave përgjatë kolonës ndodh vetëm së bashku me rrjedhën e gazit bartës, ndërsa në gjendje të sorbuar ato nuk lëvizin në drejtim. Prandaj, sa më e gjatë të jetë "jeta" mesatare e molekulave të një substance individuale në gjendjen e përthithur, aq më e ulët është shpejtësia mesatare e tyre përgjatë kolonës. Figura 3.1 tregon kromatogramin e regjistruar nga detektori për një përzierje prej katër substancash.
Oriz. 4.1 Kromatograma tipike e një përzierjeje prej katër substancash.
Shigjeta në figurën 4.1 tregon momentin e hyrjes së përzierjes në rrjedhën e gazit bartës në hyrjen e kolonës. Koha totale që substanca të kalojë nëpër kolonë ( koha e mbajtjes ) t u është shuma e kohës së lëvizjes me gazin bartës t0 dhe koha totale e kaluar në gjendjen e absorbuar t R (koha e korrigjuar e mbajtjes):
t u = t o + t R 4.1
t 0 është e njëjtë për të gjitha substancat, pasi ato lëvizin përgjatë kolonës së bashku me gazin bartës me shpejtësinë e tij lineare u 0 . Meqenëse mbajtja e substancave në gjendje të përthithur ndodh për shkak të bashkëveprimit të molekulave të substancave që ndahen me molekulat e filmit të lëngshëm (kromatografia ndarëse) ose sipërfaqen e fazës së ngurtë (kromatografia e absorbimit), atëherë t R varet nga natyra e fazës stacionare. Përbërësit e përzierjes, të cilët ndryshojnë në energjinë e ndërveprimit me një fazë të caktuar të palëvizshme, do të kenë vlera të ndryshme të tR. Për shembull, energjia e këtyre ndërveprimeve për derivatet e hidrokarbureve përcaktohet nga gjatësia e zinxhirit hidrokarbur dhe prania e grupeve funksionale, prandaj, vlera e kohës së korrigjuar të mbajtjes t R është karakteristikë cilësore substancën e dhënë në kushte eksperimentale konstante: temperaturë dhe shpejtësia vëllimore e gazit bartës (w ).
E mesme shpejtësia e linjës lëvizja e përbërësit të i-të të përzierjes përgjatë kolonës u i = l/t u , Ku l- gjatësia e kolonës, e përshkruar nga ekuacioni kryesor:
4.2
u 0 - shpejtësia e gazit bartës;
- Koeficienti Henri, d.m.th. koeficienti i shpërndarjes së substancës i-të ndërmjet fazës stacionare dhe të gazit;
C a dhe C janë përkatësisht përqendrimet e substancës në këto faza në ekuilibër;
quhet raporti fazor dhe është i barabartë me raportin e vëllimit V a të fazës stacionare në të cilën ndodh thithja me vëllimin e fazës së lëvizshme (të gazit) në kolonë. V = wt o., w është shpejtësia vëllimore e gazit bartës
.
Për faktin se Г i për substancave të ndryshme përzierjet ndryshojnë nga njëra-tjetra, lëvizja e tyre përgjatë kolonës ndodh me shpejtësi mesatare të ndryshme, gjë që çon në ndarjen e tyre. Substancat jo thithëse, si dhe gazi mbartës, kalojnë të gjithë gjatësinë e kolonës në kohën t 0 . Kështu,
, 4.З
ato. 
, 4.4
Ku
, 4.5
Duke shumëzuar anën e djathtë dhe të majtë me w, marrim
, 4.6
V R- vëllimi i korrigjuar i mbajtjes , varet vetëm nga vëllimi i fazës stacionare në kolonë dhe koeficienti Henry. Vëllimi relativ i mbajtur i dy përbërësve 1 dhe 2, i cili është i barabartë, nuk varet nga V a, por vetëm nga natyra e substancave dhe temperatura
, 4.7
Kështu, vëllimi relativ i mbajtur është karakteristika cilësore më e riprodhueshme e një substance në krahasim me t u, t R dhe V R.
KIMIA FIZIKE DHE KOLOIDE
Abstrakt i leksioneve për studentët e Fakultetit të Biologjisë të Universitetit Federal Jugor (RSU)
4.1 DUKURITË E SIPËRFAQËSISË DHE ADORBIMI
4.1.2 Adsorbimi në ndërfaqen tretësirë-avull
Në tretësirat e lëngshme, tensioni sipërfaqësor σ është një funksion i përqendrimit të lëndës së tretur. Në fig. 4.1 tregon tre varësi të mundshme të tensionit sipërfaqësor nga përqendrimi i tretësirës (të ashtuquajturat izoterma të tensionit sipërfaqësor). Substancat, shtimi i të cilave në një tretës ul tensionin sipërfaqësor quhen sipërfaqësore aktive(surfaktantë), substanca, shtimi i të cilave rrit ose nuk ndryshon tensionin sipërfaqësor - sipërfaqësore-joaktive(PIAV).
