1. Przygotuj 0,2, 0,1 0,05, 0,025 i 0,0125 M roztwory trzech alkoholi (lub kwasów organicznych) jeden szereg homologiczny.
2. Wyznacz wartości ich napięć powierzchniowych za pomocą urządzenia i metody Rebindera, wyniki i obliczenia zapisz w tabeli 3.6
3. Na jednym wykresie wykreśl izotermy napięcia powierzchniowego wszystkich roztworów surfaktantów tego samego szeregu homologicznego, którego użyłeś.
4. Z wykresu oblicz aktywności powierzchniowe Ds/DC wszystkich roztworów dla wszystkich stężeń z początkowych przekrojów liniowych.
5. Oblicz stosunek aktywności powierzchniowych najbliższych sąsiadów szeregu homologicznego.
6. Wyciągnij wniosek na temat wykonalności reguły Duclosa-Traubego.
Tabela 3.6.
| Rozwiązania | Z, mol/l | P = godz. 2 - godz. 1 | s, dni/cm | DS/DC |
| 0 | PO = | tak = | ||
| 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 |
PYTANIA KONTROLNE:
Przed wykonaniem pracy:
1. Sformułuj cel pracy.
2. Wyjaśnić procedurę pomiaru służącą do wyznaczania napięcia powierzchniowego metodą Rehbindera.
3. Opisać metodę wyznaczania aktywności powierzchniowej roztworów surfaktantów i obliczania adsorpcji Gibbsa.
4. Wyjaśnij procedurę pracy i obliczeń sprawdzających wykonalność reguły Duclosa-Traubego.
Aby chronić dzieło:
1. Napięcie powierzchniowe wynosi ...
2. Wymieniać czynniki wpływające na napięcie powierzchniowe cieczy.
3. Czy istnieje różnica w napięciu powierzchniowym wody miękkiej i twardej, której próbki mają tę samą temperaturę? Podaj powody swojej odpowiedzi.
4. Wyjaśnij różnicę pomiędzy pojęciami „absorpcja” i „adsorpcja”. Podaj przykłady adsorpcji i absorpcji.
5. Narysuj wykresy zależności adsorpcji od stężenia środka powierzchniowo czynnego w temperaturach T 1 i T 2, biorąc pod uwagę, że T 2< Т 1.
6. Narysuj wykresy zależności napięcia powierzchniowego od stężenia środka powierzchniowo czynnego w temperaturach T 1 i T 2, biorąc pod uwagę, że T 2 > T 1.
7. Wyznacz powierzchnię przypadającą na jedną cząsteczkę aniliny C 6 H 5 NH 2 na jej styku z powietrzem, jeśli maksymalna adsorpcja aniliny wynosi G ¥ = 6,0 · 10 –9 kmol/m 2.
8. Podaj przykład procesu, w wyniku którego napięcie powierzchniowe wody osiąga zero.
9. Z szeregu przedstawionych poniżej związków wybierz te, które zwiększają napięcie powierzchniowe wody: NaOH, NH 4OH, C 6 H 5 NH 2, CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH, CH 3 - CH2ONa, KCNS
10. Jak różne są aktywności powierzchniowe alkoholi etylowego (CH 3 -CH 2 OH) i butylowego (CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 OH) o tym samym stężeniu (w niskich stężeniach).
11. Który z poniższych związków będzie miał największą wartość adsorpcji w tym samym stężeniu: HCOOH, CH 3 -COOH czy CH 3 -CH 2 -COOH? Podaj powody swojej odpowiedzi.
CHROMATOGRAFIA GAZOWA
Chromatograficzna metoda rozdziału mieszaniny substancji polega na tym, że substancje tworzące mieszaninę przemieszczają się wraz z niesorbującym gazem nośnym po powierzchni sorbentu (faza stacjonarna) i jednocześnie zachodzą procesy sorpcji i desorpcji substancje te występują w sposób ciągły. Fazę stacjonarną umieszcza się w postaci wypełnienia w rurze zwanej kolumną chromatograficzną, przez którą muszą przejść wszystkie dochodzące substancje, po czym są one wykrywane przez detektor chromatograficzny na wyjściu kolumny. Ruch substancji wzdłuż kolumny następuje tylko wraz z przepływem gazu nośnego, natomiast w stanie zasorbowanym nie przemieszczają się one kierunkowo. Zatem im dłuższy jest średni „czas życia” cząsteczek danej substancji w stanie zasorbowanym, tym niższa jest ich średnia prędkość ruchu wzdłuż kolumny. Rysunek 3.1 przedstawia chromatogram zarejestrowany przez detektor dla mieszaniny czterech substancji.
Ryż. 4.1 Typowy chromatogram mieszaniny czterech substancji.
Strzałka na ryc. 4.1 wskazuje moment, w którym mieszanina wchodzi do strumienia gazu nośnego na wejściu do kolumny. Całkowity czas przejścia substancji przez kolumnę ( czas retencji ) ty jest sumą czasu ruchu z gazem nośnym t 0 i całkowity czas spędzony w stanie pochłoniętym t R (skorygowany czas przechowywania):
t u = t o + t R 4.1
t 0 jest takie samo dla wszystkich substancji, ponieważ poruszają się one wzdłuż kolumny wraz z gazem nośnym z liniową prędkością jego ruchu u 0 . Ponieważ zatrzymywanie substancji w stanie zasorbowanym następuje na skutek oddziaływania cząsteczek rozdzielonych substancji z cząsteczkami warstwy cieczy (chromatografia rozdzielająca) lub powierzchnią fazy stałej (chromatografia adsorpcyjna), t R zależy od charakteru fazy stacjonarnej. Składniki mieszaniny różniące się energią oddziaływania z daną fazą stacjonarną będą miały różne wartości t R. Przykładowo energia tych oddziaływań dla pochodnych węglowodorów jest zdeterminowana długością łańcucha węglowodorowego i obecnością grup funkcyjnych, dlatego wartość skorygowanego czasu retencji t R jest cechą jakościową danej substancji w stałych warunkach doświadczalnych : temperatura i prędkość objętościowa gazu nośnego (w ).
Średnia prędkość liniowa i-tego składnika mieszaniny wzdłuż kolumny u ja = l/t u , Gdzie l- długość kolumny opisana głównym równaniem:
4.2
u 0 - prędkość gazu nośnego;
- współczynnik Henry'ego, tj. współczynnik podziału i-tej substancji pomiędzy fazę stacjonarną i gazową;
Ca i C są odpowiednio stężeniami substancji w tych fazach w stanie równowagi;
nazywa się stosunkiem fazowym i jest równy stosunkowi objętości Va fazy stacjonarnej, w której zachodzi sorpcja, do objętości fazy ruchomej (gazowej) w kolumnie V = masa., w jest prędkością objętościową gazu nośnego
.
Ze względu na to, że Гi dla różnych substancji wchodzących w skład mieszaniny różnią się od siebie, ich ruch wzdłuż kolumny następuje z różnymi prędkościami średnimi, co prowadzi do ich rozdzielenia. Substancje niezaabsorbowane oraz gaz nośny pokonują całą długość kolumny w czasie t 0 . Zatem,
, 4.Z
te. 
