1. Bered 0,2, 0,1 0,05, 0,025 och 0,0125 M lösningar av tre alkoholer (eller organiska syror) en homolog serie.
2. Bestäm värdena för deras ytspänning med hjälp av enheten och Rebinder-metoden, skriv ner resultaten och beräkningarna i tabell 3.6
3. Rita på en graf ytspänningsisotermerna för alla tensidlösningar du använde av samma homologa serie.
4. Beräkna från grafen ytaktiviteten Ds/DC för alla lösningar för alla koncentrationer från de initiala linjära kurvorna.
5. Beräkna förhållandet mellan ytaktiviteter för de närmaste grannarna i den homologa serien.
6. Gör en slutsats om genomförbarheten av Duclos-Traube-regeln.
Tabell 3.6.
| Lösningar | MED, mol/l | P \u003d h 2 - h 1 | s, dagar/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 |
KONTROLLFRÅGOR:
Innan du arbetar:
1. Formulera syftet med arbetet.
2. Beskriv mätproceduren för att bestämma ytspänningen med Rehbinder-metoden.
3. Berätta för oss proceduren för att bestämma ytaktiviteten för ytaktiva lösningar och beräkning av adsorptionen enligt Gibbs.
4. Förklara proceduren och beräkningarna för att kontrollera genomförbarheten av Duclos-Traube-regeln.
Så här skyddar du ditt arbete:
1. Ytspänningen är ...
2. Specificera de faktorer som påverkar ytspänningen hos vätskor.
3. Finns det skillnad i ytspänningen för mjukt och hårt vatten, vars prover har samma temperatur? Motivera ditt svar.
4. Förklara skillnaden mellan termerna "absorption" och "adsorption". Ge exempel på adsorption och absorption.
5. Rita grafer över adsorptionens beroende av koncentrationen av ett ytaktivt ämne vid temperaturerna T 1 och T 2, givet att T 2< Т 1.
6. Rita grafer över ytspänningens beroende av koncentrationen av ett ytaktivt ämne vid temperaturerna T 1 och T 2, givet att T 2 > T 1.
7. Bestäm arean per molekyl av anilin C 6 H 5 NH 2 vid dess gräns mot luft, om den begränsande adsorptionen av anilin är G ¥ = 6,0 10 -9 kmol/m 2.
8. Ge ett exempel på en process där ytspänningen på vatten blir noll.
9. Från serien av föreningar nedan, välj de som ökar ytspänningen för vatten: 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. Hur mycket skiljer sig ytaktiviteterna för etyl- (CH 3 -CH 2 OH) och butyl (CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 OH) alkoholer med samma koncentration (vid låga koncentrationer)?
11. Vilken av följande föreningar kommer att ha det högsta adsorptionsvärdet vid samma koncentration: HCOOH, CH 3 -COOH eller CH 3 -CH 2 -COOH? Motivera ditt svar.
GASKROMATOGRAFI
Den kromatografiska metoden för att separera en blandning av ämnen består i det faktum att ämnena som utgör blandningen rör sig tillsammans med den icke-sorberande bärargasen längs ytan av sorbenten (stationär fas), och processerna för sorption och desorption av dessa ämnen förekommer kontinuerligt. Den stationära fasen placeras i form av ett munstycke i ett rör som kallas kromatografikolonn, genom vilket alla insläppta ämnen måste passera, varefter de registreras vid kolonnens utlopp av en kromatografisk detektor. Rörelsen av ämnen längs kolonnen sker endast tillsammans med bärgasflödet, medan de i sorberat tillstånd inte rör sig i riktning. Därför, ju längre den genomsnittliga "livslängden" för molekylerna av en enskild substans i det adsorberade tillståndet, desto lägre är deras medelhastighet längs kolonnen. Figur 3.1 visar kromatogrammet registrerat av detektorn för en blandning av fyra ämnen.
Ris. 4.1 Typiskt kromatogram av en blandning av fyra ämnen.
Pilen i fig. 4.1 indikerar ögonblicket för blandningens inlopp i bärgasflödet vid kolonninloppet. Den totala tiden för ämnet att passera genom kolonnen ( retentionstid ) t u är summan av rörelsetiden med bärgasen t0 och den totala tiden som spenderas i det adsorberade tillståndet t R (korrigerad retentionstid):
t u = t o + t R 4.1
t 0 är densamma för alla ämnen, eftersom de rör sig längs kolonnen tillsammans med bärargasen med den linjära hastigheten för dess rörelse u 0 . Eftersom retentionen av ämnen i det sorberade tillståndet sker på grund av att molekylerna i ämnena separeras med molekylerna i vätskefilmen (partitionskromatografi) eller ytan av den fasta fasen (adsorptionskromatografi), så beror t R på den stationära fasens natur. Komponenterna i blandningen, som skiljer sig i interaktionsenergin med en given stationär fas, kommer att ha olika värden på t R . Till exempel bestäms energin för dessa interaktioner för derivat av kolväten av längden på kolvätekedjan och närvaron av funktionella grupper, därför är värdet på den korrigerade retentionstiden t R en kvalitativ egenskap hos detta ämne under konstanta experimentella förhållanden : temperatur och bärgasens volymetriska hastighet (w ).
Den linjära medelhastigheten för den i:te komponenten i blandningen längs kolonnen u i = l/t u , Var l- kolumnlängd, beskriven av huvudekvationen:
4.2
u 0 - bärargashastighet;
- Henry-koefficient, d.v.s. fördelningskoefficient för det i:te ämnet mellan den stationära och gasfasen;
Ca och C är koncentrationerna av ämnet i dessa faser vid jämvikt respektive;
kallas fasförhållandet och är lika med förhållandet mellan volymen Va för den stationära fasen i vilken sorption sker och volymen av den mobila (gas)fasen i kolonnen V = vikt o., w är bärgasens volymetriska hastighet
.
På grund av det faktum att Г i för olika ämnen i blandningen skiljer sig från varandra, sker deras rörelse längs kolonnen med olika medelhastigheter, vilket leder till deras separation. Icke-sorberande ämnen, liksom bärgasen, passerar hela kolonnens längd i tiden t 0 . Således,
, 4.З
de där. 