Oriz. 4.1 Izotermat sipërfaqësore Oriz. 4.2 Izotermia e adsorbimit
tensioni i tretësirave të PIAV (1, 2) dhe surfaktantit në ndërfaqen tretësirë-avull
Surfaktant (3)
Një rënie në tensionin sipërfaqësor dhe, rrjedhimisht, energjia sipërfaqësore ndodh si rezultat i adsorbimit të surfaktantit në ndërfaqen lëng-avull, d.m.th. fakti që përqendrimi i surfaktantit në shtresën sipërfaqësore të tretësirës është më i madh se në thellësinë e tretësirës.
Masa sasiore e adsorbimit në ndërfaqen tretësirë-avull është teprica e sipërfaqes G (gama), e barabartë me numrin e moleve të substancës së tretur në shtresën sipërfaqësore. Marrëdhënia sasiore midis adsorbimit (teprica sipërfaqësore) e një lënde të tretur dhe ndryshimi në tensionin sipërfaqësor të tretësirës me rritjen e përqendrimit të tretësirës përcakton Izotermi i adsorbimit të Gibbs:
Grafiku i izotermës së përthithjes së surfaktantit është paraqitur në fig. 4.2. Nga ekuacioni (IV.5) del se drejtimi i procesit - përqendrimi i një lënde në shtresën sipërfaqësore ose, anasjelltas, prania e saj në vëllimin e fazës së lëngshme - përcaktohet me shenjën e derivatit d σ /dС. Vlera negative e këtij derivati korrespondon me akumulimin e substancës në shtresën sipërfaqësore (G > 0), vlera pozitive korrespondon me një përqendrim më të ulët të substancës në shtresën sipërfaqësore në krahasim me përqendrimin e saj në pjesën më të madhe të tretësirës.
Vlera g \u003d -d σ / dС quhet gjithashtu aktiviteti sipërfaqësor i substancës së tretur. Aktiviteti sipërfaqësor i surfaktantëve në një përqendrim të caktuar të C 1 përcaktohet grafikisht duke tërhequr një tangjente ndaj izotermës së tensionit sipërfaqësor në pikën C = C 1 ; në këtë rast, aktiviteti sipërfaqësor është numerikisht i barabartë me tangjentën e pjerrësisë së tangjentes me boshtin e përqendrimit:
Është e lehtë të shihet se me rritjen e përqendrimit, aktiviteti sipërfaqësor i surfaktantëve zvogëlohet. Prandaj, aktiviteti sipërfaqësor i një substance zakonisht përcaktohet në një përqendrim infinitimal të tretësirës; në këtë rast, vlera e tij, e shënuar g o, varet vetëm nga natyra e surfaktantit dhe tretësit. Duke hetuar tensionin sipërfaqësor të tretësirave ujore të substancave organike, Traube dhe Duclos vendosën rregullin e mëposhtëm për serinë homologe të surfaktantëve:
Në çdo seri homologe në përqendrime të ulëta, zgjatja e zinxhirit të karbonit nga një grup CH2 rrit aktivitetin sipërfaqësor me një faktor prej 3-3,5.
Për tretësirat ujore të acideve yndyrore, varësia e tensionit sipërfaqësor nga përqendrimi përshkruhet nga empirike ekuacioni Shishkovsky :
(IV.6a)
Këtu b dhe K janë konstante empirike, dhe vlera e b është e njëjtë për të gjithë serinë homoologjike, dhe vlera e K rritet për çdo anëtar pasues të serisë me 3-3,5 herë.
Oriz. 4.3 Kufizoni orientimin e molekulave të surfaktantit në shtresën sipërfaqësore
Molekulat e shumicës së surfaktantëve kanë një strukturë amfifilike, d.m.th. përmbajnë si një grup polar ashtu edhe një radikal hidrokarbure jopolar. Vendndodhja e molekulave të tilla në shtresën sipërfaqësore është energjikisht më e favorshme me kusht që molekulat të orientohen nga grupi polar në fazën polare (lëng polar), dhe grupi jopolar në fazën jopolare (gaz ose lëng jopolar). Në një përqendrim të ulët të tretësirës, lëvizja termike prish orientimin e molekulave të surfaktantit; me një rritje të përqendrimit, shtresa e adsorbimit është e ngopur dhe një shtresë e molekulave të surfaktantit të orientuar "vertikalisht" formohet në ndërfaqe (Fig. 4.3). Formimi i një shtrese të tillë monomolekulare korrespondon me vlerën minimale të tensionit sipërfaqësor të tretësirës surfaktant dhe vlerën maksimale të adsorbimit G (Fig. 4.1-4.2); me një rritje të mëtejshme të përqendrimit të surfaktantit në tretësirë, tensioni sipërfaqësor dhe adsorbimi nuk ndryshojnë.
E drejta e autorit © S. I. Levchenkov, 1996 - 2005.
