Водородные связи поверхностей раздела

Влияние водородных связей на межфазное натяжение зависит от ориентации молекул ПАВ на поверхности раздела. [c.178]

Рассмотрим два основных явления, связанных с образованием границы раздела фаз. Первое состоит в том, что вследствие энергетически неравноценного состояния частиц на поверхности и в объеме раствора их равновесная концентрация изменяется по мере приближения к границе раздела фаз. Это явление получило название адсорбции. Если концентрация частиц увеличивается по мере приближения к поверхности, то адсорб-ция называется положительной (рис. VII. 1, кривая /). Положительная адсорбция может быть обусловлена выталкиванием частиц из объема на поверхность. Так ведут себя гидрофобные органические вещества в водных растворах, которые нарушают водородные связи между молекулами воды в, объеме раствора. Выигрыш в энергии за счет восстановления этих связей при переходе уП.1. Зависимость [c.163]

Такие изменения, известные давно на основании общих соображений и качественных экспериментов, весьма существенны для разработки учения о граничных слоях с измененной структурой вблизи твердой поверхности. Это учение, развиваемое в трудах Дерягина и его школы, а также других ученых, на основе строгой теории и количественных экспериментов приобрело в настоящее время огромное значение для рещения многих вопросов устойчивости дисперсных систем, течения жидкостей через пористые тела и мембраны и др. Конечно, вряд ли можно отождествлять эти пленки с граничными слоями, переходящими в объемную фазу воды и Не имеющими границ раздела с паром , но изучение их свойств важно в качестве моделей, поскольку основную роль в образовании особой структуры играет, по-видимому, твердая подложка. Причиной этих особенностей структуры следует считать вандерваальсовы силы, электростатические силы и силы водородной связи между молекулами жидкости и поверхностными атомами и молекулами твердой фазы. [c.104]

Многочисленные эксперименты подтверждают изменение структуры воды в поверхностных пленках. Так, методом ИК-спектрометрии на кварце установлена определяющая роль поверхностных водородных связей, искажающих сетку Н-связей, существующую в объеме воды . Исследование адсорбционных слоев на пакетах кварцевых пластин тем же методом показало сдвиг максимума полосы поглощения, интерпретируемый как усиление интенсивности Н-связей в слоях воды толщиной 2—4 нм. Полученные результаты хорошо согласуются в отношении толщины пленок к с эллипсометрическими измерениями. Значения Н возрастали от 4 до 5,3 нм при р ро 1 с уменьшением краевого угла 0, т. е. с ростом гидрофильности кварца наоборот, при гидрофобизации поверхности кварца (триметил-хлорсиланом) толщина пленки становилась соизмеримой с ошибкой опыта (0,3 нм). Другие эллипсометрические исследования адсорбционных слоев воды на различных твердых поверхностях показали, что толщина их 10 нм и также связана с величиной краевого угла. Многочисленные исследования граничных слоев, моделью которых являются пленки, различными методами (гл. XI. 1) приводят к близким оценкам толщины слоев с измененной структурой, однако для таких слоев, постепенно переходящих в жидкую фазу, при отсутствии физической границы раздела оценка толщины может сильно варьировать в зависимости от метода (см. раздел У.1). Интересно отметить, что с повышением температуры до 70 °С толщина поверхностных пленок резко уменьшается это указывает на существенную роль Н-связей, нарушающихся вследствие усиления теплового движения молекул воды. [c.115]

Так, поверхность кварца хорошо смачивается водой, но кристалл горного хрусталя самопроизвольно не диспергируется ни в воде, ни в водных растворах. Лиофобных систем подобного типа (оксидов, нерастворимых солей и др.) чрезвычайно много. Поскольку этот обширный класс не получил еще общего названия, целесообразно называть лиофилизированными лиофобные дисперсные системы с лиофильной поверхностью раздела фаз . Она может быть лиофильной как по своей природе (например, оксид, взаимодействующий с водой посредством водородных связей), так и в результате модификации поверхности (например, путем адсорбции дифильных или полимерных молекул— см. раздел ХП1.6). [c.253]

Растворимость воды в нефтепродуктах в присутствии гетероорганических соединений увеличивается, что связано с высокой полярностью и склонностью к образованию водородных связей. В присутствии гетероорганических соединений образуются более крупные ассоциаты. Гетероорганические соединения, особенно смолистые вещества, способствуют образованию водно-топливных эмульсий. Ориентируясь на поверхности раздела нефтепродукт-вода, поверхностно-активные вещества (гетероорганические соединения) препятствуют агрегации мелких капель воды в более крупные и эмульсии разрушаются медленнее (табл. 54). При достаточно мелких каплях воды эмульсии вообще могут не разрушаться. [c.133]

У полимерных сорбентов под адсорбцией понимают поглощение на поверхности раздела фаз, а под абсорбцией - растворение поглощаемого низкомолекулярного вещества в полимере с образованием твердого раствора, причем при абсорбции полимер обычно набухает. Процессы абсорбции у полимеров преобладают над процессами адсорбции. Однако при сорбции у пористых полимеров оба процесса происходят одновременно и практически их невозможно разграничить. Кроме того, в порах полимерного сорбента возможна капиллярная конденсация, накладывающаяся на процессы адсорбции и абсорбции. При сорбции полярными полимерами полярных низкомолекулярных веществ сорбент взаимодействует с молекулами сорбата с образованием межмолекулярных связей, в том числе водородных. Изотермы сорбции при этом приобретают характерную 8-образную форму. Вначале происходит интенсивное связывание молекул сорбата, затем после насыщения полярных функциональных групп сорбента наблюдается более медленное поглощение, а у пористых сорбентов вследствие капиллярной конденсации интенсивность поглощения сорбата затем снова возрастает. [c.264]

Поверхностная активность. Склонность полярных органических молекул концентрироваться на поверхности раздела кремнезем—вода является не только результатом образования водородных связей между полярными группами молекул и поверхностью, но такл<е обусловлена их способностью формировать мицеллы или по крайней мере гидрофобным характером углеводородных частей данной молекулы. Вытеснение таких гидрофобных частей в область поверхности раздела кремнезем— вода связано в свою очередь с потенциальной поверхностной энергией. [c.386]

Как обсуждалось в гл. 3 в связи с образованием растворимых, а в некоторых случаях и нерастворимых комплексов, связанных водородными связями с поликремневой кислотой, может иметь место взаимодействие нейтральных полярных органических молекул, в состав которых входят атомы кислорода или азота, обладающие свободными электронными парами. Точно такие же типы связей участвуют в адсорбции из воды на границе раздела фаз вода—силанольная поверхность. [c.909]

Сущность граничной смазки заключается в следующем. В результате взаимодействия металлических поверхностей со смазочным маслом на образовавшейся окисной пленке, покрывающей основной металл, формируются вторичные адсорбционные граничные пленки из компонентов масла. Силы, действующие на адсорбированные слои смазки, можно условно разделить на химические (хемосорбция), адсорбционные (силы Ван-дер-Ваальса между твердым телом и молекулами, адсорбированными на его поверхности) и межмо-лекулярные (между адсорбированными молекулами), а также силы водородной связи. [c.9]

Обратный адсорбции воды и набуханию процесс — удаление воды и усадка целлюлозы. Этот процесс сушки, хотя он идет непрерывно, можно разделить на отдельные стадии (рис. 4.11). Первая из них — разрыв Н-связей между молекулами воды, т. е. связей с наименьшей энергией в системе целлюлоза—вода. Ч сть воды удаляется, и целлюлозные поверхности сближаются. Этот процесс продолжается до тех пор, пока между двумя целлюлозными поверхностями не останется мономолекулярный слой воды. Тогда происходит разрыв Н-связей между ОН-группами воды и целлюлозы и образуются водородные связи между макромолекулами целлюлозы на поверхностях волокон. [c.66]

Значение энергии активации диффузии воды в ТБФ близко к энер-гпп активации вязкого течения ТБФ, насыщенного водой (9,5 ккал/моль). Полученные результаты были объяснены в предположении, что скорость определяющей стадией процесса массопередачи воды через границу раздела фаз является стадия отвода гидратов ТБФ от поверхности. Дальнейшая диффузия воды в объеме фазы ТБФ происходит, по мнению авторов, в результате перескока молекулы воды от одной молекулы ТБФ к другой. При этом протекают последовательные процессы образования и разрыва водородных связей молекулы НаО с фосфорильным кислородом экстрагента. Однако с помощью такого механизма вряд ли можно объяснить столь высокое значение энергии активации диффузии (9,2 0,6 ккал/моль). Действительно, релаксационными методами [127] показано, что энергия активации процесса разрыва водородных связей в воде составляет около 4,0 ккал/моль. Можно предположить, что диффузия молекул воды связана с одновременным разрывом нескольких водородных связей, т. е. с временным нарушением структуры раствора, что и может служить объяснением высокого значения энергии активации. [c.405]