, 4.4
Gdzie
, 4.5
Mnożenie prawej i lewej strony przez w, otrzymujemy
, 4.6
V R- skorygowana objętość retencji , zależy tylko od objętości fazy stacjonarnej w kolumnie i współczynnika Henry'ego. Względna zatrzymana objętość dwóch składników 1 i 2, która jest równa, nie zależy od Va, ale tylko od rodzaju substancji i temperatury
, 4.7
Zatem względna zatrzymana objętość jest najbardziej powtarzalną cechą jakościową substancji w porównaniu z t u , t R i VR .
Typowy interfejs L/O to granica pomiędzy wodą (W) i olejem (M) – składnikami, które nie mają do siebie żadnego powinowactwa lub mają słabe powinowactwo. Granica ta jest dość wyraźnie wyrażona, choć nie tak ostro, jak obserwuje się to dla interfejsu L/G (rys. 1). Zwiększanie całkowitej powierzchni styku poprzez rozproszenie jednej fazy (w postaci małych kropel) w drugiej następuje powoli, natomiast odwrotne przejście do faz początkowych następuje szybko, a siłą napędową procesu odwrotnego jest tendencja do zmniejszania powierzchni i zmniejszyć energię powierzchniową. Dodawane do układu substancje difilowe (np. kwasy tłuszczowe) rozkładają się na granicy faz L/L w taki sposób, że powinowactwo różnych części cząsteczki do różnych faz powoduje zmniejszenie swobodnej energii powierzchniowej i stabilizację granicy faz. Podobieństwo między rodzajami rozkładu cząsteczek na granicy faz L/G i L/L można zobaczyć na ryc. 4,a,b; Główną różnicą jest obecność cząsteczek środka powierzchniowo czynnego w warstwie oleju. Rozkład środka powierzchniowo czynnego pokazany na ryc. 4b dotyczy w równym stopniu emulsji typu olej w wodzie (O/W) lub woda w oleju (W/O), tak że oba rodzaje emulsji (lub dyspersji) są stabilizowane odpowiednimi, odpowiednimi środkami powierzchniowo czynnymi.
50. Adsorpcja gazów na powierzchni ciał stałych.
51. Adsorpcja z roztworów. Wymiana jonów.
Izotermy adsorpcji substancji rozpuszczonych z roztworu mają podobny wygląd do izoterm adsorpcji gazów; w przypadku roztworów rozcieńczonych izotermy te są dobrze opisane równaniami Freundlicha lub Langmuira, jeśli podstawimy do nich równowagowe stężenie substancji rozpuszczonej w roztworze. Jednakże adsorpcja z roztworów jest zjawiskiem znacznie bardziej złożonym w porównaniu z adsorpcją gazu, ponieważ adsorpcja rozpuszczalnika często zachodzi jednocześnie z adsorpcją rozpuszczonej substancji.
Adsorpcja z wodnych roztworów elektrolitów z reguły przebiega w ten sposób, że z roztworu na stałym adsorbencie adsorbowane są przeważnie jony jednego rodzaju. Preferencyjna adsorpcja z roztworu anionu lub kationu zależy od charakteru adsorbentu i jonów. Mechanizm adsorpcji jonów z roztworów elektrolitów może być inny; rozróżnić wymianę i specyficzną adsorpcję jonów.
Wymiana jonowa to odwracalny proces równoważnej wymiany jonów pomiędzy roztworem elektrolitu a ciałem stałym (wymiennikiem jonowym). Wymieniacze jonowe (wymienniki jonowe) to substancje zdolne do wymiany jonowej w kontakcie z roztworami elektrolitów. Na podstawie znaku wymienianych jonów rozróżnia się wymieniacze kationowe i wymieniacze anionowe. Wymieniacz kationowy ma stałe grupy anionowe i kationy, które są zdolne do wymiany z otoczeniem. Wymiana jonowa ma pewne podobieństwa do adsorpcji - koncentracja jonów substancji rozpuszczonej następuje na powierzchni ciała stałego.
52. Metody otrzymywania i oczyszczania układów rozproszonych.
Układ rozproszony to układ, w którym jedna substancja jest rozproszona w ośrodku innej substancji, a pomiędzy cząstkami a ośrodkiem dyspersyjnym istnieje granica fazowa. Układy rozproszone składają się z fazy rozproszonej i ośrodka dyspersyjnego.
Faza rozproszona to cząstki rozproszone w ośrodku. Jego oznaki: dyspersja i nieciągłość.
Ośrodek dyspersyjny to ośrodek materiałowy, w którym znajduje się faza rozproszona. Jego znakiem jest ciągłość.
Metoda dyspersyjna. Polega na mechanicznym rozdrobnieniu ciał stałych do zadanej dyspersji; dyspersja za pomocą wibracji ultradźwiękowych; dyspersja elektryczna pod wpływem prądu przemiennego i stałego. Do otrzymywania układów rozproszonych metodą dyspersyjną powszechnie stosuje się urządzenia mechaniczne: kruszarki, młyny, zaprawy, walce, szlifierki do farb, wytrząsarki. Ciecze są rozpylane i rozpylane za pomocą dysz, młynków, dysków obrotowych i wirówek. Dyspersja gazów odbywa się głównie poprzez barbotowanie ich przez ciecz. W przypadku polimerów piankowych, betonu piankowego i gipsu piankowego gazy powstają przy użyciu substancji wydzielających gaz w podwyższonych temperaturach lub w reakcjach chemicznych.
Pomimo powszechnego stosowania metod dyspersyjnych, nie można za ich pomocą uzyskać układów dyspersyjnych o wielkości cząstek -100 nm. Układy takie otrzymuje się metodami kondensacyjnymi.
Metody kondensacyjne opierają się na procesie tworzenia fazy rozproszonej z substancji w stanie molekularnym lub jonowym. Warunkiem koniecznym dla tej metody jest utworzenie roztworu przesyconego, z którego należy otrzymać układ koloidalny. Można to osiągnąć w określonych warunkach fizycznych lub chemicznych.
Fizyczne metody kondensacji:
1) chłodzenie par cieczy lub ciał stałych podczas rozprężania adiabatycznego lub mieszanie ich z dużą objętością powietrza;
2) stopniowe usuwanie (odparowanie) rozpuszczalnika z roztworu lub zastąpienie go innym rozpuszczalnikiem, w którym zdyspergowana substancja rozpuszcza się gorzej.
Zatem kondensacja fizyczna odnosi się do kondensacji pary wodnej na powierzchni cząstek stałych lub ciekłych, jonów lub naładowanych cząsteczek (mgła, smog) w powietrzu.
Zastąpienie rozpuszczalnika powoduje utworzenie zolu, gdy do pierwotnego roztworu dodaje się inną ciecz, która dobrze miesza się z pierwotnym rozpuszczalnikiem, ale jest słabym rozpuszczalnikiem dla substancji rozpuszczonej.
Chemiczne metody kondensacji opierają się na przeprowadzaniu różnych reakcji, w wyniku których z roztworu przesyconego wytrąca się nierozpuszczona substancja.
Kondensacja chemiczna może opierać się nie tylko na wymianie, ale także na reakcjach redoks, hydrolizie itp.