Manuali i kimistit 21
Kimia dhe teknologjia kimike
Duclos Traube, rregull
Formuloni rregullin Duclos-Traube dhe shpjegoni kuptimin e tij fizik. Në çfarë strukture të filmave sipërfaqësorë respektohet ky rregull Sa është kthyeshmëria e këtij rregulli
Kuptimi fizik i rregullit Duclos-Traube
Surfaktantët koloidalë shfaqin aktivitet të lartë sipërfaqësor, i cili varet kryesisht nga gjatësia e radikalit hidrokarbur. Një rritje në gjatësinë e radikalit me një grup. -CH2- çon në një rritje të aktivitetit sipërfaqësor me afërsisht 3.2 herë (rregulli Duclos-Traube). Ky rregull respektohet kryesisht për surfaktantët vërtetë të tretshëm. Meqenëse aktiviteti sipërfaqësor përcaktohet nga hollimi i pafund i sistemit, është e lehtë të shpjegohet varësia e tij nga gjatësia e radikalit hidrokarbur. Sa më i gjatë të jetë radikali, aq më e fortë molekula e surfaktantit shtyhet jashtë tretësirës ujore (tretshmëria zvogëlohet).
Shprehja që rezulton për raportin r (n-s) / r (u) pasqyron rregullin Duclos-Traube.
Ky rregull plotësohet vetëm për tretësirat ujore të surfaktantëve. Për tretësirat e surfaktantëve në tretës jopolarë, aktiviteti sipërfaqësor zvogëlohet me një rritje të gjatësisë së radikalit hidrokarbur (përmbysja e rregullit Duclos-Traube).
E gjithë shumëllojshmëria e varësive të tensionit sipërfaqësor nga përqendrimi mund të përfaqësohet me kthesa të tre llojeve (Fig. 43). Surfaktantët karakterizohen nga kthesa të tipit 1. Surfaktantët janë më pak polare se tretësi dhe kanë një tension sipërfaqësor më të ulët se tretësi. Intensiteti i bashkëveprimit të molekulave të tretësit me molekulat e surfaktantëve është më i vogël se ai i molekulave të tretësit me njëra-tjetrën. Në lidhje me ujin, një tretës polar, surfaktantët janë komponime organike që përbëhen nga një radikal hidrokarbur (pjesa hidrofobike ose oleofilike) dhe një grup polar (pjesa hidrofile) e acideve karboksilike, kripërat e tyre, alkoolet, aminet. Kjo strukturë amfifilike e molekulës është shenjë dalluese surfaktant. Zinxhirët hidrokarbure që nuk kanë një moment dipoli të përhershëm janë hidrofobikë, ndërveprojnë me molekulat e ujit më të dobët se me njëri-tjetrin dhe shtyhen në sipërfaqe. Prandaj, substancat organike që nuk kanë një grup polar (për shembull, parafinat, naftenet) janë praktikisht të patretshme në ujë. Grupet polare si -OH, -COOH, -NH etj kanë një afinitet të lartë për ujin, janë të hidratuar mirë dhe prania e një grupi të tillë në molekulë përcakton tretshmërinë e surfaktantit. Kështu, tretshmëria e surfaktantëve në ujë varet nga gjatësia e radikalit hidrokarbur (tretësia zvogëlohet me rritjen e gjatësisë në serinë homologe). Për shembull, acidet karboksilike i - C4 janë pafundësisht të tretshëm në ujë, tretshmëria e acideve C5 - C12 zvogëlohet ndjeshëm me një rritje të numrit të atomeve C, dhe kur gjatësia e zinxhirit hidrokarbur është më shumë se i2, ato janë praktikisht të patretshme. Një rritje në gjatësinë e radikalit hidrokarbur të një molekule surfaktant me një grup CHa çon në një rritje të aktivitetit sipërfaqësor me një faktor prej 3.2-3.5 (ky rregull quhet rregulli Duclos-Traube).
Idetë e Langmuir rreth adsorbimit bëjnë gjithashtu të mundur shpjegimin e rregullit të mirënjohur Duclos-Traube (1878), i cili, ashtu si ekuacioni Shishkovsky, u krijua eksperimentalisht për zgjidhjet e acideve yndyrore më të ulëta. Sipas këtij rregulli, raporti i përqendrimeve të dy homologëve fqinjë, që korrespondojnë me të njëjtin A, është konstant dhe afërsisht i barabartë me 3.2. I njëjti përfundim mund të arrihet bazuar në ekuacionin Shishkovsky. Për homologët e n-të dhe (n + 1)-të nga (4.42) kemi
Ekuacioni (39) përcakton varësinë e aktivitetit të djegies sipërfaqësore nga gjatësia e radikalit të drejtpërdrejtë të hidrokarbureve të ngopur dhe, në thelb, përmban rregullsinë e njohur si rregulli Duclos-Traube. Në të vërtetë, për termin (n + 1) të serisë, ne mund të shkruajmë
Në përputhje me ekuacionin (42), vlera e koeficientit të rregullit Duclos-Trauber p varet nga vlera e rritjes LS. Një rënie në këtë vlerë çon në një ulje të ndryshimit në aktivitetin sipërfaqësor të homologëve dhe anasjelltas.