, 4.4
Var
, 4.5
Multiplicera höger och vänster sida med w, vi får
, 4.6
V R- korrigerad retentionsvolym , beror endast på volymen av den stationära fasen i kolonnen och Henry-koefficienten. Den relativa kvarhållna volymen av de två komponenterna 1 och 2, som är lika, beror inte på V a , utan bara på ämnenas natur och temperatur
, 4.7
Således är den relativa kvarhållna volymen den mest reproducerbara kvalitativa egenskapen hos ett ämne jämfört med t u, tR och VR.
Ett typiskt L/L-gränssnitt är gränsen mellan vatten (W) och olja (O) - komponenter som har liten eller ingen affinitet för varandra. En sådan gräns är ganska uttalad, även om den inte är så skarp som den observeras för L/G-gränssnittet (Fig. 1). Ökningen av den totala kontaktytan genom spridning av en fas (i form av små droppar) till en annan är långsam, medan den omvända övergången till de inledande faserna är snabb, och drivkraften bakom den omvända processen är tendensen att minska ytan och minska ytenergin. Amfifila ämnen (till exempel fettsyror) som tillsätts till systemet fördelas vid L/L-gränsytan på ett sådant sätt att affiniteten för olika delar av molekylen för olika faser orsakar en minskning av den fria ytenergin och stabiliserar gränsytan. Likheten mellan typerna av distribution av molekyler vid L/G- och L/L-gränssnitten kan ses i Fig. 4a,b; den största skillnaden är närvaron av ytaktiva molekyler i oljeskiktet. Fördelningen av ytaktivt medel som visas i fig. 4b gäller lika för olja-i-vatten (O/W) eller vatten-i-olja (W/O) emulsioner, så att båda typerna av emulsioner (eller dispersioner) stabiliseras med lämpliga lämpliga ytaktiva ämnen.
50. Adsorption av gaser på ytan av fasta ämnen.
51. Adsorption från lösningar. jonbytare.
Adsorptionsisotermer av lösta ämnen från en lösning liknar till utseendet adsorptionsisotermer för gaser; för utspädda lösningar är dessa isotermer väl beskrivna av Freundlich- eller Langmuir-ekvationerna, om jämviktskoncentrationen av det lösta ämnet i lösningen ersätts i dem. Adsorption från lösningar är dock ett mycket mer komplext fenomen jämfört med gasformigt, eftersom adsorptionen av ett lösningsmedel ofta sker samtidigt med adsorptionen av ett löst ämne.
Adsorption från vattenhaltiga lösningar av elektrolyter sker som regel på ett sådant sätt att joner av samma typ adsorberas från lösningen på den fasta adsorbenten. Företrädesvis adsorption från en lösning eller en anjon eller en katjon bestäms av arten av adsorbenten och jonerna. Mekanismen för adsorption av joner från elektrolytlösningar kan vara olika; allokera utbyte och specifik adsorption av joner.
Jonbyte är en reversibel process av ekvivalent utbyte av joner m / y med en elektrolytlösning och en fast substans (jonbytare). Jonbytare (jonbytare) är ämnen som kan jonbyta vid kontakt med elektrolytlösningar. Enligt tecknet på de utbytta jonerna särskiljs katjonbytare och anjonbytare. Katjonbytaren har fasta anjoniska grupper och katjoner som kan byta med omgivningen. Jonbyte har vissa likheter med adsorption - koncentrationen av joner av ett löst ämne sker på ytan av ett fast ämne.
52. Metoder för att erhålla och rena dispergerade system.
Ett dispergerat system är ett system där ett ämne är fördelat i ett annat medium och det finns en fasgräns mellan partiklarna och dispersionsmediet. Dispergerade system består av en dispergerad fas och ett dispersionsmedium.
Den dispergerade fasen är partiklarna fördelade i mediet. Dess egenskaper är spridning och diskontinuitet.
Dispersionsmedium - det materialmedium i vilket den dispergerade fasen är belägen. Dess tecken är kontinuitet.
dispersionsmetod. Den består i mekanisk krossning av fasta ämnen till en given dispersion; spridning genom ultraljudsvibrationer; elektrisk dispersion under inverkan av växelström och likström. För att erhålla dispergerade system med dispersionsmetoden används mekaniska anordningar i stor utsträckning: krossar, kvarnar, murbruk, valsar, färgkvarnar, shakers. Vätskor finfördelas och sprutas med munstycken, toppar, roterande skivor, centrifuger. Spridningen av gaser sker huvudsakligen genom att bubbla dem genom en vätska. I skumpolymerer, skumbetong, skumgips erhålls gaser med hjälp av ämnen som avger gas vid förhöjda temperaturer eller i kemiska reaktioner.
Trots den utbredda användningen av dispersionsmetoder kan de inte användas för att erhålla dispergerade system med en partikelstorlek på -100 nm. Sådana system erhålls genom kondensationsmetoder.
Kondensationsmetoder är baserade på processen för bildning av en dispergerad fas från ämnen som är i ett molekylärt eller joniskt tillstånd. Ett nödvändigt krav för denna metod är skapandet av en övermättad lösning från vilken ett kolloidalt system måste erhållas. Detta kan uppnås under vissa fysikaliska eller kemiska förhållanden.
Fysiska kondensationsmetoder:
1) kylning av ångor av vätskor eller fasta ämnen under adiabatisk expansion eller blandning av dem med en stor volym luft;
2) gradvis avlägsnande (avdunstning) av lösningsmedlet från lösningen eller dess ersättning med ett annat lösningsmedel, i vilket det dispergerade ämnet löser sig sämre.
Så, fysisk kondensering hänvisar till kondensering av vattenånga på ytan av fasta eller flytande partiklar, joner eller laddade molekyler (dimma, smog) i luften.
Lösningsmedelsersättning resulterar i bildandet av en sol när en annan vätska tillsätts till den ursprungliga lösningen som blandas väl med det ursprungliga lösningsmedlet men är ett dåligt lösningsmedel för det lösta ämnet.
Kemiska metoder för kondensation är baserade på utförandet av olika reaktioner, som ett resultat av vilka ett olöst ämne fälls ut från en övermättad lösning.
Kemisk kondensation kan baseras inte bara på utbyte utan också på redoxreaktioner, hydrolys, etc.
