Поверхностное давление мономолекулярного слоя

Ограничиваясь случаем нелокализованной адсорбции на математически однородной поверхности (при этом молекулы не встречают барьеров при перемещении вдоль поверхности), рассмотрим некоторые модели двухмерного состояния адсорбированного вещества. В этих моделях принимается, что все адсорбированное количество (Г) расположено в одном первом мономолекулярном слое (монослое). Поверхностное давление п этого слоя при таком допущении равно общему поверхностному давлению я (см. лекцию 7). [c.225]

Поверхностное давление измеряется методом так называемого равновесия пленки . Прибор для измерения поверхностного давления состоит из парафинированной ванны, которая заполняется водой, раствором соли, ртутью или какой-либо другой жидкостью, иа поверхности которой создается мономоле-кулярный слой исследуемого вещества. Подвижный барьер, который плавает на поверхности жидкости, ограничивает площадь мономолекулярного слоя. Он связан чувствительным датчиком с измерительной системой, определяющей поверхностное давление мономолекулярной пленки на барьер. Поверхностное давление можно также представить как разность поверхностного натяжения систем, расположенных по обе стороны поплавка,— водной фазы и мономолекулярного слоя, находящегося на поверхности водной фазы. [c.530]

Препарат получен путем добавки в диспергирующее средство ДН-75 (смесь оксиэтилированных ПАВ) компонента, который обусловил такие физико-химические свойства композиции, что при нанесении ее на поверхность воды быстро образуется мономолекулярная пленка. Эта пленка обладает достаточным поверхностным давлением, прочностью и стабильностью для локализации нефтяной пленки, которая собирается в отдельные слои или линзы, имеющие толщину 5-6 мм и значительно меньшую площадь по сравнению с первоначальным загрязнением. [c.19]

Если тонкий слой нанесен на поверхность жидкости, то удельная свободная поверхностная энергия системы в целом достигает значения отличного от удельной свободной поверхностной энергии Оо жидкой подложки. Соответствующее изменение (понижение) поверхностной энергии или поверхностного натяжения А = = а о—имеет смысл двумерного поверхностного давления аналогично подробно рассмотренному случаю мономолекулярных слоев нерастворимых веществ на жидкой поверхности. При увеличении площади слоя на с10 и соответственно при уменьшении площади свободной поверхности на такую же величину изменение свободной энергии при постоянных температуре и количестве п вещества в слое (или при постоянном объеме слоя V = Ок) будет определяться производной [c.163]

Попытки объяснить понижение прочности расклинивающим давлением тонких слоев жидкости, например, для диффузных двойных слоев ионов в разбавленных электролитах, оказались неудачными такие расклинивающие давления и соответствующие им понижения поверхностной энергии вызываются первым молекулярным (мономолекулярным) адсорбционным слоем. Именно такие предельно тонкие адсорбционные слои вызывают наибольшие эффекты понижения прочности. Расклинивающее же давление может проявляться только при предельно слабых связях между поверхностями (частичками) твердого тела или соответствующей дисперсной (коагуляционной) структуры (например, в явлениях набухания или самопроизвольного диспергирования—пептизации — агрегатов коллоидных частичек в разбавленных растворах электролитов). [c.218]

По изотерме поверхностного натяжения может быть построена изотерма состояния мономолекулярного слоя, т. е. зависимость поверхностного давления от площади, приходящейся на одну молекулу (или на один моль) в монослое. [c.77]

Поэтому, получив изотермы поверхностного натяжения и адсорбции,, мояшо найти значения давления двухмерного газа Д == ст,, — о и площади со, что позволяет построить изотерму состояния мономолекулярного слоя. [c.77]

При увеличении поверхностного давления пленки переходят в конденсированное состояние, а в насыщенных адсорбционных и мономолекулярных слоях происходит ориентация асимметричных молекул поверхностноактивных веществ по типу молекулярного частокола (Лангмюр, Ребиндер), что подтверждается измерениями предельной площади на молекулу для различных гомологических рядов (табл. 8). [c.100]

Так, если 1 м масла растекается в пленку толщиной 25 А, то площадь пленки составляет 1/25-10 ° = 4-10 м , или 400 квадратных километров Эти цифры вполне соответствуют реальным величинам . Не входя в подробное рассмотрение истории исследования поверхностных пленок, отметим лишь важнейшие этапы — количественные исследования лорда Рэлея, показавшие, что а уменьшается при образовании пленки, и позволившие ему в конце XIX в. сформулировать представление о мономолекулярной слое на поверхности воды. Следует отметить также работы Лэнгмюра (начало XX в.), который впервые исследовал пленки индивидуальных химических веществ и разработал метод прямого измерения давления пленок. [c.97]

