Методы изучения строения адсорбционных слоев

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ СТРОЕНИЯ АДСОРБЦИОННЫХ СЛОЕВ [c.12]

При исследовании адсорбции и десорбции используются большей частью аналитические методы определения концентрации ПАВ в исходном и равновесном растворе, а также методы с применением весов Лангмюра и меченых атомов для характеристики поверхности адсорбентов и адсорбционных связей с ней модификаторов применяются методы инфракрасной спектроскопии. Методы электронной микроскопии пригодны для изучения строения адсорбционных слоев ПАВ. [c.16]

В ряде работ [222, 223 для изучения структуры черных пленок использовали метод инфракрасной спектроскопии. Однако, так как вплоть до настоящего времени объектами исследования являлись только первичные черные пленки, имеющие, как известно, сравнительно толстое водное ядро, полученные результаты содержат мало информации о строении адсорбционных слоев ПАВ. [c.112]

Для решения целого ряда практических и научных задач весьма важно изучение состояния адсорбционных слоев поверхностно-активных веществ (ПАВ) на твердой поверхности. В многочисленных работах Ребиндера с сотрудниками (1, 2) показано, что молекулярная природа поверхностей, покрытых адсорбционными слоями ПАВ, может быть изучена измерением ее смачивания. Пользуясь методом измерения краевого угла смачивания, можно обнаружить весьма малые количества адсорбированного вещества, а также получить представление о характере ориентации адсорбированных молекул на твердых поверхностях, что в конечном счете дает возможность сделать выводы о строении поверхностного слоя. [c.321]

Для дальнейшего развития представлений о строении границы раздела электрод — ионная система и о кинетике процессов на этой границе необходимо усовершенствование существующих и разработка новых экспериментальных методов, более широкое применение современной электронно-вычислительной техники. Уже достигнут существенный прогресс в автоматизации электрохимических измерений и развитии разнообразных импульсных методов, позволяющих, в частности, изучать явления, которые протекают за времена порядка 10 с и менее (импульсные гальваностатические методы, метод высокочастотной рефлектометрии и др.). Далеко не исчерпаны возможности метода фотоэмиссии электронов из металла в раствор. Большой интерес представляют оптические методы изучения состояния поверхности электродов, а также воздействие на границу электрод — раствор лазерными импульсами различной длительности и частоты. Ценным дополнением к существующим методам электрохимической кинетики может служить метод изучения фарадеевских шумов — чрезвычайно слабых флуктуаций потенциала или тока, сопровождающих протекание всех электродных процессов и вызванных дискретным характером переноса электронов через границу фаз, дискретностью диффузионного потока и т. д. Использование электродов в виде очень тонких проволок или пленок, напыленных в вакууме на инертные подложки, позволяет делать выводы об адсорбционных явлениях по изменению сопротивления этих электродов. Для изучения состояния поверхности электродов и кинетики электродных процессов еще недостаточно используются такие мощные современные методы, как ЯМР, ЭПР, дифракция медленных электронов и т. п. Новые методы предварительно проверяются на ртутном электроде, на котором строение двойного слоя и кинетика многих электродных процессов исследованы с количественной стороны. По-прежнему актуальна проблема разработки методов очистки исследуемых растворов от посторонних примесей и приготовления чистых электродных поверхностей. [c.391]

Оптические методы являются наиболее распространенными методами изучения состава и структуры дисперсных систем. С их помощью можно определить дисперсность системы, форму и строение частиц дисперсной фазы, пористость, толщину и состав адсорбционных слоев и пленок и т. д. [c.392]

Такая методика исследования применялась для определения молекулярной массы белков и нуклеиновых кислот и для изучения их строения в адсорбционном слое. Этот метод позволяет получить ценные сведения о конформации молекул в поверхностном слое, поскольку эта последняя определяет величину площади, занимаемую ими в двухмерной пленке. Чтобы не вводить поправку на взаимное притяжение молекул в адсорбционном слое, эти измерения проводят в той области значений pH, в которой молекулы заряжены вследствие ионизации. Конформация белка зависит от pH среды, которое определяет диссоциацию ионогенных групп и их гидратацию. При изменении pH изменяется и наклон прямых т. е. величина (рис. П-19). [c.80]

Если работы Роговина и др. внесли новые взгляды на строение агрегатов, то последние работы Ребиндера и его школы (Трапезников , Жигач , Маргаритов 1 ) дали новые методы исследования строения высокомолекулярных соединений, не только отчасти подтверждающие строение частиц в виде агрегатов в растворенном состоянии, но и позволяющие глубже подойти к характеристике отдельных фракций. Эти методы основаны на изучении поверхносг-ных адсорбционных слоев коллоидных систем, изучая механические свойства двухмерного каучука, показал, что пленка натурального каучука и.меет толщину [c.266]