Dispergerade system kan också erhållas genom peptisering, som består i att överföra fällningar till en kolloidal "lösning", vars partiklar redan har kolloidala storlekar. Det finns följande typer av peptisering: peptisering genom tvättning av fällningen; peptisering med ytaktiva ämnen; kemisk peptisering.
Ur termodynamikens synvinkel är dispersionsmetoden den mest fördelaktiga.
Rengöringsmetoder:
Dialys är rening av soler från föroreningar med hjälp av semipermeabla membran tvättade med ett rent lösningsmedel.
Elektrodialys är dialys som accelereras av ett elektriskt fält.
Ultrafiltrering - rengöring genom att pressa samman dispersionsmediet med lågmolekylära föroreningar genom ett semipermeabelt membran (ultrafilter).
53. Molekylärkinetiska och optiska egenskaper hos dispergerade system: Brownsk rörelse, osmotiskt tryck, diffusion, sedimentationsjämvikt, sedimentationsanalys, optiska egenskaper hos dispergerade system.
Alla molekylär-kinetiska egenskaper beror på den spontana rörelsen av molekyler och manifesteras i Brownsk rörelse, diffusion, osmos och sedimentation-jonisk jämvikt.
Brownsk rörelse kallas kontinuerlig, kaotisk, lika trolig för alla riktningar, rörelsen av små partiklar suspenderade i en vätska eller gaser, på grund av verkan av molekyler i ett dispersionsmedium. Teorin om Brownsk rörelse utgår från konceptet om växelverkan mellan en slumpmässig kraft som kännetecknar inverkan av molekyler, en tidsberoende kraft och en friktionskraft när partiklar i en dispergerad fas rör sig i ett dispersionsmedium med en viss hastighet.
Förutom translationell rörelse är rotationsrörelse också möjlig, vilket är typiskt för tvådimensionella partiklar med oregelbunden form (trådar, fibrer, flingor). Brownsk rörelse är mest uttalad i mycket spridda system, och dess intensitet beror på spridningen.
Diffusion är den spontana spridningen av ett ämne från ett område med högre koncentration till ett område med lägre koncentration. Det finns följande typer:
1.) molekylär
3) kolloidala partiklar.
Diffusionshastigheten i gaser är den högsta och i fasta ämnen är den lägst.
Osmotiskt tryck är det övertryck över lösningen som är nödvändigt för att förhindra överföring av lösningsmedlet genom membranet. OD uppstår när ett rent lösningsmedel rör sig mot en lösning eller från en mer utspädd lösning mot en mer koncentrerad, och är därför associerad med skillnaden i koncentrationen av det lösta ämnet och lösningsmedlet. Det osmotiska trycket är lika med det tryck som den dispergerade fasen (löst ämne) skulle producera om den, i form av en gas vid samma temperatur, upptog samma volym som det kolloidala systemet (lösningen).
Sedimentering är skiktningen av dispergerade system under inverkan av gravitationen med separation av den dispergerade fasen i form av sediment. De dispergerade systemens förmåga att sedimentera är en indikator på deras sedimentationsstabilitet. Stratifieringsprocesser används när det krävs att isolera en eller annan komponent från någon komponent från någon naturlig eller artificiellt framställd produkt, som är ett heterogent vätskesystem. I vissa fall tas en värdefull komponent bort från systemet, i andra avlägsnas oönskade föroreningar. I offentlig catering är processerna för stratifiering av dispergerade system nödvändiga när det krävs för att få transparenta drycker, belysa buljongen och befria den från köttpartiklar.
Beteendet hos en ljusstråle som möter partiklar av en dispergerad fas på sin väg beror på förhållandet mellan ljusets våglängd och partikelstorlek. Om partiklarna är större än ljusets våglängd reflekteras ljus från partiklarnas yta i en viss vinkel. Detta fenomen observeras i suspensioner. Om partiklarna är mindre än ljusets våglängd sprids ljuset.
organiskt material med längden på kolväteradikalen i sin molekyl. Enligt denna regel, med en ökning av längden på kolväteradikalen med en СΗ 2-grupp, ökar ytaktiviteten hos ett ämne i genomsnitt 3,2 gånger.Skriv en recension om artikeln "Duclos-Traube Rule"
Anteckningar
K: Wikipedia: Enstaka artiklar (typ: ej specificerad)Ett utdrag som beskriver Duclos-Traube-regeln
Och när han gick upp till sängen, tog han fram en handväska under de rena kuddarna och beordrade att ta med vin."Ja, och ge dig pengarna och brevet," tillade han.
Rostov tog brevet och kastade pengar på soffan, lutade armbågarna mot bordet med båda händerna och började läsa. Han läste några rader och tittade argt på Berg. När han mötte hans blick täckte Rostov sitt ansikte med ett brev.
"Men de skickade en anständig summa pengar till dig", sa Berg och tittade på den tunga handväskan som trycktes ner i soffan. – Här är vi med en lön, räkna, på väg. Jag ska berätta om mig själv...
”Det är det, min käre Berg”, sade Rostov, ”när du får ett brev hemifrån och träffar din man, som du vill fråga om allt, och jag kommer att vara här, så går jag nu för att inte störa du. Lyssna, gå bort, snälla, någonstans, någonstans ... åt helvete! skrek han, och genast tog han honom i axeln och såg kärleksfullt in i hans ansikte, uppenbarligen försökte mildra ohövligheten i sina ord, tillade han: ”du vet, var inte arg; kära, min kära, jag talar från hjärtat, som till vår gamla bekant.
"Ah, ursäkta mig, räkna, jag förstår mycket väl", sa Berg och reste sig och talade till sig själv med en strupig röst.
- Du går till ägarna: de ringde dig, - tillade Boris.
Berg tog på sig en ren frack, utan en fläck eller en fläck, fluffade upp tinningarna framför spegeln, som Alexander Pavlovich bar, och övertygad av Rostovs blick om att hans frack hade uppmärksammats, lämnade han ett behagligt leende rummet.
– Åh, vilket odjur jag är dock! - sa Rostov och läste brevet.
- Och vad?
– Åh, vilket svin jag är dock, som jag aldrig skrev och så skrämde dem. Åh, vilket svin jag är”, upprepade han och rodnade plötsligt. - Ja, skicka Gavrila efter vin! Okej, nog! - han sa…
I släktingarnas brev fanns också ett rekommendationsbrev till prins Bagration, som den gamla grevinnan på inrådan av Anna Mikhailovna tog sig igenom sina bekanta och skickade till sin son och bad honom ta ner det för det avsedda ändamålet. och använda den.