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 Ленгмюра (начало XX в.), который впервые исследовал пленки индивидуальных химических веществ и разработал метод прямого измерения давления пленок. [c.99]

МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙ (монослой), слой в-ва толщиной в одну молекулу на пов-сти раздела фаз. Возникает при адсорбции, поверхностной диффузии, в результате испарения р-рителя из р-ра, содержащего нелетучий компонент. На твердых пов-стях М. с. обычно образуется вследствие адсорбции ПАВ из разбавл. р-ров или газов при относительно низких давлениях. С ростом концентрации (или давления пара) адсорбируемого в-ва М. с, может переходить в полимолекулярный поверхностный слой. [c.134]

При выводе изотермы адсорбции Ленгмюра неявно делаются следующие допущения 1) адсорбируемый газ в газовой фазе ведет себя как идеальный 2) адсорбция ограничивается мономолекулярным слоем 3) поверхность однородна, т. е. все адсорбционные центры имеют одинаковое сродство к молекулам газа 4) молекулы адсорбата не взаимодействуют друг с другом 5) адсорбированные молекулы газа локализованы, т. е. не передвигаются по поверхности. Первое предположение справедливо при низких давлениях. Второе почти всегда перестает соответствовать реальности при увеличении давления газа. Как показано на рис. 8.6, когда давление газа приближается к давлению насыщенного пара, пар начинает неограниченно конденсироваться на всех поверхностях, если краевой угол 0 равен нулю. Третье допущение неудовлетворительно, потому что реальные поверхности неоднородны разные грани кристалла обладают разным сродством к молекулам газа, а ребра, трещины и дефекты кристалла образуют дополнительные адсорбционные центры. Неоднородность приводит к уменьшению энергии адсорбции по мере заполнения поверхности. Неправильность четвертого допущения была показана экспериментально, когда обнаружилось, что в некоторых случаях теплота адсорбции может увеличиваться с увеличением поверхностной концентрации адсорбированных молекул. Этот эффект, противоположный тому, к которому должна приводить неоднородность поверхности, обусловлен взаимным притяжением адсорбированных молекул. Пятое допущение неправильно, так как имеется ряд доказательств того, что поверхностные пленки могут быть подвижными. [c.251]

Зная константы уравнения изотермы адсорбции в вириальной форме (IV,5), определенные из экспериментальной изотермы адсорбции, можно вычислить поверхностное давление я мономолекулярного адсорбированного слоя по экспоненциальному уравнению в вириальной форме (IV,4) для разных Г или разных величин площадей 03, приходящихся на одну молекулу в адсорбированном моно- [c.163]

В ряде работ [116—120] были исследованы свойства мономо-лекулярных слоев поливинилацетата. Изотерма поверхностного давления для этого полимера характерна для хорошо растекающейся пленки. Слипание мономолекулярного слоя наблюдается при давлениях 23—26 дан см. Величина поверхности, най- [c.193]

Лэнгмюр и Блоджет [23] разработали остроумную и удобную методику переноса мономолекулярных пленок с воды на поверхность стекла. Стеклянная пластинка погружается в воду , покрытую пленкой, например, стеариновой кислоты, и медленно извлекается, причем поверхностное давление поддерживается постоянным. При каждом погружении и поднятии стекла извлекается дополнительный молекулярный слой. Таким образом создавались пленки из 200 и более молекулярных слоев, обнаруживавшие интересные свойства . [c.77]

Исследование свойств мономолекулярных слоев нерастворимых веществ на поверхности воды и изучение адсорбции на твердых адсорбентах до последнего времени представляли собой две независимые главы в учении о поверхностных явлениях. Сближение этих двух направлений исследования и их рассмотрение с единой точки зрения стало возможным лишь после того, как был указан метод вычисления поверхностного давления вещества, адсорбированного на твердом адсорбенте. Этот метод, получивший широкое распространение после работ Бангама, как сказано в тексте, заключается в интегрировании уравнения Гиббса и приводит к следующему выражению для поверхностного давления адсорбированного вещества [c.734]