Металлические катализаторы с необходимой дисперсностью удалось получить в виде платинированных силикагелей, а поверхность Pt на носителе определялась по хемосорбции водорода (несколько позже был разработан для этой цели метод абсолютных изотерм адсорбции [155]). В результате изучения большого числа различных реакций гидро-дегидрогенизации гидрирования гексена-1, циклогексена, аллилового спирта [154], дегидрирования циклогексана [156] и изопропилового спирта [157], гидрогенолиза пентана [157] и др. — было обнаружено примерное постоянство удельной активности при переходе от граней к ребрам и дефектам кристаллической платины. Отличия в активности оказались связанными не со строением поверхности, а с изменениями химического состава адсорбционного слоя — влиянием кислорода, различной дезактивацией катализаторов под влиянием побочных процессов и т. д. Казалось бы, данные Полторака подтверждают вывод Борескова [134] о постоянстве удельной активности, с той лишь разницей, что в работах Полторака исследовался интервал дисперсности кристаллов, в котором принципиально возможно обнаружить зависимость каталитических свойств от структуры, т. е. 10—50 А. Боресков же искал эту зависимость в той области размеров частиц (50 А), где, по мнению Полторака, ее вообще нельзя найти. [c.53]

Весьма ценным с точки зрения установления строения двойного электрического слоя является сопоставление адсорбционного поведения различных компонентов раствора, в частности молекул органических веществ, на двух границах раздела фаз раствор/ртуть и раствор/воздух. Методами изучения второй границы служат измерения поверхностного натяжения и адсорбционных скачков потенциала. [c.164]

Первый метод заключается в использовании электродов с очень большой истинной поверхностью, как, например, платинированная платина. В этом случае даже при малой истинной плотности тока заряжения общая сила тока достаточно велика и побочные электрохимические процессы не могут искажать кривую заряжения. Этот метод был широко использован для изучения строения двойного электрического слоя и протекания адсорбционных процессов на металлах платиновой группы, а также на сплавах этих металлов (А. И. Шлыгин, Г. П. Хомченко, Д. В. Сокольский, А. В. Шашкина, О. А. Петрий, Б. И. Подловченко и др.). [c.167]

В течение последних нескольких лет в Институте физической химии АН СССР получили развитие работы по изучению адсорбции ионов на твердых металлах для выяснения особенностей строения двойного слоя при помощи меченых атомов. Метод меченых атомов применяется в этих случаях как прямой адсорбционный метод, позволяющий определить на реальных электродах качественный и количественный составы поверхностного слоя в различных условиях. [c.48]

Рассмотрены возможности метода ядерного магнитного резонанса для исследования состояния поверхности. Метод ЯМР применен для изучения строения гидроксильного покрова силикагеля и исследования механизма адсорбции воды на силикагеле и на цеолите КаХ. Показано, что гидроксильный покров силикагеля неоднороден. В начальной области адсорбции для силикагеля наиболее вероятным является донорно-акцепторное взаимодействие между молекулами воды и координационно-ненасыщенными атомами кремния. В цеолите ЫаХ центрами адсорбции являются катионообменные ионы. Рассмотрена структура адсорбционного слоя для обоих адсорбентов. [c.357]

На некоторые стадии каталитического цикла реакций существенное влияние оказывают адсорбция веществ на ртутном электроде, строение двойного электрического слоя, размешивание в условиях полярографического максимума второго рода и т. д. поэтому путем изучения каталитических полярографических волн водорода нередко удается сравнительно просто исследовать процессы и явления, трудно доступные (или недоступные) для изучения другими методами. Так, каталитические волны водорода, наряду с определением констант скорости быстрых протолитических реакций, позволяют исследовать адсорбционные явления при очень малом заполнении поверхности электрода адсорбированными частицами (менее 0,5%), оценить скорость бимолекулярного взаимодействия некоторых свободных радикалов, а также изучать некоторые другие явления. [c.4]