- Det är nonsens! Jag behöver det verkligen, - sa Rostov och slängde brevet under bordet.
- Varför lämnade du det? frågade Boris.
– Något slags rekommendationsbrev, djävulen finns i mitt brev!
- Vad fan står det i brevet? – sa Boris och höjde sig och läste inskriptionen. Det här brevet är mycket viktigt för dig.
"Jag behöver ingenting, och jag kommer inte att vara en adjutant för någon.
- Från vad? frågade Boris.
- Lackejställning!
FYSIKALISK OCH KOLLOID KEMI
Sammanfattning av föreläsningar för studenter vid biologiska fakulteten vid Southern Federal University (RSU)
4.1 YTFENOMEN OCH ADSORPTION
4.1.2 Adsorption vid gränssnittet lösning-ånga
I flytande lösningar är ytspänningen σ en funktion av koncentrationen av lösta ämnen. På fig. 4.1 visar tre möjliga beroende av ytspänning på lösningens koncentration (de så kallade ytspänningsisotermerna). Ämnen vars tillsats till ett lösningsmedel minskar ytspänningen kallas ytaktiv(ytaktiva ämnen), ämnen vars tillsats ökar eller inte ändrar ytspänningen - ytinaktiv(PIAV).
Ris. 4.1 Ytisotermer Ris. 4.2 Adsorptionsisoterm
spänning av lösningar av PIAV (1, 2) och ytaktivt ämne vid gränssnittet lösning-ånga
Ytaktivt ämne (3)
En minskning av ytspänningen och följaktligen ytenergi uppstår som ett resultat av adsorption av ytaktiva ämnen på vätske-ånga-gränsytan, dvs. det faktum att koncentrationen av ytaktivt ämne i lösningens ytskikt är större än i lösningens djup.
Det kvantitativa måttet på adsorption vid gränssnittet lösning-ånga är ytöverskott G (gamma), lika med antalet mol löst ämne i ytskiktet. Det kvantitativa förhållandet mellan adsorptionen (ytöverskottet) av ett löst ämne och förändringen i lösningens ytspänning med ökande lösningskoncentration avgör Gibbs adsorptionsisoterm:
Diagrammet för den ytaktiva adsorptionsisotermen visas i fig. 4.2. Av ekvation (IV.5) följer att processens riktning - koncentrationen av ett ämne i ytskiktet eller omvänt dess närvaro i vätskefasens volym - bestäms av tecknet för derivatan d σ / dС. Det negativa värdet av denna derivata motsvarar ackumuleringen av ämnet i ytskiktet (G > 0), det positiva värdet motsvarar en lägre koncentration av ämnet i ytskiktet jämfört med dess koncentration i lösningens bulk.
Värdet g \u003d -d σ / dС kallas också för det lösta ämnets ytaktivitet. Ytaktiviteten hos ytaktiva ämnen vid en viss koncentration av C 1 bestäms grafiskt genom att rita en tangent till ytspänningsisotermen vid punkten C = C 1 ; i detta fall är ytaktiviteten numeriskt lika med tangenten för lutningen av tangenten till koncentrationsaxeln:
Det är lätt att se att med ökande koncentration minskar ytaktiviteten hos ytaktiva ämnen. Därför bestäms ytaktiviteten hos ett ämne vanligtvis vid en oändligt liten koncentration av lösningen; i detta fall beror dess värde, betecknat g o, endast på beskaffenheten av det ytaktiva medlet och lösningsmedlet. Traube och Duclos undersökte ytspänningen hos vattenlösningar av organiska ämnen och fastställde följande tumregel för den homologa serien av ytaktiva ämnen:
I alla homologa serier vid låga koncentrationer ökar förlängningen av kolkedjan med en CH2-grupp ytaktiviteten med en faktor 3–3,5.
För vattenhaltiga lösningar av fettsyror beskrivs ytspänningens beroende av koncentrationen av den empiriska Shishkovskys ekvation :
(IV.6a)
Här är b och K empiriska konstanter, och värdet på b är detsamma för hela den homologiska serien, och värdet på K ökar för varje efterföljande medlem av serien med 3–3,5 gånger.
Ris. 4.3 Begränsa orienteringen av ytaktiva molekyler i ytskiktet
Molekyler av de flesta ytaktiva ämnen har en amfifil struktur, dvs. innehåller både en polär grupp och en opolär kolväteradikal. Placeringen av sådana molekyler i ytskiktet är energetiskt mest gynnsam under förutsättning att molekylerna är orienterade av den polära gruppen till den polära fasen (polär vätska), och den opolära gruppen till den opolära fasen (gas eller opolär vätska). Vid en låg koncentration av lösningen stör termisk rörelse orienteringen av ytaktiva molekyler; med en ökning av koncentrationen mättas adsorptionsskiktet och ett skikt av "vertikalt" orienterade ytaktiva molekyler bildas på gränsytan (Fig. 4.3). Bildandet av ett sådant monomolekylärt skikt motsvarar det minsta värdet av ytspänningen för lösningen av ytaktivt medel och det maximala värdet av adsorption G (fig. 4.1-4.2); med en ytterligare ökning av koncentrationen av tensid i lösningen förändras inte ytspänningen och adsorptionen.
Copyright © S. I. Levchenkov, 1996 — 2005.
Kemistens handbok 21
Kemi och kemisk teknik
Duclos Traube, härska
Formulera Duclos-Traube-regeln och förklara dess fysiska innebörd. Vid vilken struktur av ytfilmer observeras denna regel. Vad är reversibiliteten för denna regel
Den fysiska innebörden av Duclos-Traube-regeln
Kolloidala ytaktiva ämnen uppvisar hög ytaktivitet, vilket huvudsakligen beror på kolväteradikalens längd. En ökning av radikalens längd med en grupp. -CH2- leder till en ökning av ytaktiviteten med cirka 3,2 gånger (Duclos-Traube-regeln). Denna regel tillämpas huvudsakligen för verkligt lösliga ytaktiva ämnen. Eftersom ytaktiviteten bestäms av oändlig utspädning av systemet är det lätt att förklara dess beroende av kolväteradikalens längd. Ju längre radikalen är, desto starkare trycks den ytaktiva molekylen ut ur vattenlösningen (lösligheten minskar).
