Причины понижения поверхностного натяжения

Причины, по которым одни вещества в данной жидкости поверхности активны, а другие нет, подобны причинам, определяющим отклонения поведения растворов от закона Рауля. Молекулы веществ с ненасыщенными химическими связями увеличивают энергию поверхности и поэтому они будут стремиться перейти в глубь раствора, чтобы уменьшить энергию поверхности. Наоборот, молекулы со слабым силовым полем преимущественно концентрируются на поверхности. Примером таких веществ являются мыла, сильно понижающие поверхностное натяжение воды и в то же время сильно адсорбирующиеся на поверхности раствора. Интересна особенность ориентации молекул мыла на этой поверхности. На одном конце молекулы мыла находится ион натрия, а другой конец, или хвост представляет собой углеводородный радикал (мыла — это соли жирных кислот). Ион натрия благодаря своему электрическому заряду сильно взаимодействует с молекулами воды и поэтому стремится уйти в глубину раствора, где его силовое поле будет более насыщено, чем на поверхности. Углеводородный же остаток плохо растворим в воде. Вследствие этого молекулы мыла стремятся выскочить из воды, ориентируются перпендикулярно ее поверхности, т. е. они как бы торчат на этой поверхности, образуя своеобразную пленку в виде частокола . Моющие свойства мыла объясняются тем, что, снижая поверхностное натяжение воды в 2—3 раза, оно увеличивает смачиваемость поверхности очищаемых предметов. Характерной особенностью адсорбции в жидкостях является то, что заметное понижение поверхностного натяжения достигается даже очень малыми добавками постороннего вещества. [c.137]

Материал этого раздела является основой для изучения поверхностно-активных веш,еств. Эти вещества представляют собой молекулы с длинными. цепями типа мыл н детергентов (моющих средств), которые накапливаются на поверхности раздела вода— воздух и понижают поверхностное натяжение. Одним из эффектов понижения поверхностного натяжения является стабилизация эмульсий (взвесей масла в воде типа молока) площадь поверхности такой дисперсии очень велика, и, следовательно, поверхно-сеная ф нкция Гиббса также велика. В присутствии молекул де-гсргента поверхностное натяжение уменьшается благодаря накоплению их на поверхности, это уменьшает функцию Гиббса и стабилизирует эмульсию. На молекулярном уровне причина стабилизации заключается в наличии как нолярной группы, так и углеводородной группы с длинной цепью в одной и той же молекуле углевочородный хвост вонзается в масляную фазу, а полярная юловка торчит в воде. [c.268]

ПРИЧИНЫ ПОНИЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ [c.97]

Выше (см. стр. 79) рассмотрены уравнения, описывающие процесс адсорбции и связанные с ним изменения поверхностного натяжения. Однако эти уравнения не позволяют установить причины понижения поверхностного [c.97]

Причины понижения поверхностного натяжения при адсорбции ПАВ в области низких концентраций раскрываются при сравнении изотерм поверхностного натяжения жидких и твердых растворимых и нерастворимых ПАВ. Из данных рис. И-31 видно, что растворимый олеат натрия, имеющий возможность двигаться как по плоскости воды, так и в объем фазы, обладает значительно большей способностью к понижению поверхностного натяжения, чем нерастворимая, но жидкая олеиновая кислота, которая может двигаться только по поверхности воды. Нерастворимый и слабоспособный к растеканию по поверхности олеат серебра обладает весьма низкими поверхностноактивными свойствами. Следовательно, в определенных концентрационных пределах при одном и том же количестве углеводородных цепей на поверхности воды нерастворимые ПАВ практически не изменяют поверхностное натяжение, а растворимые ПАВ значительно его понижают. [c.98]

Капиллярная конденсация паров и вдавливание ртути представляет собой близкие по физической природе капиллярные явления. Причиной заполнения пор (более крупных, чем микропоры) при капиллярной конденсации является образование (в результате практически полного смачивания стенок пор, покрытых адсорбционными пленками) вогнутых менисков жидкости с пониженными давлениями насыщенных паров над ними. Жидкая ртуть не смачивает стенок пор. Поэтому заполнение пор, в которых ртуть образует выпуклые мениски жидкости, происходит только под воздействием внешнего давления. При капиллярной конденсации давление пара над адсорбентом, а при вдавливании ртути — внешнее гидростатическое давление определяют заполнение пор конденсированной фазой. В обоих случаях определяющее значение имеют поверхностное натяжение и краевой угол смачивания. Очевидно, для микропор представление о менисках жидкости теряет свой физический смысл, и заполнение столь мелких пор не может быть обязано рассматриваемым капиллярным процессам. [c.252]

