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 tensioneve të tyre sipërfaqësore duke përdorur pajisjen dhe metodën Rebinder, shkruani rezultatet dhe llogaritjet në tabelën 3.6
3. Paraqitni izotermat e tensionit sipërfaqësor të të gjitha tretësirave surfaktantësh të së njëjtës seri homologe që keni përdorur në një grafik.
4. Nga grafiku llogaritni aktivitetet sipërfaqësore Ds/DC të të gjitha tretësirave për të gjitha përqendrimet nga seksionet lineare fillestare.
5. Njehsoni raportin e aktiviteteve sipërfaqësore të fqinjëve më të afërt të serisë homologe.
6. Nxirrni një përfundim në lidhje me realizueshmërinë e rregullit Duclos-Traube.
Tabela 3.6.
| Zgjidhjet | ME, Mol/l | P = 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 kryerjes së punës:
1. Formuloni qëllimin e punës.
2. Shpjegoni procedurën e matjes për përcaktimin e tensionit sipërfaqësor duke përdorur metodën Rehbinder.
3. Përshkruani metodën për përcaktimin e aktivitetit sipërfaqësor të tretësirave të surfaktantëve dhe llogaritjen e adsorbimit të Gibbs-it.
4. Shpjegoni procedurën e punës dhe llogaritjet për të kontrolluar fizibilitetin e rregullit Duclos-Traube.
Për të mbrojtur punën:
1. Tensioni sipërfaqësor është...
2. Tregoni 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? Jepni arsyet për 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 surfaktantit në temperaturat T 1 dhe T 2, duke marrë parasysh se T 2< Т 1.
6. Vizatoni grafikët e varësisë së tensionit sipërfaqësor nga përqendrimi i surfaktantit në temperaturat T 1 dhe T 2, duke marrë parasysh se T 2 > T 1.
7. Përcaktoni sipërfaqen për një molekulë të anilinës C 6 H 5 NH 2 në ndërfaqen e saj me ajrin, nëse adsorbimi maksimal i anilinës është G ¥ = 6.0 10 -9 kmol/m 2.
8. Jepni një shembull të një procesi si rezultat i të cilit tensioni sipërfaqësor i ujit bëhet zero.
9. Nga një numër përbërësish të paraqitur 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 madhe të përthithjes në të njëjtin përqendrim: HCOOH, CH 3 -COOH ose CH 3 -CH 2 -COOH? Jepni arsyet për 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 josorbues përgjatë sipërfaqes së sorbentit (faza stacionare), dhe në të njëjtën kohë proceset e thithjes dhe desorbimit të këto substanca shfaqen vazhdimisht. Faza e palëvizshme vendoset në formën e një paketimi në një tub të quajtur kolonë kromatografike nëpër të cilën duhet të kalojnë të gjitha substancat hyrëse, pas së cilës ato zbulohen nga një detektor kromatografik në dalje të kolonës. 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 mesatarja e "jetës" së molekulave të një substance individuale në gjendje të sorbuar, aq më e ulët është shpejtësia mesatare e lëvizjes së tyre përgjatë kolonës. Figura 3.1 tregon një kromatogram të regjistruar nga një detektor për një përzierje të katër substancave.
Oriz. 4.1 Kromatograma tipike e një përzierjeje prej katër substancash.
Shigjeta në figurën 4.1 tregon momentin kur përzierja hyn në rrjedhën e gazit bartës në hyrje të kolonës. Koha totale e kalimit të substancës nëpër kolonë ( koha e mbajtjes ) t u përbëhet nga koha e lëvizjes me gazin bartës t 0 dhe koha totale e kaluar në gjendje të sorbuar 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 lineare të lëvizjes së tij u 0 . Meqenëse mbajtja e substancave në gjendje të sorbuar ndodh për shkak të ndërveprimit të molekulave të substancave të ndara me molekulat e filmit të lëngshëm (kromatografia ndarëse) ose sipërfaqen e fazës së ngurtë (kromatografia e absorbimit), t R varet nga natyra. të fazës stacionare. Përbërësit e përzierjes që ndryshojnë në energjinë e bashkëveprimit me një fazë të caktuar stacionare do të kenë vlera t R të ndryshme. 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 një karakteristikë cilësore e një substance të caktuar në kushte konstante eksperimentale. : temperatura dhe shpejtësia vëllimore e gazit bartës (w ).
Shpejtësia mesatare lineare e lëvizjes së përbërësit të përzierjes së i-të përgjatë kolonës u i = l/t u , Ku l- gjatësia e kolonës, e përshkruar nga ekuacioni bazë:
4.2
u 0 - shpejtësia e gazit bartës;
- Koeficienti i Henrit, 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 – shpejtësia vëllimore e gazit bartës
.
Për shkak të faktit se Гi për substanca të ndryshme të përzierjes ndryshojnë nga njëra-tjetra, lëvizja e tyre përgjatë kolonës ndodh me shpejtësi mesatare të ndryshme, gjë që çon në ndarjen e tyre. Substancat që nuk përthithen, si dhe gazi mbartës, udhëtojnë në të gjithë gjatësinë e kolonës në kohën t 0 . Kështu,
, 4.Z
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, të barabartë, nuk varet nga Va, por vetëm nga natyra e substancave dhe temperatura
, 4.7
Kështu, vëllimi relativ i mbajtjes është karakteristika cilësore më e riprodhueshme e një substance në krahasim me t u, t R dhe V R.