Дитеричи внес в -это рассуждение поправку., Он прежде всего обратил внимание на различие понятий объемной, поверхностной и линейной плотности. Линейная плотность, пропорциональная числу молекул, расположенных вдоль линии, равна кубическому корню из объемной плотности. Поверхностная плотность, пропорциональная числу молекул, расположенных на поверхности, равна квадрату кубического корня из объемной плотности. Дитеричи указал, что, выясняя зависимость внутреннего давления от плотности, надо число притягивающих молекул , распределенных внутри объема, считать, как это и было сделано выше, пропорциональным объемной плотности, но число притягиваемых молекул , расположенных в поверхностном слое, следует считать пропорциональным поверхностной,- а не объемной плотности. Это верно, если разуметь под слоем притягиваемых молекул поверхностный мономолекулярный слой, т. е. слой, толщина которого не превышает диаметра молекулы. Такил образом, вместо /u для внутреннего давления получается Ван-дер-ваальсовскую объемную поправку Дитеричи оставил без изменения и придал уравнению состояния такой вид [c.36]

Первое теоретическое уравнение, описывающее связь между количеством адсорбированного газа и его равновесным давлением при постоянной температуре, было предложено Ленгмюром [29]. При этом предполагалось, что адсорбция ограничена образованием мономолекулярного слоя и радиус действия поверхностных сил очень мал, а потому адсорбироваться могут только те молекулы, которые ударяются о чистую поверхность. Молекулы, ударяющиеся об уже адсорбированные молекулы, упруго отражаются и возвращаются в газовую фазу. Уравнение мономолекулярной адсорбции Ленгмюра имеет вид [c.295]

Мономолекулярная природа поверхностных пленок. Поверхностное давление [1—4]. Нерастворимое и нелетучее вещество, помещенное в небольшом количестве на поверхность жидкости с большим поверхностным натяжением (например воды), может оставаться в виде нерастекающейся капли, либо растекаться по поверхности. Необходимое и достаточное условие растекания вещества — более сильное притяжение его молекул к растворителю (воде), чем друг к другу. Иными словами, работа адгезии между веш,еством и жидкостью в этом случае превышает работу когезии самого вещества. Если это условие соблюдено, то молекулы растекающегося вещества стремятся прийти в непосредственное соприкосновение с жидкостью, обычно называемой подкладкой . Если позволяет площадь подкладки, растекающаяся жидкость образует мономолекулярный слой. Особое состояние вещества в этих пленках представляет большой интерес. [c.51]

Пептизация может рассматриваться как явление, обратное коагуляции. В основе этого явления лежит изменение структуры а) двойного слоя адсорбированных ионов в направлении увеличения диффузного слоя и связанного с этим повышения расклинивающего давления или б) увеличение и упрочение адсорбированного мономолекулярного слоя (сольватация, адсорбционный слой из поверхностно-активных молекул). В результате этих процессов ослабляется связь между частицами и броуновское движение переводит их во взвесь. Распределению частиц осадка в дисперсионной среде способствуют конвекционные токи, перемешивание и взбалтывание. [c.191]

Поверхностное давление мономолекулярного слоя полимера, приходящееся на единицу площади, занимаемой мономерным звеном, практически не зависит от молекулярного веса. Впервые это было показано Харкинсом, Кармен и Райсом [7 ] на примере полиэфиров ш-оксидекановой кислоты и в ряде других случаев [17, 19]. Аналогична зависимость поверхностного давления от площади для поливинилацетата молекулярного веса 16 800, 90 ООО и 230 ООО. Только в области очень низких давлений можно наблюдать слабое отличие в изотермах (рис. 362). [c.554]

Изотермы поверхностного давления позволяют не только установить тип новсрхностной пленки, но н определить размеры и форму молекул ПАВ, образующих пленку. Резкое увеличение поверхностного давления прн сжатии нленки отвечает образованию сплошного мономолекулярного слоя, в котором молекулы плотно прижаты друг к другу. Если площадь 5м, на которой размещен таким образом 1 моль вещества, разделить иа число Авогадро, то получим площадь, непосредственно занимаемую одной молекулой [c.163]

Поверхностное натяжение и поверхностное давление. Элементарный расчет Рэлея показал, что возможно непосредственное экспериментирование с мономолекулярным слоем на поверхности жидкостей. Если принять, что слой однороден, то это заключение не подлежит сомнению. Из него можно сделать ряд дальнейших выводов относительно свойств такого слоя. Прежде всего, согласно молекулярно-кинетическим представлениям, молекулы в монослое должны двигаться так же, как и молекулы в растворе. Следовательно, в поверхностном слое должно существовать своего рода двумерное осмотическое давление, которое стремится распределить нанесенные на поверхность молекулы равномерно по всей поверхности. Причиной этого давления является, очевидно, хаотическое тепловое движение молекул в слое. Перегородим поверхность жидкости несмачиваемой пластинкой, которая касается поверхности (например, полоской парафинированной бумаги, как делала Поккельс). Если по одну сторону перегородки нанести известное количество нерастворилюго вещества, то она будет играть роль идеальной полупроницаемой мембраны нерастворимое вещество не может проникнуть через нее, а молекулы жидкой подложки, подныривая снизу, свободно переходят на другую ее сторону. Следо. [c.124]