Наглядным методом изучения свойств адсорбционных слоев на плоских твердых подкладках является оценка их смачиваемости путем измерения краевых углов, образуемых чистой жидкостью с исследуемой поверхностью. Этот метод был разработан и с большим успехом использован Цисменом с сотрудниками для измерения краевых углов разнообразных жидкостей на различных твердых поверхностях известного химического состава и физического строения. Величина краевого угла зависит, естественно, от строения как жидкости, так и твердого тела. В результате исследования одной и той же подкладки, а именно поверхности полиэтилена, состоящего исключительно из групп СНа и жидкостей различных гомологических рядов (н-алканы, н-эфиры, галоидоалкилы, спирты и сложные эфиры), построены кривые зависимости краевого угла от поверхностного натяжения жидкостей. Авторы установили, что для каждого ряда существует некоторое критическое значение поверхностного натяжения, ниже которого жидкость самопроизвольно растекается по твердой подкладке, т. е. образует краевой угол, равный нулю, или вообще не образует его. Изучение различных углевгдородов -полиэтилена, парафина и монокристаллов н-Сз Н,4 в качестве подкладок—показало, что группа СНд обладает меньшей поверхностной энергией, чем группа СНз 41]. Смачивающая способность поверхностей галоидозамещенных соединений повышается с увеличением содержания хлора и, наоборот, понижается с повышением содержания фтора. Поверхность политетрафторэтилена обладает наименьшей поверхностной энергией из всех исследованных до настоящего времени материалов и почти столь же трудно смачиваемой является поверхность поли-хлортрифторэтилена. Различия в смачивающей способности жидкостей определяются способностью к образованию водородных связей [42]. Интересно отметить, что поверхностное натяжение жидких перфторзамещенных углеводородов ниже, чем у любой другой жидкости, аналогично тому, как это имеет место и у их твердых гомологов [43]. [c.293]

Термодинамика дает единое описание явлений адсорбции для самых разных по природе поверхностей раздала фаз. Напротив, методы изучения и некоторые количественные за/кономерности адсорбционных явлений обнаруживают значительную специфичность по отношению к природе и фазовому состоянию контактирующих фаз и строению адсорбирующихся молекул. В данной главе после краткого рассмотрения термодинамики адсорбционных явлений подробно анализируются условия возникновения и строение адсорбционных слоев на границе раздела жидкость — газ описание закономерностей адсорбции на границах раздела между конденсированными фазами будет дано в гл. 1П. Особое место занимают адсорбционные явления на границе раздела твердое тело — газ (или пар). С одной стороны, они наиболее подробно исследованы в отношении характера межмолекулярных взаимодействий в адсорбционных слоях с другой стороны, адсорбционные слои на поверхности твердое тело—газ не могут радикально изменить взаимодействия частиц и тем самым существенно повлиять на устойчивость дисперсной системы с газообразной дисперсионной средой. В соответствии с учебными планами МГУ раздел адсорбции из газовой фазы подробно излагается в курсе физической химии в данном учебнике мы не останавливаемся на этой группе вопросов, касаясь их лишь в необходимых случаях, в основном для сопоставления с адсорбцией из жидкой фазы [c.43]

Термодинамика дает единое описание явлений адсорбции для самых разных по природе поверхностей раздела фаз. Напротив, методы изучения и некоторые количественные закономерности адсорбционных явлений обнаруживают значительную специфичность по отношению к природе и фазовому состоянию контактирующих фаз и строению адсорбирующихся молекул. В данной главе после краткого рассмотрения термодинамики адсорбционных явлений подробно анализируются условия возникновения и строение адсорбционных слоев на границе раздела жидкость — газ описание закономерностей адсорбции на границах раздела между конденсированными фазами будет дано в гл. III. Особое место занимают адсорбционные явления на границе раздела твердое тело—газ (или пар). С одной стороны, они наиболее подробно исследованы в отнощении характера межмолекулярных взаимодействий в адсорбционши слоях с другой стороны, адсорбционные слои на поверхности раздела твердое тело—газ не могут радикально изменить взаимодействия частиц и тем самым существенно повлиять на устойчивость дисперсной системы с газообразной дисперсионной (фсдой. [c.51]

А. В. Верное. Идея о прямом вычислительном моделировании молекулярных систем далеко не нова, но только благодаря стремительному развитию электронно-вычислительной техники появилась возможность проведения расчетов для достаточно сложных объектов, которые можно рассматривать как адекватные модели реальных адсорбционных систем. Современные методы вычислительного эксперимента можно использовать для исследования таких тонких эффектов, как влияние энергетической неоднородности поверхности на строение адсорбционого слоя, изучения структуры поверхностных фаз и т. д. Как отмечается в докладе А. Г. Гривцова, одним из наиболее перспективных в этом смысле является численный эксперимент динамического типа, позволяющий получить не только равновесные величины, но и сведения о динамике системы. [c.89]