Sipas Langmuir, rregulli Duclos-Traube mund të justifikohet si më poshtë. Le të supozojmë se trashësia e shtresës sipërfaqësore është e barabartë me O. Atëherë përqendrimi mesatar në këtë shtresë do të jetë Г/0. Dihet nga termodinamika se puna maksimale A që kërkohet për të kompresuar një gaz nga vëllimi Fi në vëllimin Vit mund të përfaqësohet si
Raporti (VI. 37) pasqyron rregullin Duclos-Traube. Është vlerë konstante dhe për tretësirat ujore në 20°C është 3.2. Në temperatura të ndryshme nga 20 °C, konstanta ka vlera të tjera. Aktiviteti sipërfaqësor është gjithashtu proporcional me konstanten e përfshirë në ekuacionin Langmuir (ose ekuacionin Shishkovsky), pasi Kr = KAoo (III. 17) dhe kapaciteti Loo i njështresës është konstant për një seri të caktuar homologe. Për mediat organike, rregulli Duclos-Traube është i kundërt; aktiviteti sipërfaqësor zvogëlohet me rritjen e gjatësisë së radikalit hidrokarbur të surfaktantit.
Është e lehtë të shihet se ekuacionet (76) dhe (77) janë të ngjashme me ekuacionin (39) që shpreh rregullin Duclos-Traube. Kjo tregon një marrëdhënie midis vetive të masës dhe sipërfaqes së tretësirave të surfaktantëve dhe thekson të përbashkëtat e fenomeneve të adsorbimit dhe formimit të micelës. Në të vërtetë, në serinë homologe të surfaktantëve, vlera CMC ndryshon afërsisht në përpjesëtim të zhdrejtë me aktivitetin sipërfaqësor, kështu që raporti CMC i homologëve fqinjë korrespondon me koeficientin e rregullit Duclos-Traube.
Nga ky ekuacion shihet se puna e adsorbimit duhet të rritet me një vlerë konstante kur vargu hidrokarburor zgjatet nga grupi CH2. Kjo do të thotë që në përqendrime të ulëta, në të cilat respektohet vetëm rregulli Duclos-Traube, të gjitha grupet CH në zinxhir zënë të njëjtin pozicion në lidhje me sipërfaqen, gjë që është e mundur vetëm kur zinxhirët janë paralel me sipërfaqen, d.m.th., shtrihen mbi të. Ne do t'i kthehemi çështjes së orientimit të molekulave surfaktant në shtresën sipërfaqësore më vonë në këtë seksion.
Domethënë, G është në përpjesëtim të zhdrejtë.Tani rregulli Duclos-Traube do të shkruhet si
Rregulli Duclos-Traube, siç është formuluar më sipër, përmbushet në temperatura afër temperaturës së dhomës. Në temperatura më të larta, raporti 3.2 zvogëlohet, duke u prirur drejt unitetit, pasi me rritjen e temperaturës aktiviteti sipërfaqësor zvogëlohet si rezultat i desorbimit të molekulave dhe diferenca midis aktivitetit sipërfaqësor të homologëve zbutet.
Megjithatë, ky shpjegim bie ndesh me faktin se vlerat e Goo-s të matura në të njëjtat objekte korrespondojnë me pozicionin e molekulave në këmbë dhe jo të shtrirë, për shkak të së cilës ato janë pothuajse të pavarura nga n. Për të eliminuar këtë kontradiktë, supozohet se me një mbushje të vogël të shtresës, kur rregulli Duclos-Traube është i kënaqur me rritjen e molekulave gradualisht, si rrjedhojë e tyre. ngrihen. Por është e qartë se një interpretim i tillë është i papajtueshëm me zbatimin e rreptë të izotermës Langmuir, në të cilën Goo supozohet të jetë një vlerë konstante e pavarur nga shkalla e mbushjes së shtresës së adsorbimit.
Shkalla në të cilën zbatohet rregulli Duclos-Traube për serinë homologe të acideve yndyrore mund të shihet nga të dhënat në tabelë. V, 4. Rregulli Duclos-Traube nuk respektohet vetëm për acidet yndyrore, por edhe për seritë e tjera homologe - alkoolet, aminet etj.
Një formulim tjetër i rregullit Duclos-Traube është se kur gjatësia e zinxhirit të acideve yndyrore rritet në mënyrë eksponenciale, aktiviteti sipërfaqësor rritet në mënyrë eksponenciale. Një marrëdhënie e ngjashme duhet të vërehet kur molekula zgjatet dhe për vlerën jA, pasi aktiviteti sipërfaqësor i substancave në përqendrime mjaft të ulëta është në proporcion me konstantën specifike kapilare.
Duhet të theksohet gjithashtu se rregulli Duclos-Traube respektohet vetëm për tretësirat ujore të surfaktantëve. Për tretësirat e të njëjtave substanca në tretës jopolarë, rregulli Duclos-Traube është i përmbysur, pasi me rritjen e
Në përafrimin e parë, mund të supozohet gjithashtu se sa më mirë të tretet mediumi adsorbentin, aq më i keq është adsorbimi në këtë mjedis. Kjo dispozitë është një nga arsyet e ndryshimit të rregullit Duclos-Traube. Pra, kur adsorbimi i një acidi yndyror ndodh në një adsorbent hidrofilik (për shembull, xhel silicë) nga një mjedis hidrokarbure (për shembull, nga benzeni), adsorbimi nuk rritet me një rritje të peshës molekulare të acidit, siç vijon nga rregulli Duclos-Traube, por zvogëlohet, pasi acidet yndyrore jo-polluar më të larta janë adium më të mirë.