Поскольку специфическое взаимодействие в этом случае включает образование направленных водородных связей или является электростатическим ориентационным, удерживание, кроме протонодонорной способности или значения дипольного и квадрупольного момента молекулы, в сильной степени определяется доступностью полярных групп поверхности для полярных групп вещества и возможностью нужной для специфического взаимодействия ориентации его молекул относительно полярных групп на поверхности адсорбента. В этом варианте наблюдается высокая селективность разделения изомеров и других соединений, отличающихся как пространственным строением, так и распределением электронной плотности в молекуле. Например, жидкостно-адсорбционная хроматография на полярном адсорбенте, в частности на силикагеле с гидроксилированной поверхностью из неполярного или слабополярного элюента позволяет хорошо разделять о-, м- и п-изомеры ароматических соединений, содержащих полярные группы в этих положениях. [c.303]

В общем виде повышение Гс определяется природой поверхности наполнителя и полярностью полимера оно особенно заметно там, где на границе раздела фаз возможно образование водородных связей. [c.90]

Являясь неполярными, углеводородные жидкости слабо растворяются в воде. Возможность растворения в воде углеводородов, как и других неполярных веществ, определяется числом льдоподобных структур. Чем больше этих структур, тем больше полостей, куда могут внедриться неполярные молекулы, и тем больпзе величина их растворимости. Эти факторы редко учитывают, например, при бурении в интервалах многолетнемерзлых пород, когда при повышении температуры водородные связи молекул замерзшей воды разрываются, уменьшая число льдоподобных образований, и изменяют адгезионные характеристики углеводородных пленок. Больнюе значение при этом имеет соотношение размеров молекул углеводородных жидкостей и пустот в льдоподобных структурах, наличие в воде органических и неорганических веществ, стабилизирующих ее структуру и приводящих к возникновению в системе процессов высаливания и всаливания неполярных молекул. Эти явления, кажущиеся несущественными на первый взгляд, оказывают большое влияние на процессы, происходящие на различных поверхностях раздела в промывочных жидкостях. [c.28]

Повышение температуры приводит к некоторому увеличению количества ионов, ибо в обычных условиях ионогенные молекулы в полимерах диссои ч рованы не полностью. В хорошо очищенных полимерах основным источником ионов являются процессы диссоциации с образованием положительно заряженных ионов. Для ряда полимеров, имеющих водородные связи, ионная проводимость может реализоваться и в результате самоионизации молекул. Процессы ориентации и кристаллизации таких полимеров приводят к тому, что водородные связи образуют длинные цепочки, через которые реализуется подвижность положительно заряженных ионов. Для кристаллических полимеров, содержащих малопроницаемые области молекулярной упорядоченности, движение ионов и диффузия примесей происходят по удлиненным путям в местах наибольшей дефектности структуры. В связи с этим увеличение числа дефектов в кристаллических полимерах приводит к росту g и коэффициента диффузии D. Для полимеров, имеющих надмолекулярные структуры, движение ионов в основном происходит через поверхности раздела внутри сферолитов и поверхностные слои на границах сферолитов. [c.201]

Смедения полосы поглощения валентных колебаний свободных силанольных групп поверхности аэросила Л-Уон увеличиваются сим-батно с увеличением разности теплот адсорбции органических оснований В на гидроксилированной и дегидроксилированной поверхности (А ) по мере увеличения энергии водородной связи 81—ОН. .. В. В случае особенно сильных оснований образование водородной связи может завершиться переходом протона сила-нольной гр уппы поверхности на основание с образованием иона. Этот переход облегчается при возникновении с данной группой 81—ОН внутримолекулярной водородной связи по ее кислороду со стороны соседней силанольной группы (см. табл. 3.2 и раздел 3.6). [c.69]

Вещества, очень слабо (Л <С 1) или очень сильно (к > 10) взаимодействующие с полярным адсорбентом, разделить в условиях хроматографии с прямой фазой затруднительно. Такие вещества с успехом могут хроматографироваться в условиях обращенно-фа-зовой хроматографии (Оф ВЖХ). В этом случае используют сорбенты с неполярной поверхностью, В качестве элюентов применяют воду и водно-органи-ческне смеси со спиртами, ацетопитрилом нли тетра-гидрофураном. Хроматографируемые соединепия не-специфически взаимодействуют с гидрофобной НФ, Одним из возможных механизмов удерживания на таких сорбентах является гидрофобное взаимодействие насыщенных углеводородных цепей сорбента с неполярными участками молекул. Полярные функциональные группы ориентированы в элюент и способны к образованию водородных связей с молекулами воды. Увеличение количества гидрофобных радикалов способствует усилению взаимодействия молекулы [c.601]

Взаимодействие контактирующих поверхностей. Между неполярными адгезивами и субстратами реализуются преим. ван-дер-ваальсово взаимод. или водородные связи, при протекании на границе раздела фаз р-ций обмена или присоединения-хим связи наблюдалось также образование межфазного двойного электрич. слоя. [c.30]

Особенность метода газотвердофазной (газоадсорбщюнной) фомато-графии (ГАХ) в том, что в качестве неподвижной фазы применяют адсорбенты с высокой удельной поверхностью (10—1000 м т" ), и распределение веществ между неподвижной и подвижной фазами определяется процессом адсорбции. Адсорбция молекул из газовой фазы, т. е. концентрирование их на поверхности раздела твердой и газообразной фаз, происходит за счет межмолекулярных взаимодействий (дисперсионных, ориентационных, индукционных), имеющих электростатическую природу. Возможно образование водородной связи, причем вклад этого вида взаимодействия в удерживаемые объемы значительно уменьшается с ростом температуры. Комплек-сообразование для селективного разделения веществ в ГАХ используют редко. [c.296]

Важнейшую роль в понимании механизма удерживания з обращенно-фазовой хроматографии сыграли работы Хорвата и его школы [201—203]. Суть теории Хорвата заключается в следующем. Существует принципиальное различие между процессами сорбции на полярных поверхностях из относительно неполярных растворителей ( нормально-фазовый режим ) и сорбции из воды либо сильнополярных растворителей на поверхностях неполярных (обращенно-фазовый режим). В первом случае между молекулами сорбатов и неподвижных фаз образуются ассоциаты за счет кулоновских взаимодействий или водородных связей. Во втором случае причиной ассоциации на поверхности являются так называемые сольвофобные- взаимодействия в подвижной фазе. Для полярных подвижных фаз, в особенности содержащих воду, характерно сильное кулоновское взаимодействие и образование водородных связей между молекулами растворителей. Все молекулы в таких растворителях связаны довольно прочно межмолекулярными силами. Для того чтобы поместить в эту среду молекулу сорбата, необходимо образование полости м.ежду молекулами растворителя. Энергетические затраты на образованиё такой полости лишь частично покрываются за счет взаимодействия полярных групп в молекуле сорбата с полярными молекулами растворителя. В аналогичном положении по отношению к растворителю находятся и неполярные молекулы неподвижной фазы. С энергетической точки зрения более выгодно такое положение, когда поверхность раздела между полярной средой (растворителем) и неполярными фрагментами неподвижной фазы и молекул сорбата минимальна. Уменьшение этой поверхности и достигается при сорбции (рис. 4.1). [c.52]

Контакты часто представлены -складчатыми листами. В кон-канавалине А один (I—IV) из трех тппов контактов также намного слабее, чем два других. Особенно прочен контакт I—II, включающий 14 водородных связей. В этом случае широкая (шестицепочечная) (3-структура пересекает ось второго порядка, так что образуется регулярная (3-структура из 12 цепей. Две цепи, связанные пересекающими ось второго порядка водородными связями, антипа-раллельны, таким образом, эта ось перпендикулярна плоскости листа. Подобные продолжения (3-структур на поверхности раздела белок — белок обычны для агрегатов субъединиц и структурных доменов. [c.122]

Поверхность раздела обнаруживает сходство с внутренней частью белка и в отношении водородных связей, которые образуются почти всеми ее полярными группами [266]. Кроме того, все заряженные группы связаны солевыми мостиками. Напомним, что рис. 3.3, по которому величина АОперенос полярных групп приблизительно равна АОперенос неполярных групп, основан на данных об образовании эффективных водородных связей и солевых мостиков во внутренней части белка. [c.125]

Состояние адсорбированной воды в пленке толщиной только в несколько молекул можно представить в виде различных ситуаций. Плустер и Гитлин [28] измерили теплоемкость пленок воды, адсорбированных на кремнеземе. В данном положении надо учитывать также существование границы раздела фаз жидкость— пар с некоторым поверхностным натяжением, которое отсутствует, когда поверхность кремнезема погружена в объем жидкой воды. В случае тонких пленок толщиной только 50—75 А наблюдается максимум теплоемкости при температуре ниже 0°С, и фазовый переход лед—вода при этом подавляется. В таких тонких пленках, лежащих между границами раздела фаз твердое тело—жидкость и жидкость—пар, силанольная поверхность, по-видимому, оказывает воздействие на структуру воды на расстоянии в несколько молекулярных диаметров от поверхности при температуре около 0°С, когда, как известно, происходит образование сильных водородных связей. [c.865]

По-видимому, почти повсеместно признается тот факт, что полимеры в растворе формируют мономолекулярный слой на поверхности раздела фаз твердое тело—жидкость. Адсорбционные силы могут быть различными от ионного иритяження до гидрофобных или водородных связей. [c.974]

Адсорбция белков и других биологических полимеров чрезвычайно сложна, поскольку в ней участвуют водородные связи с группами ОН, НН или СО, ионные связи через четвертичные аммониевые ионы, присутствующие в некоторых разновидностях белков, и в особенности связп гидрофобной природы, возникающие между сегментами протеиновых цепей и зависящие от их конфигурации. Взаимодействие поверхности кремнезема с желатином обсуждалось в гл. 3 (см. рис. 3.11, лит. к гл. 3 [856]), а с белками и с родственными веществами будет рассмотрено в гл. 7 (см. лит. к гл. 7 [249—273]). Данная тема, вызывает постоянное внимание вот уже в течение более четверти века. Еще в 1954 г. Холт и Боукотт [441а] измерили адсорбционную способность на превращенном в порощок кварце с известной величиной удельной поверхности по отношению к коровьему альбумину. Из полученных данных можно подсчитать, что при монослойном покрытии на 1 нм поверхности удерживалось около 4 амидных сегментов, принимая усредненное значение молекулярной массы амидного сегмента равным 100. По-видимому, такая величина адсорбции является правдоподобной, если рассматривать протеиновую цепь в форме спирали. Максимальная адсорбция наблюдалась при pH 5—6. Те же авторы [4416] исследовали поведение белков и аминов с длинными целями, получаемых в виде мономолекулярных пленок на поверхности раздела фаз воздух—вода, когда ниже этой поверхности вводилась кремневая кислота. Белки более прочно связывались при их изоэлектрической точке такое связывание может происходить между органическими катионными группами молекулы и заряженными участками на поверхности кремнезема и, кроме того, путем образования водородных связей. [c.980]

Адсорбционная способность силикагеля обусловлена наличием на поверхности силанольных групп — 31 — ОН, способных к сбразованию водородных связей с молекулами сорбата. Силикагель и кремневая кислота селективно адсорбируют полярные сседннекия, соединения с гидроксильными группами и другие кислородсодержащие вещества, непредельные соединения. Элюотропный ряд — см. раздел 89. [c.207]

Качество дорожных покрытий, их долговечность в значительной степени зависят от прочности сцепления битумов с минеральными материалами. Применяемые в дорожном строительстве силикаты, как правило, неудовлетворительно сцепляются с битумом, особенно в присутствии воды. Последняя, проникая сквозь, поры в асфальтобетоне к пиверхностн раздела битумоминерального материала, постепенно отслаивает битумную пленку и разрушает дорожное покрытие. Для улучшения сцепляемости в битумы вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ). Они благодаря возникновению водородных связей, функциональными группами соединяются с поверхностью каменного материала, а углеводородными радикалами силами Ван-дер-Ваальса — с битумом. ПАВ должны иметь такой литофильно-олеофильный баланс, чтобы их адгезия к каменному материалу была лучше адгезии воды к нему и превышала значение когезии битума. Сцепление ПАВ с битумом должно соответствовать когезии биту-ма. Этому условию удовлетворяют применительно к кислым минеральным материалам катионные ПАВ, содержащие одну или несколько аминогрупп и большой углеводородный радикал (17 и более атомов углерода). За рубежом такие присадки нашли широкое применение. Публикации по данному вопросу имеются в основном в патентной литературе. Особенно много патентов на получение и применение присадок из полиалкиленполиаминов и карбоновых кислот, выделяемых из природных жиров. [c.117]