Układy zdyspergowane można również otrzymać poprzez peptyzację, która polega na przeniesieniu osadów do „roztworu” koloidalnego, którego cząstki mają już rozmiary koloidalne. Wyróżnia się następujące rodzaje peptyzacji: peptyzacja poprzez przemywanie osadu; peptyzacja środkami powierzchniowo czynnymi; peptyzacja chemiczna.
Z termodynamiki najkorzystniejsza jest metoda dyspersyjna.
Metody czyszczenia:
Dializa polega na oczyszczaniu zoli z zanieczyszczeń przy użyciu półprzepuszczalnych membran przemywanych czystym rozpuszczalnikiem.
Elektrodializa to dializa przyspieszana polem elektrycznym.
Ultrafiltracja - oczyszczanie poprzez przepuszczenie ośrodka dyspersyjnego wraz z zanieczyszczeniami drobnocząsteczkowymi przez półprzepuszczalną membranę (ultrafiltr).
53. Właściwości molekularno-kinetyczne i optyczne układów rozproszonych: ruchy Browna, ciśnienie osmotyczne, dyfuzja, równowaga sedymentacyjna, analiza sedymentacyjna, właściwości optyczne układów rozproszonych.
Wszystkie właściwości molekularno-kinetyczne wynikają ze spontanicznego ruchu cząsteczek i przejawiają się w ruchach Browna, dyfuzji, osmozie i równowadze sedymentacyjno-jonowej.
Ruch Browna nazywany jest ciągłym, chaotycznym, równie prawdopodobnym we wszystkich kierunkach ruchem małych cząstek zawieszonych w cieczy lub gazach, na skutek działania cząsteczek ośrodka dyspersyjnego. Teoria ruchu Browna wywodzi się z koncepcji oddziaływania siły losowej charakteryzującej uderzenia cząsteczek, siły zależnej od czasu i siły tarcia, gdy cząstki fazy rozproszonej poruszają się w ośrodku dyspersyjnym z określoną prędkością.
Oprócz ruchu translacyjnego możliwy jest także ruch obrotowy, typowy dla cząstek dwuwymiarowych o nieregularnym kształcie (nitki, włókna, płatki). Ruch Browna jest najbardziej wyraźny w układach silnie rozproszonych, a jego intensywność zależy od dyspersji.
Dyfuzja to spontaniczne rozprzestrzenianie się substancji z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru o niższym stężeniu. Wyróżnia się następujące typy:
1.) molekularny
3) cząstki koloidalne.
Szybkość dyfuzji w gazach jest największa, a w ciałach stałych najmniejsza.
Ciśnienie osmotyczne to nadciśnienie panujące nad roztworem, które jest niezbędne, aby zapobiec przedostawaniu się rozpuszczalnika przez membranę. OD występuje, gdy czysty rozpuszczalnik przemieszcza się w kierunku roztworu lub z bardziej rozcieńczonego roztworu do bardziej stężonego i dlatego jest powiązany ze stężeniem substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika. Ciśnienie osmotyczne jest równe ciśnieniu, jakie wytworzyłaby faza rozproszona (substancja rozpuszczona), gdyby w postaci gazu w tej samej temperaturze zajmowała tę samą objętość co układ koloidalny (roztwór).
Sedymentacja to separacja układów rozproszonych pod wpływem grawitacji z wydzieleniem fazy rozproszonej w postaci osadu. Zdolność układów rozproszonych do sedymentacji jest wskaźnikiem ich stabilności sedymentacyjnej. Procesy separacji stosuje się, gdy konieczne jest wyizolowanie jednego lub drugiego składnika z jakiegoś składnika z jakiegoś naturalnego lub sztucznie przygotowanego produktu, który jest heterogenicznym układem ciekłym. W niektórych przypadkach z układu usuwany jest cenny składnik, w innych usuwane są niepożądane zanieczyszczenia. W gastronomii publicznej procesy separacji układów rozproszonych są niezbędne, gdy konieczne jest uzyskanie klarownych napojów, klarowność bulionu i uwolnienie go od cząstek mięsa.
Zachowanie się wiązki światła napotykającej na swojej drodze cząstki fazy rozproszonej zależy od stosunku długości fali światła do wielkości cząstek. Jeśli rozmiar cząstek jest większy niż długość fali światła, wówczas światło odbija się od powierzchni cząstek pod pewnym kątem. Zjawisko to obserwuje się w zawiesinach. Jeśli rozmiar cząstek jest mniejszy niż długość fali światła, wówczas światło jest rozproszone.
substancja organiczna o długości rodnika węglowodorowego w cząsteczce. Zgodnie z tą zasadą wraz ze wzrostem długości rodnika węglowodorowego o jedną grupę CH2 aktywność powierzchniowa substancji wzrasta średnio 3,2 razy.Napisz recenzję o artykule "Reguła Duclosa-Traubego"
Notatki
K: Wikipedia: Pojedyncze artykuły (typ: nieokreślony)Fragment charakteryzujący regułę Duclos-Traube
I podchodząc do łóżka, wyjął spod czystych poduszek portfel i kazał mu przynieść wino.„Tak, i dam ci pieniądze i list” – dodał.
Rostow wziął list i rzucił pieniądze na sofę, oparł obie ręce na stole i zaczął czytać. Przeczytał kilka linijek i spojrzał ze złością na Berga. Spotkawszy jego spojrzenie, Rostow zakrył twarz listem.
„A jednak przysłali ci sporą sumę pieniędzy” – powiedział Berg, patrząc na ciężki portfel wciśnięty w sofę. – Tak zarabiamy, hrabio. Opowiem ci o sobie...
„To wszystko, mój drogi Berg” - powiedział Rostów - „kiedy otrzymasz list z domu i spotkasz swojego mężczyznę, którego chcesz o wszystko zapytać, a ja tu będę, wyjdę teraz, żeby ci nie przeszkadzać .” Słuchaj, proszę idź gdzieś, gdzieś... do piekła! – krzyknął i natychmiast, chwytając go za ramię i patrząc czule w jego twarz, najwyraźniej próbując złagodzić grubiaństwo swoich słów, dodał: – wiesz, nie złość się; moja droga, moja droga, mówię to z głębi serca, jakby to był nasz stary znajomy.
„Och, na litość, hrabio, bardzo dużo rozumiem” – powiedział Berg, wstając i mówiąc gardłowym głosem do siebie.
„Idziesz do właścicieli: zadzwonili do ciebie” – dodał Borys.
Berg włożył czysty surdut, bez plam i plam, nadstawił przed lustrem skronie, jak nosił się Aleksander Pawłowicz, i przekonany spojrzeniem Rostowa, że jego surdut został zauważony, opuścił pokój z przyjemnym uśmiech.
- Och, jaki ze mnie brutal! - powiedział Rostów, czytając list.
- I co?
- Och, jaka ze mnie świnia, że nigdy ich tak nie pisałam i nie straszyłam. „Och, co ze mnie za świnia” – powtórzył, rumieniąc się nagle. - Cóż, chodźmy po wino dla Gavrilo! No dobrze, zróbmy to! - powiedział…
W listach krewnych znajdował się także list polecający do księcia Bagrationa, który za radą Anny Michajłowej stara hrabina uzyskała za pośrednictwem przyjaciół i wysłała synowi, prosząc go, aby przyjął go zgodnie z przeznaczeniem i użytkowaniem To.