Механизм, определяющий самодиспергирование глин, проявляется - следующим образом экранированием адсорбционными слоями сил сцепления в микродефектах структуры раздвигающим действием этих слоев в микрощелях затруднением смыкания их из-за присутствия адсорбционных прослоев. В основе этих эффектов лежит, таким образом, проникновение в глубь диспергируемой фазы адсорбирующихся молекул. Последние в соответствии с их поверхностной активностью стремятся путем двумерной миграции покрыть адсорбционным слоем всю доступную им поверхность. Развивающееся при этом давление обусловлено понижением поверхностного натяжения и, следовательно, растет с увеличением лиофильности. Двумерное давление создает тангенциальные усилия там, где дальнейшее проникновение адсорбирующихся молекул становится уже невозмЬжным по стерическим причинам. Наибольшее значение имеют мономолекулярные слои, тем более что в результате вызываемой ими лиофилизации связь поверхности с дисперсионной средой возрастает и на ней образуются полимолекулярные диффузные слои толщиной в сотни или даже тысячи молекул. Они также обладают известной упругостью и обусловливают так называемое расклинивающее давление Б. В. Дерягина. Действие его значительно меньше, чем первого мономолекулярного слоя, но все же может достигнуть размеров, достаточных для разрушения рыхлых сцеплений пептизи-руемых структур. [c.76]

Диаграмма состояния мономолекулярного слоя в координатах поверхностное давление я-площадь приходящаяся иа одну адсорбир. молекулу. С, Ц и 5 - соотв. газообразное, жипкокоиденсированное, промежуточное, жидкорастянутое и твердоконденсированное состояния. [c.135]

В ряде работ [26, 27] была установлена весьма характерная особенность монослоев полимеров, заключающаяся в том, что рассчитанная из изотерм поверхностного давления площадь поверхности, занимаемая мономерным звеном, значительно меньше величину, получаемой расчетным путем для плотно упакованной модели, а толщина мономолекулярного слоя превышает расчетную величину. Характер изотерм и то, что монослои полимеров дают на поверхности при определенных условиях жидкорастянутые пленки, позволяют связать ряд особенностей их поведения с гибкостью макромолекул. Нами были проведены исследования свойств монослоев низкомолекулярных полиэфиров в области молекулярных весов, начиная с 600, которые показали, что даже для таких низкомолекулярных полимеров наблюдается несоответствие рассчитанных значений площади с найденными из изотерм. Так, для полиэфира с молекулярным весом 640 расчетная толщина монослоя со- [c.314]

Изотерма адсорбции типа / подчиняется закону Генри концентрация линейно зависит от давления. Изотерма типа II характерна для систем, в которых в полимере образуется лишь мономолекулярный слой адсорбированного вещества. Изотерма типа III характерна для многослойной сорбции. Если силы взаимодействия между молекулами полимера и сорбирующегося вещества относительно невелики, процесс сорбции происходит по закону случая в результате объемной или поверхностной сорбции, обусловленной действием ван-дер-ваальсовых сил (изотерма типа IV). [c.21]

Описанные результаты влияния магнитной обработки на адсорбцию гексадецилсульфата натрия на границе раздела жидкость — газ хорошо согласуются с данными, характеризующими изменение дисперсности пузырьков воздуха и их гидратированности [12, с. 139]. Это подтверждается следующими опытами. В раствор гексадецилсульфата натрия (4-10 моль/л) через капилляр диаметром 0,2 мм под давлением 6,7 кПа вводили пузырьки воздуха, которые в ходе опыта фотографировали и подсчитывали их число (погрешность измерений около 5%). Измеряли также количество воды, присоединенной к пузырькам и увлекаемой ими через слой неполярной жидкости (нормального октана). Погрешность измерений также не превышала 5%. Результаты опытов, приведенные на рис. 14, показывают, что при магнитной обработке значительно изменяется как размер пузырьков, так и количество увлеченной ими воды. Эти характеристики изменяются также и при магнитной обработке дистиллированной воды (возможно это обусловлено неконтролируемым количеством примесей ПАВ). Изменение степени адсорбции ПАВ на поверхности омагниченного дистиллята сопровождается также изменением свойств мономолекулярных адсорбционных слоев, Прямые измерения, выполненные Габриелли и Фикалби, показали, что мономолекулярный слой пальмитиновой кислоты на поверхности омагниченного дистиллята имеет значительно меньшее поверхностное давление, чем на поверхности дистиллята неомагниченно-го [58]. [c.53]