В. А. Пчелин и Р. А. Кульман [11] изучая кинетику изменения поверхностного натяжения растворов желатины методом лежащего газового пузырька, пришли к выводу, что понижение величины а во времени является следствием диффузии макромолекул желатины к поверхности раствора или структурных превращений молекул в поверхностном слое, либо следствием одновременного протекания обоих процессов. В последующих работах [12—14] на примере водных растворов поливинилового спирта и ряда его ацеталированных производных они показали, что причина замедленного установления равновесной величины поверхностного натяжения заключается в основном в изменении конформации макромолекул, выходящих из объема раствора на поверхность раздела фаз. При этом поверхностный слой формируется поверхностно-активными сегментами цепи молекулы полимера. [c.189]

Наконец, к причинам задержки в достижении равновесия при смачивании следует отнести растворение или сорбцию молекул твердого тела смачивающей жидкостью, приводящее к понижению ее поверхностного натяжения и, следовательно, краевого угла. Растворение состоит из двух процессов — непосредственного взаимодействия твердой поверхности со смачивающей жидкостью и диффузии продуктов растворения от поверхности через покрывающую ее пленку насыщенного раствора скорость растворения определяется вторым процессом. Равновесный краевой угол устанавливается лишь тогда, когда растворение заканчивается, т. е. когда смачивающая жидкость становится насыщенным раствором с постоянным поверхностным натяжением. Поэтому при вычислении напряжения смачивания, или работы адгезии, под Ож-т следует подразумевать поверхностное натяжение не смачивающей жидкости, а насыщенного раствора смачиваемого в ней вещества. Этим фактом нельзя пренебречь, поскольку все считающиеся нерастворимыми в воде поверхностно-активные вещества сильно понижают ее поверхностное натяжение, растворяясь в крайне незначительных концентрациях. Так, цетиловый спирт, растворимость которого в воде практически равна нулю, при контакте с водой понижает ее поверхностное натяжение на 50%. [c.14]

Появление напряжения сдвига т на поверхности пленки может ыть вызвано различными причинами например, потоком газа, обдувающим пленку, или градиентом ее поверхностного натяжения. Сду- вание пленки потоком инертного газа давно используется для нахождения по форме профиля к х) сдуваемой пленки распределения вязкости по ее толщине [81]. Методом сдувания исследованы смачивающие пленки различных жидкостей на хорошо полированных поверхностях стекла и стали (см. главу VII). Показано, что в зависимости от строения граничных сл,оев жидкости они могут обладать лак повышенной вязкостью, например, при нормальной к поверхности ориентации вытянутых молекул, так и пониженной вязкостью — при ориентации осей молекул параллельно твердой подложке. [c.320]

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]

Поверхностно-активные вещества, в молекулах которых гидрофобные углеводородные цепи замещены фторуглеродными цепями, обладают способностью в малых концентрациях вызывать существенное понижение поверхностного натяжения воды. Это явление подробно рассматривается в главе, посвященной фторсодержащим поверхностно-активным веществам. Причиной его является то, что высграиваюшяеся на по- [c.21]

Влияние образования ионных мицелл внутри растворов этих солей на их поверхностное натяжение представляет большой интерес. Хотя ионные мицеллы значительно более растворимы и, вероятногораздо менее поверхностно-активны чем отдельные ионы, их присутствие внутри раствора обусловливает гораздо более быстрое понижение поверхностного натяжения до минимума. Причина этого явления неясна, но возможно, что накопление неассоциированных ионов на поверхности облегчается их электростатическим взаимодействием с крупными зарядами мицелл. [c.174]

Поверхностно-активными веществами относительно воды являются многие органичедщй,соединения, а именно жирные кислоты с достаточно большим углевод ор ДНым jJaдикaлuм, соли этих жир-ных кислот (мыла), сульфокислоты и их соли, спирты, амины. Характерной особенностью строения молекул большинства поверхностно-активных веществ является, их днфильность, т. е. строение молекулы из двух частей — полярной группы и неполярного углеводородного радикала. Обладающая значительным дипольным моментом и хорошо гидратирующаяся полярная группа обусловливает сродство поверхностно-активного вещества к воде. Гидрофобный углеводородный радикал является причиной пониженной растворимости этих соединений. Наименьшее значение поверхностного натяжения водного раствора поверхностно-активных веществ может достигать 25 эрг/см , т. е, почти равняться- поверхностному натяжению углеводородов. [c.117]