- To nonsens! „Naprawdę tego potrzebuję” – powiedział Rostow, rzucając list pod stół.
- Dlaczego to zostawiłeś? – zapytał Borys.
- Jakiś list polecający, co do cholery jest w tym liście!
- Co do cholery jest w tym liście? – powiedział Borys, podnosząc i czytając napis. – Ten list jest dla Ciebie bardzo potrzebny.
„Niczego nie potrzebuję i nie będę nikomu służył jako adiutant”.
- Od czego? – zapytał Borys.
- Stanowisko lokaja!
CHEMIA FIZYCZNA I KOLOIDALNA
Notatki z wykładów dla studentów Wydziału Biologii Południowego Uniwersytetu Federalnego (RSU)
4.1 ZJAWISKA POWIERZCHNIOWE I ADSORPCJA
4.1.2 Adsorpcja na granicy faz roztwór-para
W roztworach ciekłych napięcie powierzchniowe σ jest funkcją stężenia substancji rozpuszczonej. Na ryc. Rysunek 4.1 przedstawia trzy możliwe zależności napięcia powierzchniowego od stężenia roztworu (tzw. izotermy napięcia powierzchniowego). Substancje, których dodanie do rozpuszczalnika zmniejsza napięcie powierzchniowe, nazywa się środek powierzchniowo czynny(surfaktanty), substancje, których dodatek zwiększa lub nie zmienia napięcia powierzchniowego – powierzchniowo nieaktywny(PIAV).
Ryż. 4.1 Izotermy powierzchniowe Ryż. 4.2 Izoterma adsorpcji
napięcie roztworów PIAV (1, 2) i środka powierzchniowo czynnego na granicy faz roztwór-para
Środek powierzchniowo czynny (3)
Spadek napięcia powierzchniowego, a co za tym idzie, energii powierzchniowej następuje w wyniku adsorpcji środków powierzchniowo czynnych na granicy faz ciecz-para, tj. fakt, że stężenie środka powierzchniowo czynnego w powierzchniowej warstwie roztworu jest większe niż w głębokości roztworu.
Ilościową miarą adsorpcji na granicy faz roztwór-para jest nadmiar powierzchni G (gamma), równa liczbie moli rozpuszczonej substancji w warstwie powierzchniowej. Ilościowa zależność pomiędzy adsorpcją (nadmiarem powierzchniowym) substancji rozpuszczonej a zmianą napięcia powierzchniowego roztworu wraz ze wzrostem stężenia roztworu określa Izoterma adsorpcji Gibbsa:
Wykres izotermy adsorpcji środka powierzchniowo czynnego pokazano na rys. 4.2. Z równania (IV.5) wynika, że kierunek procesu - stężenie substancji w warstwie powierzchniowej lub odwrotnie, jej obecność w objętości fazy ciekłej - jest określony przez znak pochodnej d σ / dС . Wartość ujemna tej pochodnej oznacza akumulację substancji w warstwie powierzchniowej (G > 0), wartość dodatnia oznacza mniejsze stężenie substancji w warstwie powierzchniowej w stosunku do jej stężenia w masie roztworu.
Wartość g = –d σ /dС nazywana jest także aktywnością powierzchniową substancji rozpuszczonej. Aktywność powierzchniową środka powierzchniowo czynnego w określonym stężeniu C1 określa się graficznie poprzez narysowanie stycznej do izotermy napięcia powierzchniowego w punkcie C = C1; w tym przypadku aktywność powierzchniowa jest liczbowo równa tangensowi kąta nachylenia stycznej do osi stężenia:
Łatwo zauważyć, że wraz ze wzrostem stężenia aktywność powierzchniowa środka powierzchniowo czynnego maleje. Dlatego aktywność powierzchniową substancji określa się zwykle przy nieskończenie małym stężeniu roztworu; w tym przypadku jego wartość, oznaczona jako g, zależy wyłącznie od charakteru środka powierzchniowo czynnego i rozpuszczalnika. Badając napięcie powierzchniowe wodnych roztworów substancji organicznych, Traube i Duclos ustalili następującą regułę empiryczną dla szeregów homologicznych środków powierzchniowo czynnych:
W dowolnej serii homologicznej przy niskich stężeniach wydłużenie łańcucha węglowego o jedną grupę CH2 zwiększa aktywność powierzchniową 3–3,5 razy.
Dla wodnych roztworów kwasów tłuszczowych zależność napięcia powierzchniowego od stężenia opisano empirycznie Równanie Szyszkowskiego :
(IV.6a)
Tutaj b i K są stałymi empirycznymi, a wartość b jest taka sama dla całego szeregu homologicznego, a wartość K wzrasta dla każdego kolejnego elementu szeregu 3 – 3,5 razy.
Ryż. 4.3 Ogranicz orientację cząsteczek środka powierzchniowo czynnego w warstwie powierzchniowej
Cząsteczki większości surfaktantów mają budowę amfifilową, tj. zawierają zarówno grupę polarną, jak i niepolarny rodnik węglowodorowy. Ułożenie takich cząsteczek w warstwie powierzchniowej jest najkorzystniejsze energetycznie pod warunkiem, że grupa polarna cząsteczek jest zorientowana w stronę fazy polarnej (ciecz polarna), a grupa niepolarna w stronę fazy niepolarnej (gaz lub niepolarna). ciecz polarna). Przy niskich stężeniach roztworów ruch termiczny zakłóca orientację cząsteczek środka powierzchniowo czynnego; wraz ze wzrostem stężenia warstwa adsorpcyjna ulega nasyceniu i na granicy faz tworzy się warstwa „pionowo” zorientowanych cząsteczek surfaktantu (rys. 4.3). Powstanie takiej warstwy monocząsteczkowej odpowiada minimalnej wartości napięcia powierzchniowego roztworu środka powierzchniowo czynnego i maksymalnej wartości adsorpcji G (rys. 4.1-4.2); wraz z dalszym wzrostem stężenia środka powierzchniowo czynnego w roztworze napięcie powierzchniowe i adsorpcja nie ulegają zmianie.
Prawa autorskie © S. I. Levchenkov, 1996 — 2005.
Poradnik chemika 21
Chemia i technologia chemiczna
Duclos Traube, rządzi
Sformułuj regułę Duclosa-Traubego i wyjaśnij jej znaczenie fizyczne. Dla jakiej struktury warstw powierzchniowych obowiązuje ta zasada i jaka jest jej odwracalność?
Fizyczne znaczenie reguły Duclos-Traube
Koloidalne środki powierzchniowo czynne wykazują wysoką aktywność powierzchniową, która zależy głównie od długości rodnika węglowodorowego. Zwiększanie długości rodnika o jedną grupę. -CH2- powoduje około 3,2-krotny wzrost aktywności powierzchniowej (reguła Duclosa-Traubego). Zasadę tę obserwuje się głównie w przypadku naprawdę rozpuszczalnych środków powierzchniowo czynnych. Ponieważ aktywność powierzchniowa jest określona przez nieskończone rozcieńczenie układu, łatwo jest wyjaśnić jej zależność od długości rodnika węglowodorowego. Im dłuższy rodnik, tym silniej wypychana jest cząsteczka środka powierzchniowo czynnego z roztworu wodnego (roztwór maleje
Otrzymane wyrażenie na stosunek r(n-N)/G(u) odzwierciedla regułę Duclos-Traube.