Është e qartë se një ndryshim i tillë i rregullit Duclos-Traube nuk mund të vërehet në adsorbentë jo porozë me sipërfaqe të lëmuara.
Rregulli Duclos-Traube
Rregulli Duclos-Traube për surfaktantët e tretshëm përmbushet në një gamë të gjerë përqendrimesh, duke filluar nga tretësirat e holluara dhe duke përfunduar me ngopjen maksimale të shtresave sipërfaqësore. Në këtë rast, koeficienti Traube mund të shprehet si raport i përqendrimeve që korrespondojnë me ngopjen e shtresës sipërfaqësore.
Rregulli Duclos-Traube ka një teori të rëndësishme dhe vlerë praktike. Tregon drejtimin e duhur në sintezën e surfaktantëve shumë aktivë me zinxhirë të gjatë.
Si formulohet rregulli Duclos-Traube Si mund të shkruhet Si duken izotermat e tensionit sipërfaqësor të dy homologëve fqinjë me numrin e atomeve të karbonit n dhe n-
Lidhja midis konstanteve të përfshira në ekuacionin Shishkovsky dhe strukturës së molekulave të surfaktantit mund të vendoset duke iu referuar modelit të vendosur nga Duclos dhe Traube. Duclos zbuloi se aftësia e surfaktantëve për të reduktuar tensionin sipërfaqësor të ujit në serinë homologe rritet me rritjen e numrit të atomeve të karbonit. Traube plotësoi vëzhgimet e Duclos. Marrëdhënia midis aktivitetit sipërfaqësor dhe numrit të atomeve të karbonit të gjetura nga këta studiues u quajt rregulli Duclos-Traube. Me një rritje të numrit të atomeve të karbonit në serinë homologe në progresionin aritmetik, aktiviteti sipërfaqësor rritet në mënyrë eksponenciale dhe një rritje në pjesën hidrokarbure të molekulës me një grup CH3 korrespondon me një rritje të aktivitetit sipërfaqësor mesatarisht 3-3 herë me rreth 5 herë.
Rregulli Duclos-Traube është më i saktë në përqëndrime të ulëta të lëndës së tretur. Kjo është arsyeja pse
Një përfundim i rëndësishëm rrjedh nga rregulli Duclos-Traube: sipërfaqja për molekulë në ngopjen maksimale të shtresës së adsorbimit mbetet konstante brenda një serie homologe.
Frenuesit konkurrues të kthyeshëm alifatikë. Siç shihet nga fig. 37, vendi i afinitetit të qendrës aktive nuk është shumë specifik në lidhje me strukturën e zinxhirit alifatik në molekulën frenuese (alkanolet). Pavarësisht nëse zinxhiri alifatik është normal apo i degëzuar, efikasiteti i lidhjes së kthyeshme të alkanolit KOH me qendrën aktive përcaktohet nga hidrofobia bruto e grupit K. Domethënë, vlera lg i, e cila karakterizon forcën e kompleksit, rritet në mënyrë lineare (me një pjerrësi midis shkallës së shpërndarjes së standardit dhe shpërndarjes organike 1 me fazën e standardit të ujit) ol). Vlera e rritjes e vërejtur në këtë rast energji e lirë transferimi i grupit CHa nga uji në mjedisin e qendrës aktive është afërsisht -700 cal/mol (2,9 kJ/mol) (për anëtarët e poshtëm të serisë homologe). Kjo vlerë është e afërt me vlerën e rritjes së energjisë së lirë, e cila rrjedh nga rregulli Duclos-Traube i njohur në kiminë koloidale dhe është karakteristikë e energjisë së lirë të kalimit të një grupi CH të lëngshëm nga uji në një mjedis jo ujor (hidrofobik). E gjithë kjo bën të mundur që rajoni hidrofobik i qendrës aktive të kimotripsinës të konsiderohet si një pikë e një tretësi organik të vendosur në shtresën sipërfaqësore të globulës së proteinës. Kjo pikëz ose thith frenuesin hidrofobik nga uji në ndërfaqe, ose, duke u thelluar disi, e nxjerr plotësisht atë. Nga pikëpamja e strukturës mikroskopike të rajonit hidrofobik, do të ishte më e saktë ta konsideronim atë si një fragment të një micele, megjithatë, një detajim i tillë duket i panevojshëm, pasi dihet se energjia e lirë e kalimit të n-alkaneve nga uji në mjedisin mikroskopik të një faze dodecil sulfate të lëshimit të micelës së një faze dodecil sulfate ndryshon pak nga e njëjta energji makropolare e lëngshme nga e njëjta energji makropolare.