Рис и Кимбалл применили электронную микроскопию к изучению строения мономолекулярных слоев органических длинноценочечных кислот — н. гексатриаконтановой [38, 39], содержащей 36 атомов углерода, и стеариновой [40] — на поверхности воды. Изучалась зависимость между прилагаемым поверхностным давлением, ориентирующим молекулы, и строением монослоя. По достижении определенного давления монослои переносились на коллодиевую подложку (например, извлечением из жидкости стеклянной пластинки, покрытой подложкой, при сохранении постоянного давления), высушивались и оттенялись под углом 15°. Толщина слоя определялась по длине тени. Было непосредственно показано, что молекулы ориентированы вертикально для толщин слоев н-гексатриаконтановой и стеариновой кислот были получены, соответственно, значения около 50 и 25 А, что близко к длине их молекул. При низких поверхностных давлениях монослои представляли собой множество небольших островков неправильной формы, при средних давлениях они сливались в непрерывную фазу (для н. гексатриаконтановой кислоты), [c.217]

В ряде работ [26, 27] была установлена весьма характерная особенность монослоев полимеров, заключающаяся в том, что рассчитанная из изотерм поверхностного давления площадь поверхности, занимаемая мономерным звеном, значительно меньше величины, получаемой расчетным путем для плотно упакованной модели, а толщина мономолекулярного слоя превышает расчетную величину. Характер изотерм и то, что монослои полимеров дают на поверхности при определенных условиях жидкорастянутые пленки, позволяют связать ряд особенностей их поведения с гибкостью макромолекул. [c.314]

Некоторые исследователи пытались определить толщину адсорбционного слоя на поверхности жидкой ртути. Так как адсорбированные количества были очень малы, то во всех опытах пришлось применять косвенные методы, Олифант [ ] нашел, что толщина адсорбированного слоя углекислого газа на поверхности ртути лежит вблизи значения для мономолекулярного слоя. Однако при температуре опыта и максимальном парциальном давлении СО2 (16° и 0,5 ат) нельзя было бы и предположить более одного адсорбированного слоя. Айридел[ ], пользовавшийся измерением поверхностного натяжения и уравнением Гиббса для определения адсорбции некоторых органических паров на ртути, получил величины, соответствующие приблизительно мономолекулярному покрытию, однако его результаты содержат некоторые странные особенности, которые трудно понять. Например, он нашел, что адсорбция бензола достигает максимума, а затем падает с ростом давления. Будучи непоколебимым сторонником мономолекулярной адсорбции, он все же допускает, что адсорбция при насыщении иногда составляет несколько слоев. Наиболее надежные опыты Касселя[1 ], также пользовавшегося измерениями поверхностного натяжения и уравнением Гиббса, ясно указывают на наличие полимолекулярной адсорбции паров четыреххлористого углерода на [c.434]

В развитии наших взглядов на природу адсорбционных слоев нерастворимых веществ на поверхности воды весьма большую роль сыграли хорошо известные работы-Лэнгмюра, Адама и Джессопа, а также работы, выполненные в последнее время в лаборатории Гаркинса. Применение горизонтальных поверхностных весов Лэнгмюра — Адама и вертикальных весов Гаркинса и Андерсона к изучению поверхностных слоев высокомолекулярных органических веществ на воде позволило накопить большой экспериментальный материал в этой области и установить ряд общих закономерностей. Этот метод из чения мономолекулярных слоев на воде дает возможность путем прямых измерений установить связь между величиной поверхностного давления слоя тт и размером площадки о), приходящех хся на одну молекулу в поверхностном слое. Получаемые [c.731]

Вакуум в камере Спектрометра в зависимости от типа прибора составляет от 10т До 10 Па (обычно 10 —10 Па). Необ-. ходимо померкнуть,, что при, исследовании адсорбции на чистых поверхностях мёталлов или при изучении поверхностных электронных состояний необходим вакуум около 10 Па,.поскольку в противном случае поверхность будет загрязнена остаточными газами/Оценки показывают [12], что при вакууме 10 Па молекулы Оа при коэффициенте прилипания к тверд й поверхности, равном 1, покрывают поверхность мономолекулярным. . слоем за 50 мин.. Поскольку это время обратно пропорциональ -но давлению, то при вакууме 10 Па мономолекулярный слой образуется уже за 5 мин что сопоставимо со временем записи спектра. - [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология