Поверхностное давление определение

Исследуя адсорбцию на жидких поверхностях, измеряют поверхностное давление —а в зависимости от площади со, приходящейся на молекулу (нерастворимые монослои), или поверхностное натяжение в зависимости от концентрации поверхностноактивного вещества в объемной фазе (монослои растворимых или летучих веществ). В первом случае величину адсорбции на поверхности жидкости можно определить, зная количество нанесенного на поверхность нелетучего и нерастворимого вещества, образующего монослой, и занимаемую монослоем на поверхности жидкости площадь. Во втором случае величина адсорбции на поверхности жидкости непосредственно не измеряется. Она может быть вычислена из зависимости а от Са с помощью уравнения Гиббса (ХУП, 37а). Наоборот, в случае адсорбции на поверхности достаточно высокодисперсных твердых тел измеряется (в зависимости от парциального давления или концентрации адсорбируемого вещества в объемной фазе) именно величина адсорбции. Для определения поверхностного давления ти в этом случае также может быть применено уравнение Гиббса, поскольку оно связывает три величины поверхностное натяжение, адсорбцию и давление адсорбата в газовой фазе. [c.476]

Рис. ХУП, 9. Схема определения поверхностного давления монослоев нерастворимых веществ на поверхности воды с помощью весов Лэнгмюра—Адама.

После полного испарения бензола подвижный барьер весов устанавливают в определенном положении. Измеряют динамометром весов давление. После этого измеряют вязкость. Затем барьер сдвигают, уменьшая тем самым площадь пленки и сжимая ее. Снова измеряют давление и вязкость. Измерения заканчивают, когда поверхностное давление достигнет 15—16 дин/см. [c.69]

Рассмотренные поверхностные явления обусловлены гидродинамическим воздействием потока на слой. Отрыв единичной частицы или группы частиц от межфазной поверхности в определенном диапазоне скоростей С/ энергетически невыгоден Возникаюш ие силы взаимодействия частиц относительно невелики (разумеется, много меньше межмолекулярных сил в капельной жидкости), поэтому невелико поверхностное давление, относительно высок скоростной коэффициент объемного расширения, заметна сжимаемость псевдоожиженного слоя. При высоких степенях расширения, когда частицы удалены одна от другой, силы взаимодействия (а с ними и эффективное поверхностное натяжение) резко понижены, и упомянутые выше явления вырождаются. [c.480]

Цель работы. Приобрести навыки в определении поверхностной вязкости. Изучить связь поверхностной вязкости с поверхностным давлением. [c.69]

Наносят на поверхность раствора пипеткой Гаркинса определенный объем раствора ненасыщенной кислоты в бензоле (0,1 г кислоты на 1000 лгл бензола). Растворителю дают испариться. Устанавливают в определенном положении подвижный барьер. Измеряют поверхностное давление и поверхностный потенциал. Передвигают барьер в сторону уменьшения общей площади и производят новые измерения. Измерения продолжают до 5—6 положений подвижного барьера. Все измеренные данные заносят в таблицу. [c.71]

Вычитая из (1.47) (1.46) и используя определение поверхностного давления (1.29), получим [c.35]

Определение из изотермы адсорбции поверхностного давления и уравнения состояния адсорбированного вещества [c.144]

Отметим, что и в этой модели представление о а, как о силе упругой стягивающейся пленки, 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 совершенно реально, его можно из- мерить весьма точно, соединяя подвижный поплавок с динамометрическим устройством. На этом принципе основаны весы Лэнгмюра , которые позволяют измерять я с чувствительностью до 0,001 дин/см [6, с. 39]. На этих измерениях основаны механические методы исследования пленок. Пленки изменяют ке только механические, но и другие свойства поверхности раздела, в частности оптические и электрические. Соответственно существуют оптические и электрические методы исследования пленок. [c.98]

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.100]

Некоторые поверхностные пленки ведут себя подобно твердым телам. В монослое стеариновой кислоты не обнаруживается заметного давления до тех пор, пока пленка не будет ограничена некоторой определенной площадью затем поверхностное давление быстро возрастает, а дальнейшее уменьшение площади заставляет пленку сминаться. Таким образом, пленки стеариновой кислоты ведут себя как двумерные [c.248]