Zasada ta dotyczy wyłącznie wodnych roztworów środków powierzchniowo czynnych. W przypadku roztworów środków powierzchniowo czynnych w rozpuszczalnikach niepolarnych aktywność powierzchniowa maleje wraz ze wzrostem długości rodnika węglowodorowego (odwrócenie reguły Duclosa-Traubego).
Całą różnorodność zależności napięcia powierzchniowego od stężenia można przedstawić za pomocą krzywych trzech typów (ryc. 43). Surfaktanty charakteryzują się krzywymi typu 1. Surfaktanty są mniej polarne niż rozpuszczalnik i mają niższe napięcie powierzchniowe niż rozpuszczalnik. Intensywność oddziaływania cząsteczek rozpuszczalnika z cząsteczkami środka powierzchniowo czynnego jest mniejsza niż intensywność oddziaływania cząsteczek rozpuszczalnika między sobą. W odniesieniu do wody, rozpuszczalnika polarnego, surfaktanty to związki organiczne składające się z rodnika węglowodorowego (część hydrofobowa lub oleofilowa) i grupy polarnej (część hydrofilowa) kwasów karboksylowych, ich soli, alkoholi, amin. Ta difilowa struktura cząsteczki jest charakterystyczną cechą środków powierzchniowo czynnych. Łańcuchy węglowodorowe nie posiadające stałego momentu dipolowego są hydrofobowe, oddziałują z cząsteczkami wody słabszymi niż między sobą i są wypychane na powierzchnię. Dlatego substancje organiczne, które nie mają grupy polarnej (na przykład parafiny, nafteny) są praktycznie nierozpuszczalne w wodzie. Grupy polarne takie jak -OH, -COOH, -NH itp. mają duże powinowactwo do wody, są dobrze uwodnione, a obecność takiej grupy w cząsteczce decyduje o rozpuszczalności środka powierzchniowo czynnego. Zatem rozpuszczalność środków powierzchniowo czynnych w wodzie zależy od długości rodnika węglowodorowego (rozpuszczalność maleje wraz ze wzrostem długości szeregu homologicznego). Na przykład kwasy karboksylowe i - C4 są nieskończenie rozpuszczalne w wodzie, rozpuszczalność kwasów C5 - C12 wyraźnie maleje wraz ze wzrostem liczby atomów C, a gdy długość łańcucha węglowodorowego jest większa niż i2, są one praktycznie nierozpuszczalny. Zwiększenie długości rodnika węglowodorowego cząsteczki surfaktantu o jedną grupę CHa prowadzi do wzrostu aktywności powierzchniowej o współczynnik 3,2–3,5 (reguła ta nazywana jest regułą Duclosa-Traubego).
Idee Langmuira dotyczące adsorpcji pozwalają także wyjaśnić dobrze znaną regułę Duclosa-Traubego (1878), która podobnie jak równanie Szyszkowskiego została ustalona eksperymentalnie dla roztworów niższych kwasów tłuszczowych. Zgodnie z tą zasadą stosunek stężeń dwóch sąsiednich homologów, które odpowiadają temu samemu A, jest stały i w przybliżeniu równy 3,2. Do tego samego wniosku można dojść na podstawie równania Szyszkowskiego. Dla n-tego i (n + 1)-tego homologu z (4.42) mamy
Równanie (39) ustala zależność aktywności Surface-Boya od długości bezpośrednio nasyconego rodnika węglowodorowego i zasadniczo zawiera wzór znany jako reguła Duclosa-Traubego. Rzeczywiście, dla (n+1)-tego wyrazu szeregu możemy napisać
Zgodnie z równaniem (42) wartość współczynnika reguły p Duclosa – Traubera zależy od wartości przyrostu LS. Zmniejszenie tej wartości prowadzi do zmniejszenia różnicy w aktywności powierzchniowej homologów i odwrotnie.
Według Langmuira regułę Duclos-Traube można uzasadnić w następujący sposób. Załóżmy, że grubość warstwy wierzchniej wynosi O. Wtedy średnie stężenie w tej warstwie będzie wynosić Г/0. Z termodynamiki wiadomo, że maksymalną pracę A wymaganą do sprężenia gazu z objętości Fi do objętości Vit można przedstawić jako
Zależność (VI. 37) odzwierciedla regułę Duclosa-Traubego. Jest to wartość stała i dla roztworów wodnych o temperaturze 20°C wynosi 3,2. W temperaturach innych niż 20°C stała ma inne wartości. Aktywność powierzchniowa jest także proporcjonalna do stałej zawartej w równaniu Langmuira (lub równaniu Shiszkowskiego), ponieważ Kg = KAoo (III.17), a pojemność Loo monowarstwy jest stała dla danego szeregu homologicznego. W przypadku mediów organicznych obowiązuje zasada Duclosa-Traubego: aktywność powierzchniowa maleje wraz ze wzrostem długości rodnika węglowodorowego środka powierzchniowo czynnego.
Łatwo zauważyć, że równania (76) i (77) są podobne do równania (39), wyrażającego regułę Duclosa-Traubego. Wskazuje to na związek pomiędzy właściwościami objętościowymi i powierzchniowymi roztworów surfaktantów oraz podkreśla wspólność zjawisk adsorpcji i micelizacji. Rzeczywiście, w homologicznych seriach surfaktantów wartość CMC zmienia się w przybliżeniu odwrotnie odwrotnie do aktywności powierzchniowej, tak że stosunek CMC sąsiednich homologów odpowiada współczynnikowi reguły Duclos-Traube
Z tego równania jasno wynika, że praca adsorpcji powinna wzrastać o stałą wartość w miarę wydłużania się łańcucha węglowodorowego o grupę CH2. Oznacza to, że przy niskich stężeniach, przy których przestrzegana jest jedynie reguła Duclosa-Traubego, wszystkie grupy CHa w łańcuchu zajmują to samo położenie względem powierzchni, co jest możliwe tylko wtedy, gdy łańcuchy są położone równolegle do powierzchni, tj. leżą na nim. Do zagadnienia orientacji cząsteczek surfaktantu w warstwie powierzchniowej powrócimy w dalszej części tego rozdziału.
Oznacza to, że G jest odwrotnie proporcjonalne.Teraz reguła Duclos-Traube zostanie zapisana w następujący sposób
Sformułowana powyżej reguła Duclosa-Traubego jest spełniona w temperaturach zbliżonych do temperatury pokojowej. W wyższych temperaturach stosunek 3,2 maleje, dążąc do jedności, gdyż wraz ze wzrostem temperatury aktywność powierzchniowa maleje w wyniku desorpcji cząsteczek i wyrównuje się różnica pomiędzy aktywnością powierzchniową homologów.
Jednak to wyjaśnienie zaprzecza faktowi, że wartości Goo zmierzone na tych samych obiektach odpowiadają raczej stojącej, a nie leżącej pozycji cząsteczek, dzięki czemu są one prawie niezależne od n. Aby wyeliminować tę sprzeczność, przyjmuje się założenie doprowadziło do tego, że gdy warstwa zostanie wypełniona niewielką ilością, zgodnie z zasadą Duclosa-Traubego, zaadsorbowane cząsteczki leżą na powierzchni, a wraz ze wzrostem ich gęstości stopniowo unoszą się. Jest jednak oczywiste, że taka interpretacja jest niezgodna ze ścisłym stosowaniem izotermy Langmuira, w której Goo przyjmuje się za wartość stałą niezależną od stopnia wypełnienia warstwy adsorpcyjnej.