Një ndërfaqe tipike L/O është kufiri midis ujit (W) dhe vajit (M) - komponentë që nuk kanë afinitet ose kanë lidhje të dobët me njëri-tjetrin. Ky kufi është shprehur mjaft qartë, megjithëse jo aq i mprehtë sa vërehet për ndërfaqen L/G (Fig. 1). Rritja e sipërfaqes totale të kontaktit duke shpërndarë një fazë (në formën e pikave të vogla) në një tjetër ndodh ngadalë, ndërsa kalimi i kundërt në fazat fillestare ndodh shpejt, dhe forca lëvizëse e procesit të kundërt është tendenca për të zvogëluar sipërfaqen. dhe zvogëlojnë energjinë sipërfaqësore. Substancat difilike (për shembull, acidet yndyrore) të shtuara në sistem shpërndahen në ndërfaqen L/L në atë mënyrë që afiniteti i pjesëve të ndryshme të molekulës për faza të ndryshme shkakton një ulje të energjisë së lirë sipërfaqësore dhe stabilizon ndërfaqen. Ngjashmëria midis llojeve të shpërndarjes së molekulave në ndërfaqet L/G dhe L/L mund të shihet në Fig. 4,a,b; ndryshimi kryesor është prania e molekulave surfaktant në shtresën e vajit. Shpërndarja e surfaktantit e treguar në Fig. 4b zbatohet njëlloj për emulsionet vaj në ujë (O/W) ose ujë në vaj (W/O), në mënyrë që të dy llojet e emulsioneve (ose dispersioneve) të stabilizohen nga surfaktantë të përshtatshëm të përshtatshëm.
50. Adsorbimi i gazeve në sipërfaqen e trupave të ngurtë.
51. Adsorbimi nga solucionet. Shkëmbimi i joneve.
Izotermat e adsorbimit të substancave të tretura nga një tretësirë janë të ngjashme në pamje me izotermat e përthithjes për gazet; për tretësirat e holluara, këto izoterma përshkruhen mirë nga ekuacionet Freundlich ose Langmuir, nëse në to zëvendësojmë përqendrimin ekuilibër të substancës së tretur në tretësirë. Megjithatë, adsorbimi nga tretësirat është një fenomen shumë më kompleks në krahasim me adsorbimin e gazit, pasi adsorbimi i tretësit shpesh ndodh njëkohësisht me adsorbimin e substancës së tretur.
Adsorbimi nga solucionet ujore të elektroliteve ndodh, si rregull, në atë mënyrë që kryesisht jonet e një lloji absorbohen nga tretësira në adsorbentin e ngurtë. Adsorbimi preferencial nga një tretësirë e një anioni ose kationi përcaktohet nga natyra e adsorbentit dhe joneve. Mekanizmi i përthithjes së joneve nga tretësirat e elektroliteve mund të jetë i ndryshëm; dallojnë shkëmbimin dhe adsorbimin specifik të joneve.
Shkëmbimi i joneve është një proces i kthyeshëm i shkëmbimit ekuivalent të joneve midis një solucioni elektrolitik dhe një të ngurtë (shkëmbyesi jonesh). Shkëmbyesit e joneve (këmbyesit e joneve) janë substanca të afta për shkëmbim jonesh në kontakt me tretësirat e elektrolitit. Në bazë të shenjës së joneve të shkëmbyer dallohen shkëmbyesit e kationeve dhe shkëmbyesit e anionit. Shkëmbyesi i kationeve ka grupe anionike dhe katione fikse që janë të afta të shkëmbehen me mjedisin. Shkëmbimi i joneve ka disa ngjashmëri me adsorbimin - përqendrimi i joneve të substancës së tretur ndodh në sipërfaqen e një të ngurtë.
52. Metodat për marrjen dhe pastrimin e sistemeve të shpërndara.
Një sistem i shpërndarë është një sistem në të cilin një substancë shpërndahet në mjedisin e një tjetre, dhe ekziston një kufi fazor midis grimcave dhe mediumit të shpërndarjes. Sistemet e shpërndara përbëhen nga një fazë e shpërndarë dhe një mjedis dispersioni.
Faza e shpërndarë është grimca të shpërndara në mjedis. Shenjat e tij: dispersion dhe ndërprerje.
Mjeti i dispersionit është mjedisi material në të cilin ndodhet faza e shpërndarë. Shenja e saj është vazhdimësia.
Metoda e shpërndarjes. Ai konsiston në shtypjen mekanike të lëndëve të ngurta në një dispersion të caktuar; shpërndarja nga vibrimet tejzanor; dispersioni elektrik nën ndikimin e rrymës alternative dhe të vazhdueshme. Për të marrë sisteme të shpërndara me metodën e dispersionit, përdoren gjerësisht pajisjet mekanike: thërrmuesit, mullinjtë, llaçët, rulat, bluarjet e bojës, tundësit. Lëngjet atomizohen dhe spërkaten duke përdorur grykë, mulli, disqe rrotulluese dhe centrifuga. Shpërndarja e gazeve kryhet kryesisht duke i fryrë ato përmes një lëngu. Në polimeret me shkumë, betonin e shkumëzuar dhe gipsin shkumë, gazrat prodhohen duke përdorur substanca që lëshojnë gaz në temperatura të ngritura ose në reaksione kimike.