Для чистого вещества последний член опускают и получают следующее выражение для определения поверхностного давления [c.446]

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]

Тонко дисперсные минеральные вещества при поглощении газов или жидкостей заметно увеличиваются в объеме. Это явление объясняется адсорбцией. В определенных условиях адсорбция описывается соотношением между относительным линейным расширением твердого тела и поверхностным давлением адсорбированного вещества. Адсорбция паров воды, более известная как гигроскопичность, — важное свойство тонкодисперсного минерального вещества. Максимальная гигроскопичность, т. е. доля воды, прочно сорбированной дисперсным минералом из воздуха, насыщенного парами воды, есть величина постоянная ддя данного минерала и температуры. Адсорбция паров воды в экспериментах по измельчению минералов в некоторых случаях приводит к образованию новых минеральных форм. При измельчении оксидов образуются гидроксиды, при измельчении слюд — гидрослюды. Гидрослю-ды характеризуются повышенным содержанием воды. [c.810]

Поверхностное давление можно измерить экспериментально либо непосредственно с помощью пленочных весов [4], либо косвенно по разности двух измеренных поверхностных натяжений. Поверхность пленки можно также измерить непосредственно, так как пленку можно заключить между двумя параллельными барьерами. Поскольку масса вещества в пленке известна (обычно берут определенный объем раствора в летучем растворителе, например бензоле, по мере испарения которого жирная кислота растекается по поверхности воды), нетрудно рассчитать площадь А, занимаемую одной молекулой вещества в пленке при соответствующем значении П. Свойства пленок как двумерной фазы удобно выразить в виде кривых зависимости П от Л или ПЛ от П подобно тому, как свойства обычной объемной фазы могут быть описаны кривыми зависимости Р от V или РУ от Р (Р — давление, V — молярный объем). [c.262]

Термодинавическое описание адсорбционных систем. Реальная система с поверхностью раздела и система сравнения. Адсорбция как избыточная величина. Уравнения Гиббса для поверхности. Выражение химического потенциала адсорбированного вещества через адсорбцию константа Генри для адсорбционного равновесия, ее определение хроматографическим методом. Изотерма адсорбции, коэффициент активности адсорбированного вещества, поверхностное давление. [c.126]

Стандартным способом характеристики ПАВ является построение изотерм поверхностного давления, где поверхностное давление находится как функция площади молекулярной упаковки. Схематическое изображение прибора для определения давления пленок приведено на рис. 5.16. Поверхностное давление может быть измерено любым стандартным методом, используемым для измерения поверхностного натяжения, например, методом пластинок Вильгельми. Подвижное плечо, барьер, кювета — это составляющие части весов Лэнгмюра. Измерение движения такого барьера позволяет изменять общую площадь раствора ПАВ в кювете вполне контролируемым способом, так что поверхностное давление может быть соотнесено с площадью молекулярной упаковки ПАВ на поверхности воздух-вода . [c.168]

Отклонения от двухмерного закона идеального газа вызваны тем, что молекулы имеют определенный размер. При сжатии амфифильных соединений мы имеем растянутое жидкое состояние пленки ПАВ. Предшествует этому состоянию участок сосуществования двух состояний G + Lf , на котором при сжатии монослоев ПАВ поверхностное давление остается постоянным. Дальнейшее сжатие приводит к конденсированной [c.168]

О взаимодействии между ориентированными на границе раздела молекулами монослоя и веществами, растворенными в объеме жидкой фазы, можно судить по изменению свойств монослоя — его поверхностного давления, площади при постоянном поверхностном давлении и поверхностного потенциала. Шульман с сотрудниками установили, что введение под монослой некоторых веществ в виде разбавленного раствора приводит к изменению поверхностного потенциала, что обусловлено взаимодействием между двумя разными типами молекул. Если силы вандерваальсового притяжения между неполярными частями обоих соединений достаточно велики, введенное вещество быстро проникает через монослой, независимо от начального поверхностного давления, причем образуется смешанный монослой, содержащий оба соединения в определенном стехиометрическом соотношении [59]. [c.308]