Stopień, w jakim reguła Duclos-Traube jest przestrzegana dla szeregów homologicznych kwasów tłuszczowych, można zobaczyć na podstawie danych zawartych w tabeli. V, 4. Regułę Duclosa-Traubego obserwuje się nie tylko dla kwasów tłuszczowych, ale także dla innych szeregów homologicznych - alkoholi, amin itp.
Innym sformułowaniem reguły Duclosa-Traubego jest to, że gdy długość łańcucha kwasu tłuszczowego rośnie w postępie arytmetycznym, aktywność powierzchniowa wzrasta w postępie geometrycznym. Podobny stosunek należy zaobserwować przy wydłużeniu cząsteczki i dla wartości jA, gdyż aktywność powierzchniowa substancji przy dostatecznie niskich stężeniach jest proporcjonalna do właściwej stałej kapilarnej.
Należy również zauważyć, że regułę Duclosa-Traubego obserwuje się tylko dla wodnych roztworów środków powierzchniowo czynnych. W przypadku roztworów tych samych substancji w rozpuszczalnikach niepolarnych obowiązuje reguła Duclosa-Traubego, gdyż wraz ze wzrostem
W pierwszym przybliżeniu można również przyjąć, że im lepiej ośrodek rozpuszcza adsorbent, tym gorsza jest w nim adsorpcja. Sytuacja ta jest jedną z przyczyn odwrócenia reguły Duclosa-Traubego. Zatem, gdy adsorpcja kwasu tłuszczowego zachodzi na hydrofilowym adsorbencie (na przykład żelu krzemionkowym) z ośrodka węglowodorowego (na przykład z benzenu), adsorpcja nie wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej kwasu, jak wynikałoby to z reguły Duclos-Traube, ale maleje, ponieważ wyższe kwasy tłuszczowe są lepiej rozpuszczalne w środowisku niepolarnym.
Wiadomo, że na nieporowatych adsorbentach o gładkich powierzchniach nie można zaobserwować takiego odwrócenia reguły Duclosa-Traubego.
Reguła Duclosa-Traubego
Reguła Duclosa-Traubego dla rozpuszczalnych środków powierzchniowo czynnych jest spełniona w szerokim zakresie stężeń, począwszy od roztworów rozcieńczonych aż do maksymalnego nasycenia warstw powierzchniowych. W tym przypadku współczynnik Traubego można wyrazić jako stosunek stężeń odpowiadających nasyceniu warstwy wierzchniej
Reguła Duclosa-Traubego ma istotne znaczenie teoretyczne i praktyczne. Wskazuje to na właściwy kierunek syntezy wysoce aktywnych długołańcuchowych środków powierzchniowo czynnych.
Jak formułuje się regułę Duclosa-Traubego Jak ją zapisać Jak wyglądają izotermy napięcia powierzchniowego dwóch sąsiednich homologów o liczbie atomów węgla n i n-
Związek pomiędzy stałymi zawartymi w równaniu Szyszkowskiego a strukturą cząsteczek surfaktantu można ustalić odwołując się do wzoru ustalonego przez Duclosa i Traubego. Duclos odkrył, że zdolność środków powierzchniowo czynnych do zmniejszania napięcia powierzchniowego wody w szeregach homologicznych wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomów węgla. Traube uzupełnił obserwacje Duclosa. Zależność pomiędzy aktywnością powierzchniową a liczbą atomów węgla stwierdzoną przez tych badaczy nazwano regułą Duclosa-Traubego: wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w szeregu homologicznym w postępie arytmetycznym aktywność powierzchniowa wzrasta geometrycznie, a wraz ze wzrostem część węglowodorowa cząsteczki o jedną grupę CH3 odpowiada wzrostowi aktywności powierzchniowej około 3-3,5 razy (średnio 3,2 razy).
Reguła Duclos-Traube sprawdza się najdokładniej przy niskich stężeniach substancji rozpuszczonej. Dlatego
Z reguły Duclosa-Traubego wynika ważny wniosek: powierzchnia przypadająca na cząsteczkę przy maksymalnym nasyceniu warstwy adsorpcyjnej pozostaje stała w obrębie jednego szeregu homologicznego.
Alifatyczne, odwracalne inhibitory konkurencyjne. Jak widać z rys. 37, miejsce powinowactwa centrum aktywnego nie jest zbyt specyficzne w odniesieniu do struktury łańcucha alifatycznego w cząsteczce inhibitora (alkanole). Niezależnie od tego, czy łańcuch alifatyczny jest normalny, czy rozgałęziony, o skuteczności odwracalnego wiązania alkanolu KOH do miejsca aktywnego decyduje całkowita hydrofobowość grupy K. Mianowicie wartość log i, która charakteryzuje siłę kompleksowy, rośnie liniowo (z nachyleniem bliskim jedności) wraz ze stopniem rozkładu 1 P tych związków pomiędzy wodę i standardową fazę organiczną (n-oktanol). Zaobserwowana wartość przyrostu energii swobodnej przeniesienia grupy CHa z wody do ośrodka aktywnego wynosi około -700 cal/mol (2,9 kJ/mol) (dla dolnych członków szeregu homologicznego). Wartość ta jest zbliżona do wartości przyrostu energii swobodnej, która wynika ze znanej w chemii koloidów reguły Duclosa-Traubego i jest charakterystyczna dla energii swobodnej przejścia ciekłej grupy CHa z wody do postaci niewodnej (hydrofobowej). średni. Wszystko to pozwala uznać obszar hydrofobowy centrum aktywnego chymotrypsyny za kroplę rozpuszczalnika organicznego znajdującą się w warstwie powierzchniowej globulki białkowej. Kropla ta albo adsorbuje inhibitor hydrofobowy z wody do granicy faz, albo znajdując się nieco głębiej, ekstrahuje go całkowicie. Z punktu widzenia mikroskopowej struktury obszaru hydrofobowego bardziej słuszne byłoby uznanie go za fragment miceli, jednak taki szczegół wydaje się zbędny, ponieważ wiadomo, że swobodna energia przejścia n- alkany z wody do mikroskopijnego środowiska miceli siarczanu dodecylu niewiele różnią się od energii swobodnej uwalniania tych samych związków z wody do makroskopowej ciekłej fazy niepolarnej.