Adsorbimi nga faza organike. Në këtë rast, vetëm grupi polar kalon në fazën fqinje (ujore). Rrjedhimisht, puna e adsorbimit përcaktohet vetëm nga ndryshimi në energjinë e bashkëveprimit ndërmolekular të grupeve polare në fazën organike dhe ujit, d.m.th., nga ndryshimi i gjendjes së tyre energjetike gjatë kalimit nga një lëng organik në ujë. Meqenëse radikalet hidrokarbure mbeten në fazën organike, PAAUdaO dhe puna e adsorbimit nga faza organike është V0. Në këtë rast, puna e adsorbimit nuk duhet të varet nga gjatësia e radikalit hidrokarbur dhe nuk duhet të respektohet rregulli Duclos-Traube. Në të vërtetë, siç tregojnë të dhënat eksperimentale, të gjitha alkoolet dhe acidet normale absorbohen afërsisht në mënyrë të barabartë nga hidrokarburet parafinike në kufi me ujin. Kjo është ilustruar mirë në Fig. 4 . madhështi-
Rrjedhimisht, aktiviteti sipërfaqësor i përbërjes është sa më i madh, aq më e fortë shprehet asimetria polare e molekulës. Ndikimi i pjesës jopolare të molekulës së surfaktantit në aktivitetin sipërfaqësor është më i theksuar në serinë homologe (Fig. 20.1). G. Duclos zbuloi këtë rregullsi, e cila më pas u formulua më saktë nga P. Traube në formën e një rregulli të quajtur rregulli Duclos-Traube.
Vlera e p quhet koeficienti Traube. Shpjegimi teorik i rregullit Duclos-Traube u dha më vonë nga I. Langmuir. Ai llogariti fitimin e energjisë për dy homologë fqinjë gjatë kalimit të zinxhirëve të tyre hidrokarbure nga uji në ajër dhe zbuloi se diferenca që korrespondon me energjinë e kalimit të një grupi CH3 është konstante në serinë homologe dhe është afër 3 kJ / mol. Fitimi në energji është për shkak të faktit se kur një qark jopolar largohet me forcë nga një mjedis ujor në ajër, dipolet e ujit kombinohen dhe energjia Gibbs e sistemit zvogëlohet. Në të njëjtën kohë, energjia Gibbs dhe zinxhiri surfaktant, i cili ka kaluar në mjedisin, ndaj të cilit ka një afinitet të lartë polariteti, zvogëlohet.
Efekti i gjatësisë së zinxhirit të surfaktantit. Në serinë homologe, me rritjen e peshës molekulare të surfaktantit, vlera e CMC zvogëlohet afërsisht në përpjesëtim të zhdrejtë me aktivitetin sipërfaqësor (CMCl 1/0m). Për homologët fqinjë, raporti CMC ka vlerën e koeficientit të rregullit Duclos-Traube (CMC) / (CMC) +1 Р = 3.2.
Langmuir tregoi se rregulli Duclos-Traube mund të përdoret për të llogaritur energjinë e transferimit të grupit - Hj - nga vëllimi i tretësirës në fazën e gazit. Në të vërtetë, duke e konsideruar b si një konstante të ekuilibrit të adsorbimit [në f. 61 U tregua se për vlerën ekuivalente të K vlen K = kJ, në përputhje me ekuacionin e izotermës standarde të reaksionit, kemi
Shikoni faqet ku përmendet termi Duclos Traube, rregull: Kimia koloidale 1982 (1982) - [c.54]
aktiviteti sipërfaqësor. Substancat sipërfaqësore aktive dhe joaktive sipërfaqësore. Rregulli Duclos-Traube.
aktiviteti sipërfaqësor, aftësia e një lënde gjatë adsorbimit në ndërfaqe për të ulur tensionin sipërfaqësor (tensioni ndërfaqësor). Adsorbimi G in-va dhe ulja e tensionit sipërfaqësor s të shkaktuar prej tij shoqërohet me përqendrimin Me in-va në fazën nga e cila substanca absorbohet në sipërfaqen ndërfaqesore, ekuacioni Gibbs (1876): 
Ku R- konstante e gazit, T-abs. temperatura (shih Adsorbimi). Derivat
shërben si masë e aftësisë së një lënde për të ulur tensionin sipërfaqësor në një kufi të caktuar ndërfaqësor dhe quhet edhe. aktiviteti sipërfaqësor. Shënohet G (për nder të J. Gibbs), e matur në J m / mol (gibbs).
Surfaktantë (surfaktantë), substanca adsorbimi i të cilave nga një lëng në ndërfaqen me një fazë tjetër (të lëngshme, të ngurtë ose të gaztë) çon në një mesatare. ulja e tensionit sipërfaqësor (shih Aktiviteti sipërfaqësor). Në rastin më të përgjithshëm dhe praktik, molekulat (jonet) e surfaktantëve të absorbuar kanë një strukturë amfifilike, d.m.th., ato përbëhen nga një grup polar dhe një radikal hidrokarbur jopolar (molekula amfifilike). Aktiviteti sipërfaqësor në lidhje me fazën jopolare (gaz, lëng hidrokarbur, sipërfaqe jopolare trup i fortë) ka një radikal hidrokarbure që shtyhet jashtë mjedisit polar. Në një tretësirë ujore të surfaktantëve, në kufirin me ajrin formohet një shtresë monomolekulare adsorbuese me radikale hidrokarbure të orientuara drejt ajrit. Ndërsa bëhet i ngopur, molekulat (jonet) e surfaktantit, të kondensuar në shtresën sipërfaqësore, janë të vendosura pingul me sipërfaqen (orientimi normal).
Përqendrimi i surfaktantëve në shtresën e adsorbimit është disa renditje më i lartë se në pjesën më të madhe të lëngut, prandaj, edhe me një përmbajtje të papërfillshme në ujë (0,01-0,1% ndaj peshës), surfaktantët mund të zvogëlojnë tensionin sipërfaqësor të ujit në kufirin me ajrin nga 72,8 10 -3 në 25 10 - 3 J / . pothuajse në tensionin sipërfaqësor të lëngjeve hidrokarbure. Një fenomen i ngjashëm ndodh në ndërfaqen midis një tretësire ujore të një surfaktant dhe një lëngu hidrokarbur, i cili krijon parakushte për formimin e emulsioneve.
Në varësi të gjendjes së surfaktantëve në tretësirë, dallohen me kusht surfaktantët vërtetë të tretshëm (të shpërndarë molekularisht) dhe koloidalët. Kushtëzimi i një ndarjeje të tillë është që i njëjti surfaktant mund t'u përkasë të dy grupeve, në varësi të kushteve dhe kimike. natyra (polariteti) i tretësit. Të dy grupet e surfaktantëve absorbohen në kufijtë e fazës, d.m.th., ata shfaqin aktivitet sipërfaqësor në tretësirë, ndërsa vetëm surfaktantët koloidalë shfaqin veti të mëdha që lidhen me formimin e një faze koloidale (micellare). Këto grupe surfaktantësh ndryshojnë në vlerën e një sasie pa dimension, e cila quhet. Bilanci hidrofilik-lipofilik (HLB) dhe përcaktohet nga raporti:
Rregulli Duclos-Traube- varësia që lidh aktivitetin sipërfaqësor të një tretësire ujore të lëndës organike me gjatësinë e radikalit hidrokarbur në molekulën e saj. Sipas këtij rregulli, me një rritje të gjatësisë së radikalit hidrokarbur me një grup СН 2, aktiviteti sipërfaqësor i një substance rritet mesatarisht me një faktor prej 3.2. Aktiviteti sipërfaqësor varet nga struktura e molekulave të surfaktantit; këto të fundit zakonisht përbëhen nga një pjesë polare (grupe me një moment të madh dipoli) dhe një pjesë jopolare (radikale alifatike ose aromatike). Brenda kufijve të serisë homologe të substancave organike, përqendrimi i kërkuar për të ulur tensionin sipërfaqësor të një tretësire ujore në një nivel të caktuar zvogëlohet me një faktor prej 3-3,5 me një rritje të radikalit të karbonit me një grup -СΗ 2.
Rregulli u formulua nga I. Traube (gjermanisht) rusisht. në 1891 si rezultat i eksperimenteve të tij të kryera mbi tretësirat e shumë substancave (acidet karboksilike, esteret, alkoolet, ketonet) në ujë. Studimet e mëparshme të E. Duclos, megjithëse ishin të afërta në frymë me veprat e Traube, nuk ofruan ndonjë varësi të qartë përqendrimi, prandaj, në letërsi e huaj rregulli mban vetëm emrin Traube. . Interpretimi termodinamik i rregullit Traube u dha në vitin 1917 nga I. Langmuir.
Rregulli Duclos-Traube
Fjalor i madh anglisht-rusisht dhe rusisht-anglisht. 2001 .
Rregulli Duclos-Traube- Rregulli i Duclos Traube: me një rritje në gjatësinë e zinxhirit të karbonit të substancave të një serie homologe, adsorbimi në një adsorbent jopolar nga një tretës polar rritet me rreth 3 herë me një rritje të zinxhirit hidrokarbur me një grup metilen CH2 ... ... Termat kimike
Rregulli i Duclos- Varësia nga traubi që lidh aktivitetin sipërfaqësor të një tretësire ujore të një lënde organike me gjatësinë e radikalit hidrokarbur në molekulën e saj. Sipas këtij rregulli, me një rritje të gjatësisë së radikalit hidrokarbur me një grup ... ... Wikipedia
Kimia e përgjithshme: tekst shkollor. A. V. Zholnin; ed. V. A. Popkova, A. V. Zholnina. . 2012 .
Shihni se çfarë është "rregulli Duclos-Traube" në fjalorë të tjerë:
PRESIONI SIPËRFAQËSOR- (presioni i sheshtë, presioni dydimensional), forca që vepron për njësi të gjatësisë së ndërfaqes (barrierës) të një sipërfaqeje të pastër lëngu dhe sipërfaqes së të njëjtit lëng të mbuluar me adsorbim. shtresa e surfaktantit. P. d. drejtuar anash ... ... Enciklopedia fizike
Bar- I Mjekësi Sistemi i mjekësisë njohuritë shkencore dhe aktivitete praktike që synojnë forcimin dhe ruajtjen e shëndetit, zgjatjen e jetës së njerëzve, parandalimin dhe trajtimin e sëmundjeve njerëzore. Për të kryer këto detyra, M. studion strukturën dhe ... ... Enciklopedia Mjekësore
IMUNITETI- IMUNE. Përmbajtja: Historia dhe moderne. gjendja e doktrinës së I. . 267 I. si dukuri e përshtatjes. 283 I. lokale. 285 I. te helmet e kafshëve. 289 I. me protozoinë. dhe spiroketa, infeksione. 291 I. në ... ... Enciklopedia e madhe mjekësore
Rregulli Traube-Duclos;
Siç është përmendur tashmë, molekulat sipërfaqësore aktive të afta për t'u absorbuar në ndërfaqen tretësirë-gaz duhet të jenë amfifilike; kanë pjesë polare dhe jopolare.