В работе [1 ] одним из нас была предложена обобщенная модель поверхностного слоя при адсорбции на электроде молекул органического вещества. С точки зрения этой модели определяемая из опыта зависимость аттракционной постоянной а от потенциала электрода ф получала новую физическую интерпретацию, связанную с зависимостью отношений П1Ь и х/б от 6, где В — диэлектрическая постоянная поверхностного слоя, б — его толщина, [X — нормальная к поверхности составляющая дипольного момента адсорбированных частиц и 0=Г/Гоо—относительная адсорбция органического вещества. В работе [2 ] были уточнены ранее развитые методы расчета адсорбционных параметров [3, гл. IV] применительно к сочетанию обобщенной модели поверхностного слоя и адсорбционной изотермы Фрумкина [4]. Представляло интерес использовать эти новые данныедля изучения строения двойного слоя на ртутном электроде при адсорбции на нем нормальных кислот жирного ряда, а также для частичного пересмотра некоторых ранее полученных данных по адсорбции на ртути алифатических спиртов [5]. [c.55]

Такая методика исследования применялась для определения молекулярной массы белков и нуклеиновых кислот и для изучения их строения в адсорбционном слое этот метод позволяет получить ценные сведения о конформации молекул в поверхностном слое, поскольку эта последняя олределяет величину площади, занимаемую ими в двухмерной пленке. Чтобы преодолеть вазимное шритяжение молекул в адсорбционном слое, эти измерения проводят в той области значений pH, в которой молекулы заряжены вследствие ионизации. Электростатическое отталкивание несколько увеличивает эффективный размер молекул, но это влияние, как правило, невелико, и им пренебрегают. Более существенно заряд молекулы влияет на конформацию молекулы белка и площадь, занимаемую ею на поверхности. Соответственно конформация белка зависит от pH среды, так как величина pH определяет диссоциацию ионогенных групп и их гидратацию. При изменении pH изменяется и наклон прямых л5м(л) (см. рис. II—19), т. е. величина 51. [c.66]

Один из прямых методов изучения структуры высокодисперсных и пористых твердых тел — метод электронной микроскопии. Преимущество его перед адсорбционным методом, дающим усредненные характеристики структуры, значения которых связаны с известными допущениями о строении и свойствах адсорбционных слоев и капиллярноконденсирован-ных жидкостей, состоит в том, что он дает возможность непосредственно оиределить размеры и форму переходных пор и частиц порядка 10 —10 5 см. Это позволяет в какой-то степени критически оценить пригодность и точность разных методов, применяемых для анализа структуры пористых тел, дать наиболее достоверные их параметры и соответственно им указать область более эффективного использования. [c.184]

Возникновение двойного электрического слоя при соприкосновении металла с раствором неизбежно вызывает изменения состава раствора. В случае электродов с высоко развитой поверхностью эти изменения оказываются весьма значительными и могут быть установлены обычными аналитическими методами. Такой метод изучения дной-ного электрического слоя получил название адсорбционного. Сочетание адсорбционного метода с методом снятия кривых заряжения (А. Н. Фрумкин, А. И. Шлыгин, В. И. Медведовский, А. Д. Обручева, Р. X. Бурштейн и др.) позволило установить ряд важных особенностей строения двойного электрического слоя. В частности, были установлены дипольный характер адсорбированных на металле атомов водорода и кислорода, объяснен эффект перезарядки золя платины при переходе от атмосферы водорода к атмосфере кислорода (Н. А. Бах, Н. А. Балашова), а также различия в поведении водородного и кислородного угля (Б. П. Брунс, С. Д. Левина, Е. М. Кучинский). [c.168]

Строение различных промежуточных веществ, образующихся даже в простейшей реакции между твердыми веществами, установить очень трудно и не представляется возможным точно охарактеризовать как состояние поверхности раздела между двумя твердыми веществами в начале реакции, так и природу слоя свежеобразованного, еще отчетливо незакристаллизовавшегося продукта. В связи с этим стали интенсивно изучаться активные состояния твердых веществ [3] и возникающие в реакциях между ними промежуточные состояния [2] для этой цели пригодны косвенные методы, состоящие в определении адсорбционных и каталитических свойств. Нетрудно установить строение кристаллических исходных веществ или продуктов. Однако нет экспериментальных методов структурного исследования широкой области промежуточных соединений, возникающих в ходе реакции между твердыми веществами, что весьма ограничивает возможности изучения этих реакций. [c.395]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология