ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Типы поверхностных пленок из "Курс коллоидной химии" Практически нерастворимыми являются гомологи органических соединений с большим числом неполярных углеводородных групп (например, пс 12 для одноосновных жирных кислот). В то же время для образования пленки необходимо, чтобы вещество растекалось по поверхности воды. [c.89] Условие растекания капли масла , находящейся на поверхности воды Б виде тонкой линзы (9 0), может быть записано следующим образом (раздел V. 3 и рис. V. 8). [c.89] Этому условию удовлетворяют молекулы с полярными группами, хорошо взаимодействующие с водой. Так, некоторые вещества [жидкие (олеиновая кислота) и твердые (камфора)] растекаются по поверхности воды самопроизвольно. Этот процесс может быть назван. двумерным растворением. Пленки других веществ (стеариновая кислота) получают нанесением на поверхность воды раствора этих веществ в каком-либо летучем растворителе (например, бензоле) с последующим его испарением. [c.90] При растекании пленки на достаточно большой поверхности образуется мономолекулярный слой, поскольку с ростом площади пленки свободная поверхностная энергия системы непрерывно уменьшается. Образующийся монослой является плотным, так как боковая когезия между молекулами в пленке (И с) стягивает его и препятствует разбеганию молекул. Если покрыть поверхность воды мелкой пылью (например, частицами талька), а затем нанести каплю масла , то пленка, растекаясь, сдвигает частицы на периферию. Таким путем, измеряя площадь пятна, можно найти 5 пленки. Известно также число молей (молекул) вещества в пленке п, поскольку вещество нерастворимо и нелетуче, а следовательно, целиком находится в пленке. [c.90] Возможность прямого, непосредственного определения величии 5 и п дает большое преимущество по сравнению с исследованием поверхностных слоев ПАВ. Так, можно сразу же найти площадь, приходящуюся на молекулу в пленке А, а также толщину пленки б = У/Зу как показал в своих классических работах Франклин. [c.90] Методы получения поверхностных пленок были разработаны около 4000 лет тому назад (Вавилон, Ассирия, Египет, Финикия), и многочисленные наблюдения их свойств проводились в глубокой древности. Связаны они были, главным образом, со способностью масла гасить морские волны, известной еще Плнпию старшему и Плутарху. [c.90] Не входя В подробное рассмотрение истории исследования поверхностных пленок, отметим лишь важнейшие этапы — труды лорда Рэлея, показавшие, что а уменьшается при образовании пленки, и позволившие ему в конце XIX в. сформулировать представление о мономолекулярном слое на поверхности воды, а также работы Лэнгмюра (начало XX в.), который впервые исследовал пленки индивидуальных химических веществ и разработал метод лрямого измерения давления пленок. [c.90] Распространяющиеся по поверхности воды молекулы масла ударяют о преграду, сдвигают плавающие частицы талька или сплошные барьеры, например тончайшие листочки слюды, помещенные на поверхности воды, создавая поверхностное давление зг. [c.91] Эта работа равна изменению свободной поверхностной энергии при замене поверхности чистой воды (с энергией оо) на поверхность, занятую пленкой (а) пШх = (во — о)йз ёз = Шх, т. е. [c.91] Это уравнение, вполне эквивалентно уравнению (V. 38), но получено для другого класса систем — поверхностных пленок, и не путем формального введения величины л, а на основании рассмотрения реальных молекулярных ударов, смещающих подвижный барьер. [c.91] Отметим, что в этой модели представление о а, как о силе упругой стягивающейся пленки, также не имеет ясного физического истолкования, поскольку, проводя трехмерную аналогию, нам пришлось бы говорить о втягивающей силе вакуума, тогда как представление о молекулярных ударах, приводящее в подобной аналогии к обычному давлению, имеет совершенно определенный смысл. Это поверхностное давление вполне реально, его можно измерить весьма точно, соединяя подвижный поплавок с динамометрическим устройством. [c.91] На этом принципе основаны пленочные весы Лэнгмюра , которые позволяют измерять л с чувствительностью до 1()- Н/м [6, с. 39]. На этих измерениях основаны механические методы исследования пленок. [c.91] Пленки изменяют не только механические, но и другие свойства поверхности раздела, в частности, оптические и электрические. Соответственно существуют оптические и электрические методы исследования пленок. [c.91] Второй метод, предложенный Фрейндлихом еще в 1922 г., заключается в пропускании сквозь пленку плоскополяризованного луча света. При этом возникает эллиптичность поляризации, характеризуемая отношением двух взаимноперпендикулярных электрических векторов и тем большая, чем больше толщина пленки (или слоя измененного состава в растворах ПАВ). На этом основан современный метод измерения толщины пленки — эллипсо-м е т р и я [7]. [c.92] В рационализированной системе единиц Дф = dq/eso, где во = 8,85 X X 10 Ф/м — электрическая постоянная. [c.92] Зная у в пленке, можно использовать электрический метод для суждения о величине O и, следовательно, о характере ориентации молекул в пленке. Данные, полученные этим методом, рассматриваются ниже. [c.93] Простота и непосредственность измерения столь важных параметров как Ао, я, 0 в пленках делает исследование поверхностных пленок весьма ценным для суждения о размерах, форме и тонком строении органических молекул, в частностн, весьма сложных. Исследование подобных двумерных структур имеет большое значение для биологии. [c.93] Выдающийся физико-химик Доннаи пишет Ориентацию молекул и ионов на поверхности раздела мы можем воспринимать как первые признаки организованной структуры жизни . [c.93] Измеряя я методом Лэнгмюра и зная молекулярную площадь А= 1/у, можно построить кривые сжатия, характеризующие состояние пленки. Пример такой кривой (пока без масштаба) представлен на рис. VIL 2. Кривая имеет ступенчатый характер, свидетельствующий об изменениях агрегатного состояния. Познакомимся на примере этой кривой с различными типами поверхностных пленок, с тем, чтобы в дальнейшем рассмотреть основные типы более подробно. [c.93] Предоставим пленке неограниченно большую площадь на поверхности воды. В этом случае все молекулы масла окажутся в состоянии двумерного газа, подобно трехмерной капле жидкости, испарившейся в неограниченно большом объеме газа при любой заданной Т. Такие пленки характеризуются большими А и малыми я. Участок а кривой, отвечающий этим условиям, носит название га 3 о о б р а 3 и о й пленки. [c.93] Вернуться к основной статье