Det resulterande uttrycket för förhållandet r (n-s) / r (u) återspeglar Duclos-Traube-regeln.
Denna regel uppfylls endast för vattenlösningar av ytaktiva ämnen. För ytaktiva lösningar i opolära lösningsmedel minskar ytaktiviteten med en ökning av kolväteradikalens längd (omvändning av Duclos-Traube-regeln).
Hela variationen av beroende av ytspänning på koncentration kan representeras av kurvor av tre typer (fig. 43). Ytaktiva ämnen kännetecknas av kurvor av typ 1. Ytaktiva ämnen är mindre polära än lösningsmedlet och har en lägre ytspänning än lösningsmedlet. Intensiteten av växelverkan mellan lösningsmedelsmolekyler och ytaktiva molekyler är mindre än den hos lösningsmedelsmolekyler med varandra. I förhållande till vatten, ett polärt lösningsmedel, är ytaktiva ämnen organiska föreningar som består av en kolväteradikal (hydrofob eller oleofil del) och en polär grupp (hydrofil del) av karboxylsyror, deras salter, alkoholer, aminer. Sådan amfifil struktur hos molekylen är en karakteristisk egenskap hos ytaktiva ämnen. Kolvätekedjor som inte har ett permanent dipolmoment är hydrofoba, interagerar med vattenmolekyler svagare än med varandra och skjuts upp till ytan. Därför är organiska ämnen som inte har en polär grupp (till exempel paraffiner, naftener) praktiskt taget olösliga i vatten. Polära grupper såsom -OH, -COOH, -NH, etc. har en hög affinitet för vatten, är väl hydratiserade, och närvaron av en sådan grupp i molekylen bestämmer lösligheten av ytaktiva ämnen. Sålunda beror lösligheten av ytaktiva ämnen i vatten på längden av kolväteradikalen (lösligheten minskar med ökande längd i den homologa serien). Till exempel är karboxylsyror i - C4 oändligt lösliga i vatten, lösligheten för C5 - C12-syror minskar markant med en ökning av antalet C-atomer, och när längden på kolvätekedjan är mer än i2 är de praktiskt taget olöslig. En ökning av längden på kolväteradikalen i en ytaktiv molekyl med en CHa-grupp leder till en ökning av ytaktiviteten med en faktor på 3,2–3,5 (denna regel kallas Duclos-Traube-regeln).
Langmuirs idéer om adsorption gör det också möjligt att förklara den välkända Duclos-Traube-regeln (1878), som, liksom Shishkovsky-ekvationen, etablerades experimentellt för lösningar av lägre fettsyror. Enligt denna regel är förhållandet mellan koncentrationerna av två närliggande homologer, som motsvarar samma A, konstant och ungefär lika med 3,2. Samma slutsats kan nås baserat på Shishkovsky-ekvationen. För den n:e och (n + 1):e homologerna från (4.42) har vi
Ekvation (39) fastställer ytförbränningsaktivitetens beroende av längden av den direkt mättade kolväteradikalen och innehåller i huvudsak den regelbundenhet som kallas Duclos-Traube-regeln. För den (n + 1):e termen i serien kan vi faktiskt skriva
I enlighet med ekvation (42) beror värdet på koefficienten för Duclos-Trauber-regeln p på värdet av LS-inkrementet. En minskning av detta värde leder till en minskning av skillnaden i ytaktiviteten hos homologer och vice versa.
Enligt Langmuir kan Duclos-Traube-regeln motiveras på följande sätt. Låt oss anta att tjockleken på ytskiktet är lika med O. Då blir medelkoncentrationen i detta skikt Г/0. Det är känt från termodynamiken att det maximala arbete A som krävs för att komprimera en gas från volym Fi till volym Vit kan representeras som
Förhållandet (VI. 37) återspeglar Duclos-Traube-regeln. Det är ett konstant värde och för vattenlösningar vid 20°C är det 3,2. Vid andra temperaturer än 20 °C har konstanten andra värden. Ytaktiviteten är också proportionell mot konstanten som ingår i Langmuir-ekvationen (eller Shishkovsky-ekvationen), eftersom Kr = KAoo (III. 17) och Loo-kapaciteten för monoskiktet är konstant för en given homolog serie. För organiska medier är Duclos-Traube-regeln omvänd, ytaktiviteten minskar med ökande längd på den ytaktiva kolväteradikalen.
Det är lätt att se att ekvationerna (76) och (77) liknar ekvation (39) som uttrycker Duclos-Traube-regeln. Detta indikerar ett samband mellan bulk- och ytegenskaperna hos lösningar av ytaktiva ämnen och understryker det gemensamma med adsorptions- och micellbildningsfenomen. I den homologa serien av ytaktiva ämnen ändras faktiskt CMC-värdet ungefär i omvänd proportion till ytaktiviteten, så att CMC-förhållandet för närliggande homologer motsvarar koefficienten för Duclos-Traube-regeln
Av denna ekvation kan man se att adsorptionsarbetet bör öka med ett konstant värde när kolvätekedjan förlängs med CH2-gruppen. Detta innebär att vid låga koncentrationer, vid vilka endast Duclos-Traube-regeln observeras, intar alla CH-grupper i kedjan samma position med avseende på ytan, vilket är möjligt endast när kedjorna är parallella med ytan, dvs. på det. Vi kommer att återkomma till frågan om orienteringen av ytaktiva molekyler i ytskiktet längre fram i detta avsnitt.
Det vill säga G är omvänt proportionell. Nu kommer Duclos-Traube-regeln att skrivas som
Duclos-Traube-regeln, som formulerats ovan, uppfylls vid temperaturer nära rumstemperatur. Vid högre temperaturer minskar förhållandet 3,2 och tenderar till enhet, eftersom ytaktiviteten minskar med ökande temperatur som ett resultat av desorption av molekyler och skillnaden mellan ytaktiviteten hos homologer utjämnas.