Adsorpcja z fazy organicznej. W tym przypadku tylko grupa polarna przechodzi do sąsiedniej fazy (wodnej). W konsekwencji o pracy adsorpcji decyduje jedynie różnica energii oddziaływań międzycząsteczkowych grup polarnych w fazie organicznej i wodzie, czyli zmiana ich stanu energetycznego podczas przejścia z cieczy organicznej do wody. Ponieważ rodniki węglowodorowe pozostają w fazie organicznej, wówczas pAAUdaO i praca adsorpcji z fazy organicznej jest równa Uo. W tym przypadku praca adsorpcji nie powinna zależeć od długości rodnika węglowodorowego i nie należy przestrzegać reguły Duclosa-Traubego. Rzeczywiście, jak pokazują dane eksperymentalne, wszystkie normalne alkohole i kwasy są w przybliżeniu jednakowo adsorbowane z węglowodorów parafinowych na granicy faz z wodą. Dobrze ilustruje to rys. 4. Wielkość
W konsekwencji, im bardziej wyraźna jest asymetria polarna cząsteczki, tym większa jest aktywność powierzchniowa związku. Wpływ niepolarnej części cząsteczki surfaktantu na aktywność powierzchniową jest najbardziej wyraźny w szeregach homologicznych (ryc. 20.1). G. Duclos odkrył ten wzór, który następnie został dokładniej sformułowany przez P. Traubego w postaci reguły zwanej regułą Duclosa-Traubego
Wartość p nazywana jest współczynnikiem Traubego. Teoretyczne wyjaśnienie reguły Duclos-Traube podał później I. Langmuir. Obliczył przyrost energii dwóch sąsiednich homologów podczas przejścia ich łańcuchów węglowodorowych z wody do powietrza i stwierdził, że różnica odpowiadająca energii przejścia jednej grupy CH3 jest stała w szeregu homologicznym i wynosi blisko 3 kJ/mol. Zysk energii wynika z faktu, że podczas przemieszczania niepolarnego łańcucha z ośrodka wodnego do powietrza dipole wody łączą się, a energia Gibbsa układu maleje. Jednocześnie maleje energia Gibbsa łańcucha środka powierzchniowo czynnego, który przeszedł do ośrodka, dla którego ma duże powinowactwo polarności.
Wpływ długości łańcucha surfaktantu. W szeregach homologicznych, wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej środka powierzchniowo czynnego, wartość CMC maleje w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalnie do aktywności powierzchniowej (CCM1 1/0m). Dla sąsiadujących homologów stosunek KKM ma wartość współczynnika reguły Duclos-Traube (DKM) / (KKM) +1 P = 3,2.
Langmuir pokazał, że regułę Mohketa Duclosa-Traubego można wykorzystać do obliczenia energii przejścia grupy – Hj- z roztworu masowego do fazy gazowej. Rzeczywiście, biorąc pod uwagę b jako stałą równowagi adsorpcji [na str. 61 stwierdzono, że dla równoważnej wartości K prawdziwe jest K=kJ, zgodnie z równaniem standardowej izotermy reakcji mamy
Zobacz strony, na których wspomniany jest ten termin Duclos Traube, rządzi: Chemia koloidalna 1982 (1982) - [ str.54 ]
Aktywność powierzchniowa. Surfaktanty i niesurfaktanty. Reguła Duclosa-Traubego.
Aktywność powierzchniowa, zdolność substancji zaadsorbowanej na granicy faz do zmniejszania napięcia powierzchniowego (napięcia międzyfazowego). Adsorpcja G substancji i wynikający z tego spadek napięcia powierzchniowego są związane ze stężeniem Z substancje w fazie, z której substancja jest adsorbowana na powierzchnię międzyfazową, zgodnie z równaniem Gibbsa (1876): 
Gdzie R- stała gazowa, T-abs. temperatura (patrz Adsorpcja). Pochodna
służy jako miara zdolności substancji do zmniejszania napięcia powierzchniowego na danej granicy międzyfazowej i jest również nazywana. aktywność powierzchniowa. Oznaczone jako G (na cześć J. Gibbsa), mierzone w J·m/mol (Gibbs).
Środki powierzchniowo czynne (surfaktanty), substancje, których adsorpcja z cieczy na granicy faz z inną fazą (cieczą, stałą lub gazową) prowadzi do średniej. obniżenie napięcia powierzchniowego (patrz Aktywność powierzchniowa). W najbardziej ogólnym i ważnym z praktycznego punktu widzenia przypadku cząsteczki (jony) adsorbujące surfaktantów mają strukturę difilową, to znaczy składają się z grupy polarnej i niepolarnego rodnika węglowodorowego (cząsteczki difilowe). Rodnik węglowodorowy wydalany z ośrodka polarnego ma aktywność powierzchniową w kierunku fazy niepolarnej (gaz, ciecz węglowodorowa, niepolarna powierzchnia ciała stałego). W wodnym roztworze środka powierzchniowo czynnego na granicy faz z powietrzem tworzy się adsorpcyjna jednocząsteczkowa warstwa z rodnikami węglowodorowymi skierowanymi w stronę powietrza. W miarę nasycenia cząsteczki (jony) środka powierzchniowo czynnego zagęszczające się w warstwie powierzchniowej układają się prostopadle do powierzchni (orientacja normalna).
Stężenie środków powierzchniowo czynnych w warstwie adsorpcyjnej jest o kilka rzędów wielkości wyższe niż w objętości cieczy, dlatego nawet przy znikomej zawartości wody (0,01-0,1% wag.) środki powierzchniowo czynne mogą zmniejszać napięcie powierzchniowe wody na granicy faz z powietrzem od 72,8 10 -3 do 25 10 -3 J/m 2, tj. prawie do napięcia powierzchniowego cieczy węglowodorowych. Podobne zjawisko zachodzi na granicy faz wodnego roztworu środka powierzchniowo czynnego z ciekłym węglowodorem, co stwarza warunki do powstawania emulsji.
W zależności od stanu środka powierzchniowo czynnego w roztworze rozróżnia się środki powierzchniowo czynne rzeczywiście rozpuszczalne (zdyspergowane molekularnie) i środki powierzchniowo czynne koloidalne. Warunkiem tego podziału jest to, że ten sam środek powierzchniowo czynny może należeć do obu grup, w zależności od warunków i składu chemicznego. charakter (polarność) rozpuszczalnika. Obie grupy surfaktantów są adsorbowane na granicach faz, czyli wykazują w roztworach aktywność powierzchniową, natomiast jedynie surfaktanty koloidalne wykazują właściwości objętościowe związane z występowaniem fazy koloidalnej (micelarnej). Te grupy środków powierzchniowo czynnych różnią się wartością wielkości bezwymiarowej, tzw. równowagę hydrofilowo-lipofilową (HLB) i wyznacza się ją stosunkiem:
Reguła Duclosa-Traubego- zależność łącząca aktywność powierzchniową wodnego roztworu substancji organicznej z długością rodnika węglowodorowego w jego cząsteczce. Zgodnie z tą zasadą, wraz ze wzrostem długości rodnika węglowodorowego o jedną grupę CH 2, aktywność powierzchniowa substancji wzrasta średnio 3,2 razy.Aktywność powierzchniowa zależy od struktury cząsteczek środka powierzchniowo czynnego; te ostatnie zwykle składają się z części polarnej (grupy o dużym momencie dipolowym) i części niepolarnej (rodniki alifatyczne lub aromatyczne). W homologicznej serii substancji organicznych stężenie wymagane do obniżenia napięcia powierzchniowego roztworu wodnego do pewnego poziomu zmniejsza się 3-3,5 razy wraz ze wzrostem rodnika węglowego o jedną grupę -CH2.