Pavarësisht përdorimit të gjerë të metodave të dispersionit, ato nuk mund të përdoren për të marrë sisteme disperse me një madhësi grimcash prej -100 nm. Sisteme të tilla fitohen me metoda të kondensimit.
Metodat e kondensimit bazohen në procesin e formimit të një faze të shpërndarë nga substanca në gjendje molekulare ose jonike. Kërkesë e nevojshme për këtë metodë është krijimi i një tretësire të mbingopur nga e cila duhet të merret një sistem koloidal. Kjo mund të arrihet në kushte të caktuara fizike ose kimike.
Metodat fizike të kondensimit:
1) ftohja e avujve të lëngjeve ose lëndëve të ngurta gjatë zgjerimit adiabatik ose përzierja e tyre me një vëllim të madh ajri;
2) largimi gradual (avullimi) i tretësit nga tretësira ose zëvendësimi i tij me një tretës tjetër në të cilin substanca e shpërndarë është më pak e tretshme.
Kështu, kondensimi fizik i referohet kondensimit të avullit të ujit në sipërfaqen e grimcave të ngurta ose të lëngshme në ajër, joneve ose molekulave të ngarkuara (mjegull, smog).
Zëvendësimi i tretësit rezulton në formimin e një sol kur tretësirës origjinale i shtohet një lëng tjetër, i cili përzihet mirë me tretësin origjinal, por është një tretës i dobët për substancën e tretur.
Metodat e kondensimit kimik bazohen në kryerjen e reaksioneve të ndryshme, si rezultat i të cilave një substancë e patretur precipitohet nga një zgjidhje e mbingopur.
Kondensimi kimik mund të bazohet jo vetëm në reaksionet e shkëmbimit, por edhe në reaksionet redoks, hidrolizë, etj.
Sistemet e shpërndara mund të përftohen edhe me peptizimin, i cili konsiston në shndërrimin e sedimenteve, grimcat e të cilave tashmë kanë madhësi koloidale, në një "tretësirë" koloidale. Dallohen këto lloje të peptizimit: peptizimi me larjen e sedimentit; peptizimi me surfaktantë; peptizimi kimik.
Nga pikëpamja termodinamike, metoda më e favorshme është dispersioni.
Metodat e pastrimit:
Dializa është pastrimi i soleve nga papastërtitë duke përdorur membrana gjysmë të përshkueshme të lara me një tretës të pastër.
Elektrodializimi është dializa e përshpejtuar nga një fushë elektrike.
Ultrafiltrimi është pastrimi duke shtypur një medium dispersioni së bashku me papastërtitë me molekulare të ulët përmes një membrane gjysmë të përshkueshme (ultrafilter).
53. Vetitë malekularo-kinetike dhe optike të sistemeve të shpërndara: Lëvizja Brown, presioni osmotik, difuzioni, ekuilibri i sedimentimit, analiza e sedimentimit, vetitë optike të sistemeve të shpërndara.
Të gjitha vetitë molekulare-kinetike shkaktohen nga lëvizja spontane e molekulave dhe manifestohen në lëvizjen Brownian, difuzionin, osmozën dhe ekuilibrin e sedimentimit.
Lëvizja Brownian është lëvizja e vazhdueshme, kaotike, po aq e mundshme në të gjitha drejtimet e grimcave të vogla të pezulluara në lëngje ose gazra për shkak të ndikimit të molekulave të një mediumi dispersioni. Teoria e lëvizjes Brownian bazohet në idenë e ndërveprimit të një force të rastësishme, e cila karakterizon ndikimet e molekulave, një forcë të varur nga koha dhe një forcë fërkimi kur grimcat e një faze të shpërndarë lëvizin në një mjedis shpërndarës në një shpejtësi të caktuar.
Përveç lëvizjes përkthimore, është e mundur edhe lëvizja rrotulluese, e cila është tipike për grimcat dydimensionale me formë të parregullt (fije, fije, thekon). Lëvizja Brownian është më e theksuar në sistemet shumë të shpërndara, dhe intensiteti i saj varet nga dispersioni.
Difuzioni është përhapja spontane e një substance nga një zonë me përqendrim më të lartë në një zonë me përqendrim më të ulët. Dallohen llojet e mëposhtme:
1.)molekulare
3) grimcat koloidale.
Shpejtësia e difuzionit në gaze është më e larta, dhe në trupat e ngurtë është më e vogla.
Presioni osmotik është presioni i tepërt mbi një zgjidhje që është e nevojshme për të parandaluar transferimin e tretësit përmes membranës. OD ndodh kur një tretës i pastër lëviz drejt një tretësire ose nga një tretësirë më e holluar drejt një tretësire më të koncentruar, dhe për këtë arsye lidhet me përqendrimin e substancës së tretur dhe tretësit. Presioni osmotik është i barabartë me presionin që do të prodhonte faza e shpërndarë (tretësira) nëse ajo, në formën e një gazi, në të njëjtën temperaturë, do të zinte të njëjtin vëllim si sistemi koloidal (tretësira).