Когда имеют дело с пленками нерастворимых веществ, обычно концентрацию вещества в растворе экспериментально измерить не удается, зато Г в данном случае — просто количество материала, нанесенного на единицу поверхности. Кроме того, вместо поверхностного натяжения часто с помощью пленочных весов измеряют непосредственно поверхностное давление п. Могут определяться и другие ве.дичины контактные потенциалы, поверхностные вязкости и т. д. Ниже описаны способы определения ряда этих величин. [c.95]

При очень низких поверхностных давлениях в белковой пленке вполне могут существовать развернутые молекулы, и Зингер [171] считает, что в таких условиях применима теория Флори — Хаггинса для полимерных растворов. В этой теории молекула полимера рассматривается как цепь из п звеньев (аминокислотных остатков в случае белков), каждое из которых обладает определенной гибкостью, характеризуемой числом 2. Для жесткой цепи 2 равно 2, а для гибкой цепи оно может достигать 4. При плотной упаковке один сегмент цепи занимает площадь Ь, средняя площадь пленки, приходящаяся а сегмент, равна о. Длинная гибкая цель, предоставленная самой себе, не является ни полностью развернутой, ни полностью свернутой. Она находится в некотором промежуточном состоянии, скорее всего почти развернутом. При сжатии цепь становится более компактной при этом конфигурационная энтропия уменьшается. Таким образом, как л, так и 2 должны зависеть от давления. [c.139]

Один из прямых методов определения 5в/а состоит в следующем. Инертный, или передающий , монослой наносится в ванну пленочных весов, затем на поверхность помещается капля жидкости В и измеряется поверхностное давление системы Ръ А (А—жидкость в ванне). Покажите, что Гв/а = Зв/а- Передающий монослой должен быть инертным, т. е. он должен не смешиваться с В, а действовать просто как среда, передающая поверхностное давление, создаваемое каплей В. [c.154]

Расширение твердого тела при адсорбции. При поглощении газа или жидкости многие твердые тела заметно увеличивают свой объем. В определенных условиях адсорбция паров пористыми телами описывается определенным соотношением между относительным линейным расширением (выраженным в процентах) и поверхностным давлением адсорбированного вещества [93]. Последнее рассчитывается по изотерме адсорбции с помощью уравнения Гиббса. Как показано в разд. ТУ-б, [c.222]

Существует два основных метода определения изменения свободно] поверхностной энергии твердого тела. Изменение свободной поверхностной энергии определяют, во-первых, измеряя поверхностное давление пленки вещества, адсорбированного на поверхности твердого тела, и, во-вторых, измеряя краевой угол на линии границы раздела трех фаз, одна из которых твердая. Эти методы рассмотрены в разд. УП-4 н УП-5. [c.271]

Перед измерением поверхностного давления поверхность воды очищают с помощью барьеров ( ироглаживанием ) и в нее медленно опускают пластину (на /4 ее длины). Окулярную риску катетометра совмещают с какой-либо точкой подвески пластины, делают отсчет по шкале катетометра и на поверхность воды пипеткой наносят определенное количество ПАВ в виде разбавленного бензольного раствора. После испарения растворителя (через 10—15 мин) делают второй отсчет показаний шкалы катетометра и по разности с первым (начальным) определяется к. [c.36]

Данный метод применяют для определения характеристик монослоев ПАВ, растворимых в воде, т. е. в том случае, когда невозможно измерить поверхностное давление с помощью весов Ленгмюра. Для исследования поверхностных монослоев нерастворимых и малорастворимых веществ непосредственно измеряют поверхностное давление на весах Ленгмюра, поскольку точность измерения в этом случае на порядок выше, чем точность измерения поверхностного патянсепия. [c.77]

Легко видеть, что при этом устраняется необходимость экспериментального определения состава адсорбата, если имеются другие данные. В работе ван Несса [705] описан метод получения таких данных, основанный на измерении зависимости поверхностного давления от предельной адсорбции при постоянных Т к Р для нескольких постоянных составов паровой фазы, однако автор не располагал данными, которые позволили бы ему проверить полученные результаты. [c.447]