Regułę sformułował I. Traube (niemiecki) Rosjanin. w 1891 r. w wyniku eksperymentów prowadzonych na roztworach wielu substancji (kwasów karboksylowych, eterów, alkoholi, ketonów) w wodzie. Wcześniejsze badania E. Duclosa, choć bliskie duchowo twórczości Traubego, nie wykazały jednoznacznej zależności koncentracji, dlatego w literaturze zagranicznej reguła nosi jedynie nazwę Traubego. . Termodynamiczną interpretację reguły Traubego podał w 1917 r. I. Langmuir.
Reguła Duclosa-Traubego
Duży słownik angielsko-rosyjski i rosyjsko-angielski. 2001.
Reguła Duclosa-Traubego- Reguła Duclosa Traubego: wraz ze wzrostem długości łańcucha węglowego substancji tej samej serii homologicznej, adsorpcja na niepolarnym adsorbencie z polarnego rozpuszczalnika wzrasta około 3-krotnie wraz ze wzrostem łańcucha węglowodorowego o jedną grupę metylenową CH2... ... Terminy chemiczne
Duclos rządzi- Zależność Traubego łącząca aktywność powierzchniową wodnego roztworu substancji organicznej z długością rodnika węglowodorowego w jego cząsteczce. Zgodnie z tą zasadą, gdy długość rodnika węglowodorowego zwiększa się o jedną grupę... ...Wikipedia
Chemia ogólna: podręcznik. AV Zholnin; edytowany przez V. A. Popkova, A. V. Zholnina. . 2012.
Zobacz, czym jest „reguła Duclosa-Traubego” w innych słownikach:
CIŚNIENIE POWIERZCHNIOWE- (ciśnienie płaskie, ciśnienie dwuwymiarowe), siła działająca na jednostkę długości granicy faz (bariery) powierzchni czystej cieczy i powierzchni tej samej cieczy pokrytej adsorbentem. warstwę środka powierzchniowo czynnego. P. d. skierowany na bok ... ... Encyklopedia fizyczna
Medycyna- I Medycyna Medycyna to system wiedzy naukowej i działań praktycznych, którego celem jest wzmacnianie i zachowanie zdrowia, przedłużanie życia ludzi, zapobieganie i leczenie chorób człowieka. Aby wykonać te zadania, M. bada strukturę i… ...Encyklopedię medyczną
ODPORNOŚĆ- IMMUNITET. Treści merytoryczne: Historia i współczesność. stan doktryny I. . 267 I. jako zjawisko adaptacji. 283 I. lokalny. 285 I. na trucizny zwierzęce. 289 I. z pierwotniakami. i zakażenia krętkami. 291 I. do... ...Wielka Encyklopedia Medyczna
Reguła Traubego-Duclosa;
Jak już wspomniano, cząsteczki powierzchniowo czynne, które mogą zostać zaadsorbowane na granicy faz roztwór-gaz, muszą być amfifilowe, tj. mają części polarne i niepolarne.
Duclos, a następnie Traube, badając napięcie powierzchniowe wodnych roztworów homologicznej serii nasyconych kwasów tłuszczowych, ustalili, że aktywność powierzchniowa (-) tych substancji na granicy faz roztwór-powietrze jest tym większa, im większa jest długość rodnika węglowodorowego, i średnio wzrasta o 3–3,5 razy dla każdej grupy -CH 2 -. Ten ważny wzór nazywa się Reguły Traubego-Duclosa.
Reguła Traubego — Duclos mówi:
w homologicznej serii normalnych jednozasadowych kwasów tłuszczowych ich aktywność powierzchniowa (-) w stosunku do wody wzrasta gwałtownie 3–3,5 razy dla każdej grupy –CH 2 – przy jednakowym stężeniu molowym.
Inne sformułowanie reguły Traubego — Duclos: „Kiedy długość łańcucha kwasu tłuszczowego rośnie w postępie arytmetycznym, aktywność powierzchniowa wzrasta w postępie geometrycznym”. Reguła Traubego — Duclos dobrze ilustruje rysunek 18.1.
Jak widać z rysunku, im wyżej w szeregu homologicznym znajduje się substancja, tym bardziej zmniejsza ona napięcie powierzchniowe wody przy danym stężeniu.
Przyczynę zależności ustaliła reguła Traubego — Duclosa polega na tym, że wraz ze wzrostem długości rodnika rozpuszczalność kwasu tłuszczowego maleje i wzrasta tendencja jego cząsteczek do przemieszczania się z warstwy masowej do warstwy powierzchniowej. Ustalono, że reguła Traubego — Duclos obserwuje się nie tylko dla kwasów tłuszczowych, ale także dla innych szeregów homologicznych - alkoholi, amin itp.
Ryż. 18.1 Reguła Traubego — Duclos:
1- kwas octowy, 2- kwas propionowy, 3- kwas masłowy, 4- kwas walerianowy.
1) tylko przy niskich stężeniach, gdy wartość – – jest maksymalna;
2) dla temperatur zbliżonych do temperatury pokojowej. W wyższych temperaturach współczynnik 3–3,5 maleje i dąży do jedności. Wzrost temperatury sprzyja desorpcji cząsteczek i w związku z tym ich aktywność powierzchniowa maleje (wygładza się różnica między aktywnością powierzchniową homologów);
3) tylko dla roztworów wodnych. Środek powierzchniowo czynny
Amerykański fizykochemik Langmuir stwierdził, że reguła Traubego obowiązuje tylko dla niskich stężeń środków powierzchniowo czynnych w roztworze przy swobodnym ułożeniu zaadsorbowanych cząsteczek na powierzchni (ryc. 18.6).
Ryż. 18.6 Lokalizacja zaadsorbowanych cząsteczek na granicy faz:
a – przy niskich stężeniach; b – w stężeniach średnich;
c – w warstwie nasyconej przy maksymalnej możliwej adsorpcji
ZASADA DUCLOS-TRAUBE
Z równania Gibbsa wynika, że cechą zachowania substancji podczas adsorpcji jest wartość pochodnej, ale jej wartość zmienia się wraz ze zmianą stężenia (patrz rys. 3.2). Aby nadać tej wartości postać stałej charakterystycznej, należy przyjąć jej wartość graniczną (przy c 0). Wielkość tę nazwano aktywnością powierzchniową g przez P. A. Rebindera (1924):
[g] = J – m 3 / m 2 -mol = J – m/mol lub Nm2/mol.
Im bardziej napięcie powierzchniowe maleje wraz ze wzrostem stężenia zaadsorbowanej substancji, tym większa jest aktywność powierzchniowa tej substancji i tym większa jest jej adsorpcja Gibbsa.
Aktywność powierzchniową można zdefiniować graficznie jako ujemną wartość tangensa kąta stycznego narysowanego do krzywej =f(c) w punkcie jej przecięcia z osią rzędnych.
Zatem dla środków powierzchniowo czynnych: g > 0; 0. Dla PIV: g 0, Г i
Wyjaśnia to również brak aktywności sacharozy, której cząsteczka wraz z niepolarną ramą węglowodorową ma wiele grup polarnych, więc cząsteczka ma równowagę części polarnych i niepolarnych.
2. W szeregu homologicznym istnieją wyraźne wzorce zmiany aktywności powierzchniowej (g): zwiększa się ona wraz ze wzrostem długości rodnika węglowodorowego.