Sedimentimi është ndarja e sistemeve të shpërndara nën ndikimin e gravitetit me ndarjen e fazës së shpërndarë në formë sedimenti. Aftësia e sistemeve të shpërndara për të sedimentuar është një tregues i qëndrueshmërisë së tyre të sedimentimit. Proceset e ndarjes përdoren kur është e nevojshme të izolohet një ose një komponent nga ndonjë përbërës nga ndonjë produkt natyral ose i përgatitur artificialisht, i cili është një sistem i lëngshëm heterogjen. Në disa raste, një komponent i vlefshëm hiqet nga sistemi, në të tjera, papastërtitë e padëshiruara hiqen. Në ushqimin publik, proceset e ndarjes së sistemeve të shpërndara janë të nevojshme kur është e nevojshme të merren pije të qarta, të pastrohet lëngu dhe të lirohet nga grimcat e mishit.
Sjellja e një rreze drite që ndeshet me grimca të fazës së shpërndarë në rrugën e saj varet nga raporti i gjatësisë së valës së dritës dhe madhësisë së grimcave. Nëse madhësia e grimcave është më e madhe se gjatësia e valës së dritës, atëherë drita reflektohet nga sipërfaqja e grimcave në një kënd të caktuar. Ky fenomen vërehet në pezullime. Nëse madhësia e grimcave është më e vogël se gjatësia e valës së dritës, atëherë drita shpërndahet.
një substancë organike me një gjatësi të radikalit hidrokarbur në molekulën e saj. Sipas këtij rregulli, me një rritje të gjatësisë së radikalit hidrokarbur me një grup CH 2, aktiviteti sipërfaqësor i substancës rritet mesatarisht 3.2 herë.Shkruani një përmbledhje në lidhje me artikullin "Rregulli Duclos-Traube"
Shënime
K:Wikipedia:Artikuj të izoluar (lloji: i paspecifikuar)Fragment që karakterizon rregullin Duclos-Traube
Dhe, duke u ngjitur në shtrat, nxori portofolin nga poshtë jastëkëve të pastër dhe e urdhëroi të sillte verë."Po, dhe ju jap paratë dhe letrën," shtoi ai.
Rostov mori letrën dhe, duke hedhur paratë në divan, u mbështet me të dyja duart në tryezë dhe filloi të lexojë. Ai lexoi disa rreshta dhe shikoi me inat Bergun. Pasi takoi shikimin e tij, Rostov mbuloi fytyrën me letrën.
"Megjithatë, ata ju dërguan një sasi të mjaftueshme parash," tha Berg, duke parë portofolin e rëndë të shtypur në divan. "Kjo është mënyra se si ne bëjmë rrugën tonë me një rrogë, Kont." Unë do t'ju them për veten time...
"Kjo është ajo, Berg im i dashur," tha Rostov, "kur të marrësh një letër nga shtëpia dhe të takosh njeriun tënd, të cilin dëshiron ta pyesësh për gjithçka, dhe unë do të jem këtu, do të iki tani, që të mos të shqetësoj. .” Dëgjo, të lutem shko diku, diku... në ferr! - bërtiti ai dhe menjëherë, duke e kapur nga supi dhe duke e parë me butësi në fytyrë, me sa duket duke u përpjekur të zbuste vrazhdësinë e fjalëve të tij, shtoi: - e di, mos u zemëro; e dashura ime, e dashura ime, këtë e them nga zemra, sikur të ishte një mik i yni i vjetër.
"Oh, për hir të mëshirës, Kont, e kuptoj shumë," tha Berg, duke u ngritur në këmbë dhe duke folur me vete me një zë të turbullt.
"Ju shkoni te pronarët: ata ju thirrën," shtoi Boris.
Berg veshi një fustanellë të pastër, pa njollë apo njollë, i fryu kampionet e tij para pasqyrës, ashtu siç kishte veshur Aleksandër Pavlovich dhe, i bindur nga shikimi i Rostovit se palltoja e tij ishte vënë re, u largua nga dhoma me një pamje të këndshme. buzëqeshje.
- Oh, sa brutal jam, megjithatë! - tha Rostov, duke lexuar letrën.
- Dhe ç'farë?
- Oh, sa derr që jam, megjithatë, që kurrë nuk i kam shkruar e trembur aq shumë. "Oh, çfarë derri që jam," përsëriti ai, papritmas duke u skuqur. - Epo, le të shkojmë të marrim pak verë për Gavrilon! Epo, mirë, le ta bëjmë! - tha ai…
Në letrat e të afërmve kishte edhe një letër rekomandimi për Princ Bagration, të cilën, me këshillën e Anna Mikhailovna, kontesha e vjetër e mori përmes miqve të saj dhe ia dërgoi djalit të saj, duke i kërkuar që ta merrte për qëllimin dhe përdorimin e synuar. atë.
- Kjo është marrëzi! "Unë kam shumë nevojë për të," tha Rostov, duke hedhur letrën nën tryezë.
- Pse e la? – pyeti Boris.
- Një lloj letre rekomandimi, çfarë dreqin ka në letër!
- Çfarë dreqin ka në letër? – tha Boris, duke marrë dhe lexuar mbishkrimin. – Kjo letër është shumë e nevojshme për ju.
"Nuk kam nevojë për asgjë dhe nuk do të shkoj si ndihmës i askujt."
- Nga çfarë? – pyeti Boris.
- Pozicioni lake!
KIMIA FIZIKE DHE KOLOIDALE
Shënime leksionesh 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 lëngëta, tensioni sipërfaqësor σ është funksion i përqendrimit të lëndës së tretur. Në Fig. Figura 4.1 paraqet 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 surfaktant(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 surfaktantëve 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.