Duclos dhe më pas Traube, duke studiuar tensionin sipërfaqësor të tretësirave ujore të serisë homologe të acideve yndyrore të ngopura, zbuluan se aktiviteti sipërfaqësor (- ) i këtyre substancave në ndërfaqen tretësirë-ajër është aq më i madh, aq më i gjatë është gjatësia e radikalit hidrokarbur, dhe mesatarisht rritet 3-3,5 herë për secilin grup –CH 2. Ky model i rëndësishëm quhet Rregullat e Traube-Duclos.
Rregulli i Traubes — Dukloglasite:
në serinë homologe të acideve monobazike yndyrore normale, aktiviteti i tyre sipërfaqësor (-) në lidhje me ujin rritet ndjeshëm me 3-3,5 herë për secilin grup -CH 2 - në një përqendrim molar të barabartë.
Një formulim tjetër i rregullit të Traubes — Duclos: "Kur gjatësia e një zinxhiri të acidit yndyror rritet në mënyrë eksponenciale, aktiviteti i sipërfaqes rritet në mënyrë eksponenciale." Rregulli i Traubes — Duclos është ilustruar mirë në Figurën 18.1.
Siç shihet nga figura, sa më e lartë të jetë substanca në serinë homologe, aq më shumë ul tensionin sipërfaqësor të ujit në një përqendrim të caktuar.
Arsyeja e varësisë së krijuar nga sundimi i Traubes — Duclos, qëndron në faktin se me rritjen e gjatësisë së radikalit zvogëlohet tretshmëria e acidit yndyror dhe rritet tendenca e molekulave të tij për të lëvizur nga vëllimi në shtresën sipërfaqësore. Është vërtetuar se sundimi i Traubes — Duclos vërehet jo vetëm për acidet yndyrore, por edhe për seritë e tjera homologe - alkoolet, aminet, etj.
Oriz. 18.1 Rregulli i Traubes — Duclos:
1- acid acetik, 2- acid propionik, 3- acid butirik, 4- acid valerik.
1) vetëm në përqendrime të ulëta, kur vlera - - është maksimale;
2) për temperatura afër temperaturës së dhomës. Në temperatura më të larta, faktori 3–3.5 zvogëlohet dhe tenton në unitet. Rritja e temperaturës nxit desorbimin e molekulave dhe për këtë arsye aktiviteti i tyre sipërfaqësor zvogëlohet (diferenca midis aktivitetit sipërfaqësor të homologëve zbutet);
3) vetëm për tretësirat ujore. surfaktant.
Kimisti fizik amerikan Langmuir zbuloi se rregulli Traube është i vlefshëm vetëm për përqendrime të vogla të surfaktantëve në një tretësirë me një rregullim të lirë të molekulave të përthithura në sipërfaqe (Fig. 18.6).
Oriz. 18.6 Vendndodhja e molekulave të absorbuara në ndërfaqe:
a – në përqendrime të ulëta; b - në përqendrime mesatare;
c - në një shtresë të ngopur në adsorbimin maksimal të mundshëm
RREGULLI DUCLAU-TRAUBE
Nga ekuacioni i Gibbs-it rezulton se vlera e derivatit është karakteristikë e sjelljes së një lënde gjatë adsorbimit, por vlera e saj ndryshon me ndryshimin e përqendrimit (shih Fig. 3.2). Për t'i dhënë kësaj sasie formën e një konstante karakteristike, merret vlera e saj kufizuese (në c 0). P. A. Rebinder (1924) e quajti këtë vlerë aktivitet sipërfaqësor g:
[g] = J – m 3 / m 2 -mol \u003d J – m / mol ose N-m 2 / mol.
Sa më shumë zvogëlohet tensioni sipërfaqësor me rritjen e përqendrimit të substancës së përthithur, aq më i madh është aktiviteti sipërfaqësor i kësaj substance dhe aq më i madh është adsorbimi i Gibbs-it.
Aktiviteti sipërfaqësor mund të përkufizohet grafikisht si vlera negative e tangjentës së pjerrësisë së tangjentës të tërhequr në kurbë =f(c) në pikën e kryqëzimit të saj me boshtin y.
Kështu, për surfaktantët: g > 0; 0. Për TID: g 0, Г i
Kjo shpjegon edhe pasivitetin e saharozës, molekula e së cilës, së bashku me një skelet hidrokarbure jopolare, ka shumë grupe polare, prandaj, molekula ka një ekuilibër të pjesëve polare dhe jopolare.
2. Në serinë homologe, ka modele të qarta në ndryshimin e aktivitetit sipërfaqësor (g): ai rritet me rritjen e gjatësisë së radikalit hidrokarbur.