Denna förklaring motsäger dock det faktum att värdena för Goo mätt på samma föremål motsvarar molekylernas stående, snarare än liggande, position, på grund av vilken de är nästan oberoende av n. Duclos-Traube är nöjd, adsorberade molekyler ligger på ytan, och när deras densitet ökar stiger de gradvis. Men det är uppenbart att en sådan tolkning är oförenlig med den strikta tillämpningen av Langmuir-isotermen, där Goo antas vara ett konstant värde oberoende av fyllnadsgraden av adsorptionsskiktet.
I vilken utsträckning Duclos-Traube-regeln observeras för den homologa serien av fettsyror kan ses från data i tabell. V, 4. Duclos-Traube-regeln observeras inte bara för fettsyror, utan också för andra homologa serier - alkoholer, aminer etc.
En annan formulering av Duclos-Traube-regeln är att när fettsyrakedjelängden ökar exponentiellt ökar ytaktiviteten exponentiellt. Ett liknande förhållande måste observeras när molekylen är förlängd och för värdet jA, eftersom ytaktiviteten hos ämnen vid tillräckligt låga koncentrationer är proportionell mot den specifika kapillärkonstanten.
Det bör också noteras att Duclos-Traube-regeln endast iakttas för vattenlösningar av ytaktiva ämnen. För lösningar av samma ämnen i opolära lösningsmedel är Duclos-Traube-regeln omvänd, eftersom med ökande
I den första approximationen kan man också anta att ju bättre mediet löser upp adsorbenten, desto sämre är adsorptionen i detta medium. Denna bestämmelse är ett av skälen till upphävandet av Duclos-Traube-regeln. Så när adsorptionen av en fettsyra sker på en hydrofil adsorbent (till exempel silikagel) från ett kolvätemedium (till exempel från bensen), ökar inte adsorptionen med en ökning av syrans molekylvikt, enligt följande från Duclos-Traube-regeln, men minskar, eftersom högre fettsyror är mer lösliga i en opolär miljö.
Det är tydligt att en sådan omkastning av Duclos-Traube-regeln inte kan observeras på icke-porösa adsorbenter med släta ytor.
Duclos-Traube regel
Duclos-Traube-regeln för lösliga ytaktiva ämnen uppfylls i ett brett spektrum av koncentrationer, från utspädda lösningar och slutar med maximal mättnad av ytskikt. I detta fall kan Traube-koefficienten uttryckas som förhållandet mellan koncentrationerna som motsvarar mättnaden av ytskiktet
Duclos-Traube-regeln är av stor teoretisk och praktisk betydelse. Det indikerar rätt riktning i syntesen av högaktiva ytaktiva ämnen med långa kedjor.
Hur Duclos-Traube-regeln är formulerad Hur den kan skrivas Hur ser ytspänningsisotermerna för två angränsande homologer med antalet kolatomer n och n- ut -
Sambandet mellan konstanterna som ingår i Shishkovsky-ekvationen och strukturen hos ytaktiva molekyler kan fastställas genom att hänvisa till mönstret som etablerats av Duclos och Traube. Duclos fann att ytaktiva ämnens förmåga att minska ytspänningen hos vatten i den homologa serien ökar med ökande antal kolatomer. Traube kompletterade Duclos observationer. Sambandet mellan ytaktiviteten och antalet kolatomer som hittats av dessa forskare kallades Duclos-Traube-regeln.Med en ökning av antalet kolatomer i den homologa serien i en aritmetisk progression ökar ytaktiviteten exponentiellt, och en ökning av kolvätedelen av molekylen med en CH3-grupp motsvarar en ökning i ytaktivitet med cirka 3-3,5 gånger (i genomsnitt 3,2 gånger).
Duclos-Traube-regeln är mest exakt vid låga koncentrationer av lösta ämnen. Det är därför
En viktig slutsats följer av Duclos-Traube-regeln: arean per molekyl vid maximal mättnad av adsorptionsskiktet förblir konstant inom en homolog serie.
Alifatiska reversibla kompetitiva hämmare. Som framgår av fig. 37 är affinitetsstället för det aktiva centret inte särskilt specifikt med avseende på strukturen av den alifatiska kedjan i inhibitormolekylen (alkanoler). Oavsett om den alifatiska kedjan är normal eller grenad, bestäms effektiviteten av den reversibla bindningen av KOH-alkanolen till det aktiva centret av K-gruppens grova hydrofobicitet. Nämligen värdet på log i, som kännetecknar styrkan hos komplex, ökar linjärt (med en lutning nära enhet) med fördelningsgraden 1 R av dessa föreningar mellan vatten och standard organisk fas (n-oktanol). Den observerade ökningen av fri energi för CHa-gruppöverföring från vatten till det aktiva centrummediet är ungefär -700 cal/mol (2,9 kJ/mol) (för de lägre medlemmarna av den homologa serien). Detta värde ligger nära värdet av den fria energiökningen, som följer av Duclos-Traube-regeln som är känd inom kolloidal kemi och är karakteristisk för den fria energin för övergången av en flytande CH-grupp från vatten till en icke-vattenhaltig (hydrofobisk grupp) ) medium. Allt detta gör det möjligt att betrakta den hydrofoba regionen av det aktiva centret av kymotrypsin som en droppe av ett organiskt lösningsmedel beläget i proteinkulans ytskikt. Denna droppe adsorberar antingen den hydrofoba inhibitorn från vattnet till gränsytan eller, som är något fördjupad, extraherar den fullständigt. Ur synvinkeln av den hydrofoba regionens mikroskopiska struktur skulle det vara mer korrekt att betrakta det som ett fragment av en micell, men sådan detaljering verkar onödig, eftersom det är känt att den fria energin för övergången av n- alkaner från vatten till det mikroskopiska mediet i en dodecylsulfatmicell skiljer sig lite från den fria energin av frisättningen av samma föreningar från vatten till en makroskopisk flytande icke-polär fas.
Adsorption från den organiska fasen. I detta fall passerar endast den polära gruppen in i den angränsande (vattenhaltiga) fasen. Följaktligen bestäms arbetet med adsorption endast av skillnaden i energin för den intermolekylära interaktionen mellan polära grupper i den organiska fasen och vatten, d.v.s. av förändringen i deras energitillstånd under övergången från en organisk vätska till vatten. Eftersom kolväteradikalerna förblir i den organiska fasen är PAAUdaO och adsorptionsarbetet från den organiska fasen V0. I detta fall bör adsorptionsarbetet inte bero på kolväteradikalens längd, och Duclos-Traube-regeln bör inte följas. I själva verket, som experimentella data visar, är alla normala alkoholer och syror ungefär lika adsorberade från paraffiniska kolväten vid gränsen till vatten. Detta illustreras väl i fig. 4 . Storhet-
Följaktligen är föreningens ytaktivitet ju större, ju starkare den polära asymmetrin hos molekylen uttrycks. Inverkan av den opolära delen av den ytaktiva molekylen på ytaktiviteten är mest uttalad i den homologa serien (Fig. 20.1). G. Duclos upptäckte denna regelbundenhet, som sedan mer exakt formulerades av P. Traube i form av en regel som kallas Duclos-Traube-regeln
Värdet på p kallas för Traube-koefficienten. Den teoretiska förklaringen av Duclos-Traube-regeln gavs senare av I. Langmuir. Han beräknade energivinsten för två närliggande homologer under övergången av deras kolvätekedjor från vatten till luft och fann att skillnaden som motsvarar energin för övergången av en CH3-grupp är konstant i den homologa serien och är nära 3 kJ / mol . Förstärkningen i energi beror på det faktum att när en opolär krets tvingas ut ur ett vattenhaltigt medium till luft, kombineras vattendipolerna och systemets Gibbs-energi minskar. Samtidigt minskar Gibbs-energin och den ytaktiva kedjan, som har passerat in i mediet, till vilket den har en hög polaritetsaffinitet.
Effekt av tensidkedjelängd. I den homologa serien, med ökande ytaktivt ämnes molekylvikt, minskar CMC-värdet ungefär i omvänd proportion till ytaktiviteten (CMCl 1/0m). För angränsande homologer har CMC-förhållandet värdet av Duclos-Traube-regelkoefficienten (CMC) / (CMC) +1 Р = 3,2.
Langmuir visade att Duclos-Traube-regeln kan användas för att beräkna energin för gruppöverföring - Hj - från volymen av lösningen till gasfasen. Faktum är att betrakta b som en konstant för adsorptionsjämvikt [på sid. 61 Det visades att för ekvivalentvärdet av K, K = kJ är giltigt, i enlighet med ekvationen för standardreaktionsisotermen, har vi
Se sidor där termen nämns Duclos Traube, härska: Colloidal Chemistry 1982 (1982) — [ c.54 ]
ytaktivitet. Ytaktiva och ytinaktiva ämnen. Duclos-Traube regel.
ytaktivitet, förmågan hos ett ämne under adsorption vid gränsytan att sänka ytspänningen (gränsytspänning). Adsorption G in-va och minskningen i ytspänning s orsakad av det är associerad med koncentrationen Med in-va i den fas från vilken substansen adsorberas till gränsytan, Gibbs ekvation (1876): 
Var R- gaskonstant, T-magmuskler. temperatur (se Adsorption). Derivat
fungerar som ett mått på ett ämnes förmåga att sänka ytspänningen vid en given gränsyta och kallas också. ytaktivitet. Betecknas G (för att hedra J. Gibbs), mätt i J m / mol (gibbs).
Ytaktiva ämnen (ytaktiva ämnen), ämnen vars adsorption från en vätska vid gränsytan till en annan fas (flytande, fast eller gasformig) leder till ett medelvärde. sänka ytspänningen (se Ytaktivitet). I det mest allmänna och praktiska fallet har adsorberade ytaktiva molekyler (joner) en amfifil struktur, dvs de består av en polär grupp och en opolär kolväteradikal (amfifila molekyler). Ytaktivitet i förhållande till en opolär fas (gas, kolvätevätska, opolär yta av ett fast ämne) innehas av en kolväteradikal, som trycks ut ur det polära mediet. I en vattenlösning av ytaktiva ämnen bildas ett adsorptionsmonomolekylärt skikt med kolväteradikaler orienterade mot luft vid gränsen till luft. När det blir mättat, är molekylerna (jonerna) av det ytaktiva ämnet, som kondenserar i ytskiktet, placerade vinkelrätt mot ytan (normal orientering).
Koncentrationen av ytaktiva ämnen i adsorptionsskiktet är flera storleksordningar högre än i huvuddelen av vätskan, därför kan ytaktiva ämnen, även med en försumbar halt i vatten (0,01-0,1 vikt%), minska ytspänningen hos vatten vid gräns med luft från 72,8 till 10 -3 till 25 10 -3 J/m 2 , dvs. nästan till ytspänningen för kolvätevätskor. Ett liknande fenomen äger rum i gränsytan mellan en vattenlösning av ett ytaktivt ämne och en kolvätevätska, vilket skapar förutsättningar för bildning av emulsioner.
Beroende på tillståndet hos ytaktiva ämnen i lösning, särskiljs verkligt lösliga (molekylärt dispergerade) och kolloidala ytaktiva ämnen villkorligt. Villkoret för en sådan uppdelning är att samma ytaktiva ämne kan tillhöra båda grupperna, beroende på förhållandena och kemi. lösningsmedlets natur (polaritet). Båda grupperna av ytaktiva ämnen adsorberas vid fasgränser, d.v.s. de uppvisar ytaktivitet i lösningar, medan endast kolloidala ytaktiva ämnen uppvisar bulkegenskaper associerade med bildningen av en kolloidal (micellär) fas. Dessa grupper av ytaktiva ämnen skiljer sig åt i värdet av en dimensionslös mängd, som kallas. hydrofil-lipofil balans (HLB) och bestäms av förhållandet:
Duclos-Traube regel- beroende som förbinder ytaktiviteten hos en vattenlösning av organiskt material med längden av kolväteradikalen i dess molekyl. Enligt denna regel, med en ökning av kolväteradikalens längd med en СН 2-grupp, ökar ytaktiviteten hos ett ämne i genomsnitt med en faktor på 3,2. Ytaktivitet beror på strukturen hos ytaktiva molekyler; den senare består vanligtvis av en polär del (grupper med stort dipolmoment) och en opolär del (alifatiska eller aromatiska radikaler). Inom gränserna för den homologa serien av organiska ämnen minskar den koncentration som krävs för att sänka ytspänningen av en vattenlösning till en viss nivå med en faktor 3-3,5 med en ökning av kolradikalen med en -СΗ 2 -grupp.