Një masë 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) rezulton se drejtimi i procesit - përqendrimi i substancës në shtresën sipërfaqësore ose, anasjelltas, prania e saj në vëllimin e fazës së lëngshme - përcaktohet nga shenja e derivatit d σ / dС. . Një vlerë negative e këtij derivati korrespondon me akumulimin e një substance në shtresën sipërfaqësore (G > 0), një vlerë pozitive korrespondon me një përqendrim më të ulët të një substance në shtresën sipërfaqësore në krahasim me përqendrimin e saj në pjesën më të madhe të tretësirës.
Vlera g = –d σ /dС quhet edhe aktiviteti sipërfaqësor i substancës së tretur. Aktiviteti sipërfaqësor i një surfaktant në një përqendrim të caktuar C1 përcaktohet grafikisht duke tërhequr një tangjente në izotermën e tensionit sipërfaqësor në pikën C = C1; në këtë rast, aktiviteti sipërfaqësor është numerikisht i barabartë me tangjenten e këndit të pjerrësisë së tangjentes me boshtin e përqendrimit:
Është e lehtë të vërehet se me rritjen e përqendrimit, aktiviteti sipërfaqësor i surfaktantit zvogëlohet. Prandaj, aktiviteti sipërfaqësor i një substance zakonisht përcaktohet në një përqendrim infinitimal të tretësirës; në këtë rast, vlera e tij, e shënuar me g o, varet vetëm nga natyra e surfaktantit dhe tretësit. Gjatë studimit të tensionit sipërfaqësor të tretësirave ujore të substancave organike, Traube dhe Duclos vendosën rregullin empirik të mëposhtëm për seri homologe të surfaktantëve:
Në çdo seri homologe në përqendrime të ulëta, zgjatja e zinxhirit të karbonit me një grup CH 2 rrit aktivitetin sipërfaqësor me 3-3,5 herë.
Për tretësirat ujore të acideve yndyrore, varësia e tensionit sipërfaqësor nga përqendrimi përshkruhet në mënyrë empirike ekuacioni Shishkovsky :
(IV.6a)
Këtu b dhe K janë konstante empirike, dhe vlera e b është e njëjtë për të gjithë serinë homologe, dhe vlera e K rritet për çdo anëtar pasues të serisë me 3 - 3.5 herë.
Oriz. 4.3 Orientimi kufizues i molekulave të surfaktantit në shtresën sipërfaqësore
Molekulat e shumicës së surfaktantëve kanë strukturë difilike, d.m.th. përmbajnë si një grup polar ashtu edhe një radikal hidrokarbure jopolar. Rregullimi i molekulave të tilla në shtresën sipërfaqësore është energjikisht më i favorshëm me kusht që grupi polar i molekulave të jetë i orientuar drejt fazës polare (lëngu polar), dhe grupi jopolar drejt fazës jopolare (gaz ose jo-polar). lëng polar). Në përqendrime të ulëta të tretësirës, lëvizja termike prish orientimin e molekulave të surfaktantit; me rritjen e përqendrimit, shtresa e adsorbimit bëhet 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. Për çfarë strukture filmash sipërfaqësorë respektohet ky rregull?Cili 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. Rritja e gjatësisë së 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 (tretësira zvogëlohet
Shprehja që rezulton për raportin r(n-N)/G(u) pasqyron rregullin Duclos-Traube.
Ky rregull vlen vetëm për tretësirat ujore të surfaktantëve. Për tretësirat e surfaktantëve në tretës jopolarë, aktiviteti sipërfaqësor, përkundrazi, zvogëlohet me rritjen e 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). Substancat sipërfaqësore-aktive (surfaktantët) karakterizohen me kthesa të tipit 1. Surfaktantët janë më pak polare në krahasim me tretësin dhe kanë një tension sipërfaqësor më të ulët se tretësi. Intensiteti i ndërveprimit ndërmjet molekulave të tretësit dhe molekulave të surfaktantit është më i vogël se ndërmjet molekulave të tretësit. 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) acide karboksilike, kripërat e tyre, alkoolet, aminet. Kjo strukturë difilike e molekulës është një tipar karakteristik i surfaktantëve. Zinxhirët hidrokarbure që nuk kanë një moment të përhershëm dipol janë hidrofobikë, ndërveprojnë me molekulat e ujit më pak 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 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 një surfaktant 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 rritjen e numrit të atomeve C, dhe me një gjatësi zinxhiri hidrokarbur 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 3.2-3.5 herë (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 sipërfaqësor-Boy nga gjatësia e radikalit të drejtpërdrejtë të hidrokarburit të ngopur dhe, në thelb, përmban një model të njohur si rregulli Duclos-Traube. Në të vërtetë, për termin (n+1) të serisë 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 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
Marrëdhënia (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 ndryshme. Aktiviteti sipërfaqësor është gjithashtu proporcional me konstanten e përfshirë në ekuacionin Langmuir (ose ekuacionin Shishkovsky), pasi Kg = KAoo (III. 17) dhe kapaciteti Loo i njështresës është konstant për një seri të caktuar homologe. Për mediat organike, zbatohet rregulli Duclos-Traube: 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), duke shprehur rregullin Duclos-Traube. Kjo tregon një lidhje midis vetive të masës dhe sipërfaqësore të solucioneve surfaktant dhe thekson të përbashkëtat e fenomeneve të adsorbimit dhe micelizimit. Në të vërtetë, në seritë homologe të surfaktantëve, vlera e CMC ndryshon përafërsisht në mënyrë të kundërt me aktivitetin sipërfaqësor, kështu që raporti i CMC i homologëve fqinjë korrespondon me koeficientin e rregullit Duclos-Traube.
Nga ky ekuacion është e qartë se puna e adsorbimit duhet të rritet me një sasi konstante pasi zinxhiri hidrokarbur zgjatet nga grupi CH2. Kjo do të thotë se në përqëndrime të ulëta, në të cilat respektohet vetëm rregulli Duclos-Traube, të gjitha grupet CHa në zinxhir zënë të njëjtin pozicion në lidhje me sipërfaqen, gjë që është e mundur vetëm kur zinxhirët janë të vendosur paralel me sipërfaqen, d.m.th. ata shtrihen mbi të. Ne do t'i kthehemi çështjes së orientimit të molekulave të surfaktantit në shtresën sipërfaqësore më vonë në këtë seksion.
Kjo do të thotë, G është në përpjesëtim të zhdrejtë. Tani rregulli Duclos-Traube do të shkruhet si më poshtë
Rregulli Duclos-Traube, siç është formuluar më sipër, plotësohet 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 zbutet diferenca midis aktivitetit sipërfaqësor të homologëve.
Megjithatë, ky shpjegim bie ndesh me faktin se vlerat Goo të matura në të njëjtat objekte i korrespondojnë një pozicioni në këmbë dhe jo të shtrirë të molekulave, për shkak të së cilës ato janë pothuajse të pavarura nga n. Për të eliminuar këtë kontradiktë, supozimi është bëri që kur shtresa të mbushet me një sasi të vogël, kur zbaton rregulli Duclos-Traube, molekulat e përthithura shtrihen në sipërfaqe dhe me rritjen e densitetit të tyre, ato gradualisht ngrihen. Por është e qartë se një interpretim i tillë është i papajtueshëm me zbatimin e rreptë të izotermës Langmuir, në të cilën Goo konsiderohet 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 acidit yndyror rritet në progresion aritmetik, aktiviteti sipërfaqësor rritet në progresion gjeometrik. Një raport i ngjashëm duhet të vërehet kur molekula është e zgjatur dhe për vlerën e 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, zbatohet rregulli Duclos-Traube, pasi me rritjen e
Si përafrim i parë, mund të supozojmë gjithashtu se sa më mirë të tretet mediumi adsorbentin, aq më i keq është përthithja në këtë mjedis. Kjo situatë është një nga arsyet e përmbysjes së rregullit Duclos-Traube. Kështu, 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 rritjen e peshës molekulare të acidit, siç do të rezultonte nga Rregulli Duclos-Traube, por zvogëlohet, pasi acidet yndyrore më të larta janë më të tretshme në një mjedis jopolar.
Është e qartë se në adsorbentët jo porozë me sipërfaqe të lëmuara nuk mund të vërehet një ndryshim i tillë i rregullit Duclos-Traube.
Rregulli Duclos-Traube
Rregulli Duclos-Traube për surfaktantët e tretshëm plotësohet në një gamë të gjerë përqendrimesh, duke filluar nga tretësirat e holluara deri te ngopja maksimale e shtresave sipërfaqësore. Në këtë rast, koeficienti Traube mund të shprehet si raport i përqendrimeve që korrespondon me ngopjen e shtresës sipërfaqësore
Rregulli Duclos-Traube ka një rëndësi të rëndësishme teorike dhe praktike. Ai tregon drejtimin e duhur për sintezën e surfaktantëve me zinxhir të gjatë shumë aktiv.
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 një seri 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 një seri homologe në progresion aritmetik, aktiviteti sipërfaqësor rritet gjeometrikisht dhe një rritje në pjesa hidrokarbure e molekulës nga një grup CH3 korrespondon me një rritje të aktivitetit sipërfaqësor prej afërsisht 3-3,5 herë (mesatarisht 3,2 herë).
Rregulli Duclos-Traube vlen më saktë në përqendrime 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 mund të shihet nga Fig. 37, vendi i thithjes së qendrës aktive është specifik i ulët 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 në vendin aktiv përcaktohet nga hidrofobia bruto e grupit K. Përkatësisht, vlera e log i, e cila karakterizon forcën e komplekse, rritet në mënyrë lineare (me një pjerrësi afër unitetit) me shkallën e shpërndarjes 1 P të këtyre përbërjeve midis ujit dhe fazës organike standarde (n-oktanol). Vlera e vëzhguar e rritjes së energjisë së lirë të transferimit të 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 afër vlerës së rritjes së energjisë së lirë, e cila rrjedh nga rregulli Duclos-Traube i njohur në kiminë e koloideve dhe është karakteristikë e energjisë së lirë të kalimit të një grupi CHa të lëngshëm nga uji në një jo ujor (hidrofobik). e mesme. E gjithë kjo na lejon të konsiderojmë rajonin hidrofobik të qendrës aktive të kimotripsinës si një pikë tretës organik të vendosur në shtresën sipërfaqësore të globulës së proteinës. Kjo rënie ose thith frenuesin hidrofobik nga uji në ndërfaqe, ose, duke qenë i vendosur disi më thellë, e nxjerr atë plotësisht. Nga pikëpamja e strukturës mikroskopike të rajonit hidrofobik, do të ishte më e saktë ta konsideronim atë si një fragment të micelës, megjithatë, një detaj i tillë duket i panevojshëm, pasi dihet se energjia e lirë e kalimit të n- alkanet nga uji në mjedisin mikroskopik të një micele dodecil sulfate ndryshojnë pak nga energjia e lirë e çlirimit të të njëjtave përbërje nga uji në një fazë të lëngshme makroskopike jopolare.