В экспериментах по воссозданию планарных липидных мембран могут быть использованы как моно-, так и бислои. Монослой формируют на поверхности раздела вода — воздух. Каждый липид имеет характерную, зависящую от его структуры площадь поверхности, а это означает, что вместо прямого измерения поверхности монослоя для определения тенденции липида распространяться по ней, т. е. оказывать так называемое поверхностное давление, можно использовать торзионные весы. Прибор для такого рода измерений называется ванной Ленгмюра. С его помощью можно количественно следить за воссозданием липид-белковой системы, ибо, когда белок встраивается в монослой, поверхностное давление меняется в соответствии с пространственными требованиями его молекулы. Так, если какой-то белок входит в субфазу под монослоем, то изменение поверхностного давления в ванне Ленгмюра зарегистрирует его включение в мембрану. Путем изменения состава липидного монослоя можно определить, какой липид взаимодействует со специфическим белком. Например, этим методом было найдено, что ацетилхолиновый рецептор постсинаптической мембраны взаимодействует лучше с холестерином, чем с фосфолипидами [20]. Такая информация, следовательно, имеет не только теоретический интерес она может оказаться необходимой для успешного воС создания мембраны. [c.86]

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]

Поли-В. норлейцин имеет предельную площадь около 15 на остаток (или 0,8 м 1мг), что хорошо согласуется с соответствующей площадью для белка. В монослоях таких полипептидов молекулы на поверхности расположены плоско в Р-кератиновой форме. Площадь на остаток, равная 15 хорошо согласуется с площадью, рассчитанной из рентгенографических данных, согласно которым величина периода равна 3,32 А и расстояние между цепями 4,4 А. При исследовании зависимости поверхностная вязкость — площадь Кампер и Александер нашли величины предельных площадей для пленок полиаланина и полифенилаланина соответственно 14,7 и 14,4 к . Площадь на фенил ал анино вый остаток, определенная по измерениям поверхностного давления в зависимости от площади, оказывается несколько больше 15 А , [c.303]

Как уже упоминалось (см. стр. 277), молекулярный вес пленкообразующего вещества может быть определен из кривых зависимости пА — л. Если этим методом определить молекулярный вес поливинилацетата, образующего монослой растянутого типа, то полученная величина может оказаться гораздо меньше истинного молекулярного веса полимера, так как эффективной кинетической единицей в этом случае является не молекула, а меньший по величине сегмент. С другой стороны, хорошо известно, что вязкость растворов полимеров зависит от молекулярного веса. В соответствии с этим Исемура и Фукудзука [58] изучали зависимость поверхностной вязкости от молекулярного веса М пленкообразующего полимера и показали, что связь между ними для такого полимера, как поливинилацетат, при относительно высоких поверхностных давлениях может быть описана следующим уравнением [c.307]

Икеда и Исемура 169] показали, что результаты, которые были выведены из электростатической теории, получаются и из простых термодинамических соображений, если рассматривать нерастворимый монослой как своеобразный двумерный поверхностный раствор, из молекул, не содержащих неполярных боковых цепей. Эти слои развивают поверхностное давление, необходимое для поддержания термодинамического равновесия с объемной фазой. Таким образом, можно принять, что если монослой образован электролитом, его ионные группы растворяются и равномерно распределяются в поверхностной фазе некоторой определенной толщины б, а ионы соли в водной подложке распределяются между поверхностной и объемной фазами при этом противоион концентрируется в поверхностной фазе, а сопутствующий ион вытесняется из нее в объем. Выражение для распределения ионов между фазами получается тем же путем, что и при рассмотрении мембранного равновесия, однако с некоторыми упрощениями. Возникающая в результате ионизации монослоя разность концентраций ионов между двумя фазами влияет на величину поверхностного давления, и это влияние может быть учтено термодинамически. [c.314]

Поверхностное давление я, согласно определению, представляет собой разность поверхностных натяжений чистого растворителя и растворителя с нанесенной пленкой. 1Лоэтому в принципе найти я можно с помощью любого метода измерения поверхностного натяжения. Однако большинство этих методов являются капиллярными, и по тем нли [c.95]