Regeln formulerades av I. Traube (tyska) ryska. 1891 som ett resultat av hans experiment utförda på lösningar av många ämnen (karboxylsyror, estrar, alkoholer, ketoner) i vatten. De tidigare studierna av E. Duclos, även om de var nära Traubes verk, erbjöd inte något tydligt koncentrationsberoende, därför bär regeln i utländsk litteratur endast namnet Traube. . Den termodynamiska tolkningen av Traube-regeln gavs 1917 av I. Langmuir.
Duclos-Traube regel
Stor engelsk-ryska och rysk-engelska ordbok. 2001 .
Duclos-Traube regel- Duclos Traubes regel: med en ökning av längden på kolkedjan av ämnen i en homolog serie, ökar adsorptionen på en opolär adsorbent från ett polärt lösningsmedel med cirka 3 gånger med en ökning av kolvätekedjan med en metylengrupp CH2 ... ... Kemiska termer
Duclos regel- Traubeberoende som kopplar samman ytaktiviteten hos en vattenlösning av ett organiskt ämne med längden av kolväteradikalen i dess molekyl. Enligt denna regel, med en ökning av kolväteradikalens längd med en grupp ... ... Wikipedia
Allmän kemi: lärobok. A.V. Zholnin; ed. V. A. Popkova, A. V. Zholnina. . 2012 .
Se vad "Duclos-Traube-regeln" är i andra ordböcker:
YTRYCK- (platt tryck, tvådimensionellt tryck), kraften som verkar per längdenhet av gränsytan (barriären) på en ren vätskeyta och ytan på samma vätska täckt med adsorption. skikt av ytaktivt ämne. P. d. riktad åt sidan ... ... Physical Encyclopedia
Medicin- I Medicine Medicine är ett system av vetenskaplig kunskap och praktik som syftar till att stärka och bibehålla hälsan, förlänga människors liv och förebygga och behandla mänskliga sjukdomar. För att utföra dessa uppgifter studerar M. strukturen och ... ... Medical Encyclopedia
IMMUNITET- IMMUN. Innehåll: Historia och modernt. tillståndet för läran om I. . 267 I. som anpassningsfenomen. 283 I. lokal. 285 I. till djurgifter. 289 I. med protozoin. och spiroketer, infektioner. 291 I. till ... ... Big Medical Encyclopedia
Traube-Duclos regel;
Som redan nämnts måste ytaktiva molekyler som kan adsorberas på lösning-gas-gränsytan vara amfifila; har polära och opolära delar.
Duclos och sedan Traube, som studerade ytspänningen hos vattenlösningar av den homologa serien av mättade fettsyror, fann att ytaktiviteten (−) för dessa ämnen vid gränsytan lösning-luft är ju större ju längre kolväteradikalen är. , och i genomsnitt ökar den med 3–3 ,5 gånger för varje grupp -CH 2 -. Detta viktiga mönster kallas Traube-Duclos regler.
Traubes regel — Ducloglasite:
i den homologa serien av normala monobasiska fettsyror ökar deras ytaktivitet (-) med avseende på vatten kraftigt med 3-3,5 gånger för varje grupp -CH 2 - vid en lika molär koncentration.
En annan formulering av Traubes regel — Duclos: "När längden på en fettsyrakedja ökar exponentiellt, ökar ytaktiviteten exponentiellt." Traubes regel — Duclos illustreras väl i figur 18.1.
Som framgår av figuren, ju högre ämnet är i den homologa serien, desto mer sänker det ytspänningen av vatten vid en given koncentration.
Anledningen till beroendet som fastställts av Traubes styre — Duclos, ligger i det faktum att med en ökning av radikalens längd minskar fettsyrans löslighet och dess molekylers tendens att flytta från volymen till ytskiktet ökar. Det har konstaterats att Traubes härskar — Duclos observeras inte bara för fettsyror, utan också för andra homologa serier - alkoholer, aminer, etc.
Ris. 18.1 Traubes regel — Duclos:
1- ättiksyra, 2- propionsyra, 3- smörsyra, 4- valeriansyra.
1) endast vid låga koncentrationer, när värdet - - är maximalt;
2) för temperaturer nära rumstemperatur. Vid högre temperaturer minskar faktorn 3–3,5 och tenderar till enhet. En ökning av temperaturen främjar desorptionen av molekyler och därför minskar deras ytaktivitet (skillnaden mellan ytaktiviteten hos homologer utjämnas);
3) endast för vattenlösningar. tensid.
Den amerikanske fysikaliska kemisten Langmuir fann att Traube-regeln endast är giltig för små koncentrationer av ytaktiva ämnen i en lösning med ett fritt arrangemang av adsorberade molekyler på ytan (Fig. 18.6).
Ris. 18.6 Placering av adsorberade molekyler vid gränsytan:
a – vid låga koncentrationer; b - vid medelhöga koncentrationer;
c - i ett mättat skikt vid högsta möjliga adsorption
DUCLAU-TRAUBE REGEL
Det följer av Gibbs ekvation att värdet på derivatan är en egenskap av ett ämnes beteende under adsorption, men dess värde ändras med en förändring i koncentrationen (se fig. 3.2). För att ge denna storhet formen av en karakteristisk konstant, tas dess gränsvärde (vid c 0). P. A. Rebinder (1924) kallade detta värde för ytaktiviteten g:
[g] = J – m 3 / m 2 -mol \u003d J – m/mol eller N-m2/mol.
Ju mer ytspänningen minskar med ökande koncentration av det adsorberade ämnet, desto större ytaktivitet har detta ämne, och desto större är dess Gibbs-adsorption.
Ytaktivitet kan definieras grafiskt som det negativa värdet av tangenten för lutningen av tangenten ritad till kurvan =f(c) vid punkten där dess skärning med y-axeln.
För ytaktiva ämnen: g > 0; 0. För TID: g 0, Г i
Detta förklarar också inaktiviteten hos sackaros, vars molekyl, tillsammans med ett opolärt kolväteskelett, har många polära grupper, så molekylen har en balans mellan de polära och opolära delarna.
2. I den homologa serien finns det tydliga mönster i förändringen i ytaktivitet (g): den ökar när längden på kolväteradikalen ökar.