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, atëherë pAAUdaO dhe puna e përthithjes nga faza organike është e barabartë me Uo. 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 e parafinës në ndërfaqen me ujin. Kjo ilustrohet mirë nga Fig. 4 . Madhështi
Rrjedhimisht, sa më e theksuar të jetë asimetria polare e molekulës, aq më i madh është aktiviteti sipërfaqësor i një përbërjeje. Ndikimi i pjesës jopolare të molekulës së surfaktantit në aktivitetin sipërfaqësor është më i theksuar në seritë homologe (Fig. 20.1). G. Duclos zbuloi këtë model, i cili më pas u formulua më saktë nga P. Traube në formën e një rregulli të quajtur rregulli Duclos-Traube.
Vlera p quhet koeficienti Traube. Një shpjegim 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 tranzicionit të një grupi CH3 është konstante në serinë homologe dhe është afër 3 kJ/mol. Fitimi i energjisë është për shkak të faktit se kur një zinxhir jopolar zhvendoset nga mjedisi ujor në ajër, dipolet e ujit lidhen dhe energjia Gibbs e sistemit zvogëlohet. Në të njëjtën kohë, energjia Gibbs e zinxhirit surfaktant, e cila ka kaluar në mjedisin për të cilin ka një afinitet të lartë polariteti, zvogëlohet.
Efekti i gjatësisë së zinxhirit të surfaktantit. Në seritë homologe, me rritjen e peshës molekulare të surfaktantit, vlera e CMC zvogëlohet afërsisht në përpjesëtim të zhdrejtë me aktivitetin sipërfaqësor (CCMl 1/0m). Për homologët fqinjë, raporti KKM ka vlerën e koeficientit të rregullit Duclos-Traube (DKM) / (KKM) +1 P = 3.2.
Langmuir tregoi se rregulli Duclos-Traube mohket mund të përdoret për të llogaritur energjinë e transferimit të grupit - Hj- nga zgjidhja pjesa më e madhe në fazën e gazit. Në të vërtetë, duke e konsideruar b si një konstante ekuilibri adsorbimi [në f. 61 u konstatua se për vlerën ekuivalente të K, K=kJ është e vërtetë, në përputhje me ekuacionin e izotermës standarde të reaksionit kemi
Shikoni faqet ku përmendet termi Duclos Traube, rregull: Kimia koloidale 1982 (1982) - [ f.54]
Aktiviteti sipërfaqësor. Surfaktantë dhe jo surfaktantë. Rregulli Duclos-Traube.
Aktiviteti sipërfaqësor, aftësia e një lënde, kur absorbohet në ndërfaqe, për të reduktuar tensionin sipërfaqësor (tensioni ndërfaqësor). Adsorbimi G substancat dhe ulja që rezulton në tensionin sipërfaqësor s janë të lidhura me përqendrimin Me substancat në fazën nga e cila substanca absorbohet në sipërfaqen ndërfazore, nga 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 ndërfazor dhe quhet edhe. aktiviteti sipërfaqësor. E caktuar 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 më të rëndësishëm nga pikëpamja praktike, molekulat (jonet) absorbuese të surfaktantëve kanë një strukturë difilike, domethënë ato përbëhen nga një grup polar dhe një radikal hidrokarbur jopolar (molekula difilike). Radikali hidrokarbur, i cili dëbohet nga mjedisi polar, ka aktivitet sipërfaqësor drejt fazës jopolare (gaz, lëng hidrokarbure, sipërfaqja jopolare e një trupi të ngurtë). Në një tretësirë ujore të një surfaktant, një shtresë monomolekulare adsorbuese me radikale hidrokarbure të orientuara drejt ajrit formohet në ndërfaqen me ajrin. Ndërsa bëhet i ngopur, molekulat e surfaktantit (jonet), duke u ngjeshur në shtresën sipërfaqësore, janë të vendosura pingul me sipërfaqen (orientimi normal).
Përqendrimi i surfaktantëve në shtresën e adsorbimit është disa rend të madhësisë më i lartë se në vëllimin e 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 ndërfaqe me ajër nga 72.8 10 -3 deri në 25 10 -3 J/m 2, d.m.th. pothuajse në tensionin sipërfaqësor të lëngjeve hidrokarbure. Një fenomen i ngjashëm ndodh në ndërfaqen midis një solucioni ujor surfaktant dhe një lëngu hidrokarbur, i cili krijon parakushtet për formimin e emulsioneve.
Në varësi të gjendjes së surfaktantit në tretësirë, bëhet një dallim midis surfaktantëve vërtetë të tretshëm (të shpërndarë molekularisht) dhe atyre koloidalë. Kushtëzimi i kësaj ndarje është se i njëjti surfaktant mund t'u përkasë të dy grupeve, në varësi të kushteve dhe kimisë. 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 shfaqjen e një faze koloidale (micellare). Këto grupe surfaktantësh ndryshojnë në vlerën e sasisë pa dimension, e cila quhet. Bilanci hidrofilik-lipofilik (HLB) dhe përcaktohet nga raporti:
Rregulli Duclos-Traube- një marrëdhënie 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 CH 2, aktiviteti sipërfaqësor i substancës rritet mesatarisht 3,2 herë.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 serisë homologe të substancave organike, përqendrimi i kërkuar për të ulur tensionin sipërfaqësor të një solucioni ujor në një nivel të caktuar zvogëlohet me 3-3,5 herë me një rritje të radikalit të karbonit me një grup -CH2.
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, eteret, alkoolet, ketonet) në ujë. Studimet e mëparshme të E. Duclos, edhe pse të afërta në frymë me veprën e Traubes, nuk ofruan ndonjë varësi të qartë përqendrimi, prandaj në literaturën e huaj rregulli mban vetëm emrin e Traube. . Interpretimi termodinamik i rregullit të 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 rritjen e gjatësisë së zinxhirit të karbonit të substancave të së njëjtës seri homologe, adsorbimi në një adsorbent jopolar nga një tretës polar rritet afërsisht 3 herë me një rritje të zinxhirit hidrokarbur me një grup metilen CH2... ... Termat kimike
Rregulli i Duclos- Varësia traube që lidh aktivitetin sipërfaqësor të një tretësire ujore të një lënde organike me gjatësinë e radikalit hidrokarbur në molekulën e saj. Sipas këtij rregulli, kur gjatësia e radikalit hidrokarbur rritet me një grup... ... Wikipedia
Kimia e përgjithshme: tekst shkollor. A. V. Zholnin; e Redaktuar nga V. A. Popkova, A. V. Zholnina. . 2012.
Shihni se çfarë është "rregulli Duclos-Traube" në fjalorë të tjerë:
PRESIONI SIPËRFAQËSOR- (presioni i planit, 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 veshur me adsorbent. shtresa e surfaktantit. P. d. është drejtuar drejt ... ... Enciklopedisë fizike
Bar- I Mjekësia Mjekësia është një sistem i njohurive shkencore dhe veprimtarive praktike, qëllimet e të cilit janë forcimi dhe ruajtja e shëndetit, zgjatja e jetës së njerëzve, parandalimi dhe trajtimi i sëmundjeve njerëzore. Për të realizuar këto detyra, M. studion strukturën dhe... ... Enciklopedia Mjekësore
IMUNITETI- IMUNITET. Përmbajtja: Historia dhe kohët moderne. gjendja e doktrinës së I. . 267 I. si dukuri e përshtatjes. 283 I. lokale. 285 I. te helmet e kafshëve. 289 I. me protozoar. dhe infeksionet spiroketa. 291 I. te... ...Enciklopedia e Madhe Mjekësore
Rregulli Traube-Duclos;
Siç u përmend tashmë, molekulat sipërfaqësore aktive të afta për t'u absorbuar në ndërfaqen tretësirë-gaz duhet të jenë amfifile, d.m.th. kanë pjesë polare dhe jopolare.
Duclos dhe më pas Traube, duke studiuar tensionin sipërfaqësor të tretësirave ujore të një serie homologe të acideve yndyrore të ngopura, vërtetuan se aktiviteti sipërfaqësor (-) i këtyre substancave në ndërfaqen tretësirë-ajër është më i madh, aq më e madhe është gjatësia e radikalit hidrokarbur, dhe mesatarisht rritet me 3–3 ,5 herë për çdo grup –CH 2 – . Ky model i rëndësishëm quhet Rregullat e Traube-Duclos.
Rregulli i Traubes — Duclos thotë:
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 përqendrim molar të barabartë.
Një formulim tjetër i rregullit të Traubes — Duclos: "Kur gjatësia e zinxhirit të acidit yndyror rritet në progresion aritmetik, aktiviteti sipërfaqësor rritet në progresion gjeometrik." Rregulli i Traubes — Duclos është ilustruar mirë në Figurën 18.1.
Siç shihet nga figura, sa më e lartë të jetë një substancë në serinë homologe, aq më shumë zvogëlon tensionin sipërfaqësor të ujit në një përqendrim të caktuar.
Arsyeja e varësisë së krijuar nga sundimi i Traubes — Duclos, është se me rritjen e gjatësisë së radikalit, tretshmëria e acidit yndyror zvogëlohet dhe tendenca e molekulave të tij për të lëvizur nga pjesa më e madhe në shtresën sipërfaqësore rritet. 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 i Traube është i vlefshëm vetëm për përqendrime të ulëta të surfaktantëve në 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 shtresën e ngopur me adsorbimin maksimal të mundshëm
RREGULLI DUCLOS-TRAUBE
Nga ekuacioni i Gibbs-it del se karakteristikë e sjelljes së një lënde gjatë adsorbimit është vlera e derivatit, por vlera e tij ndryshon me ndryshimin e përqendrimit (shih Fig. 3.2). Për t'i dhënë kësaj vlere formën e një konstante karakteristike, merrni vlerën e saj kufizuese (në c 0). Kjo sasi u quajt aktiviteti sipërfaqësor g nga P. A. Rebinder (1924):
[g] = J – m 3 / m 2 -mol = J – m/mol ose Nm 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 këndit tangjentë të tërhequr në kurbë =f(c) në pikën e kryqëzimit të saj me boshtin e ordinatës.
Kështu, për surfaktantët: g > 0; 0. Për PIV: g 0, Г i
Kjo shpjegon edhe pasivitetin e saharozës, molekula e së cilës, së bashku me një kornizë hidrokarbure jopolare, ka shumë grupe polare, kështu që 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.