В ряде работ сделаны попытки автоматизации приборов для измерения поверхностного натяжения с помощью пластинки Вильгельми и определения поверхностного давления. На автоматических весах можно осуществить равномерное сжатие пленки при постоянной скорости движения барьера или измерять изменение площади пленки во времени при постоянном поверхностном давлении, что необходимо в кинетических исследованиях. Автоматические весы для исследования поверхностных явлений на жидких поверхностях описаны в монографиях Гэйнса [1, 37]. В таких весах вместо традиционной торсионной проволоки можно использовать специальные датчики и оптические следящие устройства согласно [39], чувствительность этих элементов достигает 10 дн/см. [c.98]

Тем не менее уравнение (111-16) позволяет довольно просто интер-гфетировать влияние поверхностного давления и состава подложки на величины АУ и поэтому щироко используется. Хотя интерпретация абсолютных значений ДУ представляется до некоторой степени спорной, такие измерения чрезвычайно полезны в качестве независимого способа определения концентрации молекул в пленке (например, при контроле скорости химической реакции или растворения) и проверки однородности пленки. Если при измерении потенциала в различных районах пленки наблюдаются флуктуации АУ, то можно предполагать существование в пленке двух различных фаз. [c.100]

Канальный вискозиметр дает абсолютные значения вязкости и позволяет учитывать влияние подложки на течение пленки. Однако на нем нельзя проводить измерения ни при постоянном поверхностном давлении (поскольку необходим градиент давления), ни при постоянной скорости сдвига. В этом отношении более выгоден второй основной метод определения вязкости пленок, принцип которого был предложен Плато [57]. В данном методе определяется затухание колебаний крутильного маятника, дискового или кольцевого. Схема поверхностного вискозиметра с крутильным маятником приведена на рис. П1-12. Гэйнс [1] дает следующее уравнение [c.103]

Что касается техники эксперимента, то здесь следует отметить несколько используемых методов. Во-первых, для прямого измерения поверхностного давления в системах типа жидкость — жидкость можно применять соответствуюш.им образом модифицированные пленочные весы [203, 204] однако при этом необходимо помнить о возможности утечки по барьеру. Поскольку очень часто пленкообразующий материал растворим в масляной фазе, поверхностное натяжение можно Е.змерять при различных концентрациях. Для определения поверхностного натяжения Хатчинсон [205] применяет метод сидящего пузырька, тогда как другие авторы используют метод кольца или пластинки Вильгельми [206] (см. разд. 1-8). Брукс и Петика [207] разработали пленочные весы с ванной, снабженной приспособлениями для очистки поверхности раздела и сжатия межфазной пленки для измерения y и, следовательно, я использована гидрофобная пластинка Вильгельми. Авторы утверждают, что весы очень хорошо работают при фиксированной площади поверхности раздела, когда поверхностное давление поднимается путем добавления поверхностно-активного материала, однако при высоком поверхностном давлении растекание плеики не всегда является полным. Межфазные потенциалы в таких системах измеряются с помощью вибрирующего электрода [208] в полярной масляной фазе возможны прямые измерения с помощью высокоимпедансного вольтметра [208а]. Для определения вязкости пленки применяют крутильный маятник [187] (см. также [209]). [c.144]

Бартелл и др. [55], исследуя главным образом твердые материалы типа графита н стибнита, обнаружили определенную регулярность краевых углов различных жидкостей. Авторы, правда, были смущены тем фактом, что больщинство органических жидкостей смачивает тание материалы. Зисман и др. [56] прО Вели общирные исследования краевых углов ряда гомологических органических жидкостей на полимерах с шизкой поверхностной энергией. В табл. УП-2 включены некоторые данные по температурной зависимости краевого угла и поверхностным давлениям адсорбированных паров при упругости насыщенных паров [c.282]

И поверхностным давлением я слоя, а также о способе определения йР из точных изотерм, измеренных для твердого тела с известной поверхностью, было упомянуто в предыдущем разделе. В работе Бенгхема и Меггса [59] была установлена связь между константой % и константами упругости древесного угля. Рассматривалось твердое тело, имеющее форму длинного тонкого непористого стержня, с удельной поверхностью, равной удельной поверхности данного пористого твердого тела, и предполагалось, что поверхностное давление слоя действует как тангенциальное напряжение, имеющее тенденцию увеличивать длину стержня. В таком случае получается [c.263]