В то же время, для некоторых классов органических соединений (например, серусодержащих), не обнаружено связи между понижением ими поверхностного натяжения на ртутп и защитными свойствами по отношению к железу, т. е. адсорбция этих соединений зависит не только от свойств адсорбирующихся частиц, но и от химической природы металла. Было установлено также, что серусо-держащие соединения на железе хемосорбируются. Таким образом, для химически адсорбирующихся ингибиторов перенос данных электрокапиллярных измерений на ртути на реально корродирующие металлы затруднителен. Причины различий в адсорбционном поведении некоторых ингибиторов на ртути и на корродирующих металлах рассмотрены в [19]. По мнению А. Н. Фрумкина, перенос данных, полученных на ртути, на другие металлы должен осуществляться с большей осторожностью. [c.23]

Абсорбция водой производится, главным образом, тех растворителей, которые хорошо растворяются в воде. Вода, как абсорбент-поглотитель, обладает низкой поглотительной способ-юстью даже паров тех растворителей, с которыми хорошо смешивается (В жидкой фазе. Как указывает Пиатти, это объясняется двумя причинами 1) большое поверхностное натяжение воды, равное 73 дин/слг, препятствует развитию большой поверхности соприкосновения воды с газом и сильному распылению воды на капельки 2) незначительное понижение упругости насыщенного пара, например спирта, над образовавшейся смесью замедляет скорость растворения и диффузии газов иди паров из газовой смеси в воде. [c.15]

Первые измерения такого рОда проделал Плато, который нашел, что некоторые поверхностноактивные вещества сообщают растворам повышенное поверхностное трение. Здесь необходимо обратить внимание на то, что причиной подобного затухания в поверхностном слое может быть не только наличие механически прочного поверхностного слоя, но и эффект, связанный со способностью поверхностноактивных веществ понижать поверхностное натяжение (назовем его псевдореологическим эффектом). Представим, что по поверхности раствора поверхностно-активного вещества тангенциально к поверхности передвигается тело с определенно скоростью. Поверхностный слой перед телом, подталкиваемый последним, уплотняется, а позади тела — растягивается. Соответственно поверхностная концентрация за телом уменьшается, перед нпм — повышается. Это приводит к появлению разницы в иоверхностном натяжении позади тела и перед нпм, причем в первом случае оно повышено, во втором — понижено. Но это понижение как раз равно поверхностному давлению, которое в данном случае действует на движущееся тело точно так же, как на коромысло весов Лэнгмюра. Легко вхздеть, что появившаяся таким образом сила будет противодействовать движению, т. е. что это обусловливает эффект, подобный эффекту поверхностного трения. [c.229]

В полном соответствии с уравнением Гиббса — Липпмана нами было показано, что наряду с адсорбцией молекул поверхностно-активных веществ причиной понижения прочности, вследствие понижения поверхностной энергии, является и электрическое заряжение поверхностей в процессе их образования. Такие электрокапиллярные эффекты понижения прочности (твердости) металлов и облегчения их пластической деформации были подробно изучены Е. К. Венстрем в нашей лаборатории. Эти исследования велись в тех же условиях, что и при снятии электрокапиллярных кривых, т. е. зависимости поверхностного натяжения от поляризации поверхности ртуть-раствор электролита. Этот раствор достаточно концентрирован, чтобы двойные слои были практически предельно сжатыми. [c.11]

Слабое поверхностное натяжение полидиметилсилоксанов является причиной их плохой смазываюшей способности. Поэтому масла на их основе плохо прилипают к поверхности металла в условиях нагрузки пленка рвется и, таким образом, не выполняет функции смазки. При частичном введении фенильных или более полярных хлорфенильных групп когезионные силы увеличиваются и смазывающая способность улучшается настолько, что поверхностные пленки на металлах не разрушаются даже при большой нагрузке на смазанные подшипники. Это свойство сохраняется при повышенных и пониженных температурах. [c.17]

Адсорбция ОП-10 на чистой кварцевой поверхности увеличивает статический краевой угол с 2-3 до 20-22°, поэтому добавка к вытесняющей воде может только снизить величину напряжения смачиваемости в гидрофильной пористой среде, насыщенной неполярной углеводородной жидкостью. Ускорение капиллярных процессов в случае применения ПАВ можно объяснить двумя причинами. Во-первых, в результате адсорбционных и некоторых других процессов возможно пониженное содержание ПАВ на фронте вытеснения, а отсюда межфазное натяжение на границе раздела жгщкостей оказывается несколько выше по сравнению со статическим межфазным натяжением при исходной концентрации реагента. Во-вторых, поверхностно-активные вещества способствуют более быстрому разрыву углеводородных пленок и подготовке поверхности твердого тела к ускоренному продвижению мениска в порах пласта. При капиллярном вытеснении естественных нефтей из пористой среды растворами некоторых ПАВ помимо указанных явлений происходит гидрофилизация поверхности, что приводит к дополнительной интенсификации капиллярных процессов. [c.43]