Молекула ориентация поверхностная

Опыт 96. Ориентация молекул в поверхностном слое [c.210]

Таким образом, с точки зрения молекулярной теории положительная свободная поверхностная энергия (т. е. поверхностное натяжение) обусловлена силами притяжения между молекулами, находящимися внутри жидкости и на ее поверхности. Величина поверхностного натяжения определяется межмолеку-лярными силами, геометрией молекул жидкости и числом атомов в них. Кроме того, на нее влияют свободная энергия меж-молекулярных сил, ориентация молекул в поверхностном слое, определяющая направление силовых полей, а при контакте двух жидкостей — еще и присутствие молекул одной жидкости во второй и химическое взаимодействие молекул обеих граничащих жидкостей [211]. [c.186]

Адсорбция в таких системах также протекает в направлении уменьшения поверхностного натяжения. Следует отметить, что в этих случаях может наблюдаться определенная ориентация молекул в поверхностном слое, оказывающая существенное влияние на поверхностные свойства жидкостей. [c.96]

А. Б. Таубман и др. указывали, что поверхностная активность и ориентация молекул в поверхностном слое определяются их структурой. [c.127]

Изучение поверхностного потенциала позволяет оценить ориентацию молекул в поверхностном слое и выяснить влияние от- [c.83]

ОРИЕНТАЦИЯ МОЛЕКУЛ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ [c.84]

В однокомпонентных системах эти особенности обусловлены в основном разной концентрацией вещества в различных фазах и в некоторых случаях более или менее закономерной ориентацией молекул в поверхностном слое. В системах же, содержащих более одного компонента, и состав поверхностных слоев отличается от состава внутренних частей фаз. [c.355]

Образование ориентированных слоев играет также большую роль в процессах прилипания и склеивания. В этих процессах связующее вещество должно вначале быть жидким (для заполнения впадин и повышения фактической площади контакта) и затвердевать в процессах схватывания, посредством замерзания (лед), химических реакций окисления (лаки), гидратации (цемент), полимеризации (клеи) и др. Склеивание полимерных материалов осуществляется путем взаимной диффузии сегментов полимерных цепей. Силы адгезии между твердой поверхностью и затвердевшим клеем или пленкой, согласно представлениям, развитым Дерягиным, имеют во многих случаях (например, при взаимодействии металлов с полимерами) электрическую природу и определяются величиной Аф, возникающей при ориентации молекул в поверхностном слое. Поэтому при разработке новых склеивающих материалов и пленочных покрытий, широко используемых в современной технике, особое внимание следует уделять способности этих веществ к образованию ориентированных слоев. Для повышения этой способности разрабатываются специальные полярные присадки. [c.119]

Стремление к уменьшению разности полярностей и поверхностной энергии в процессе адсорбции определяет характер ориентации адсорбируемых молекул в поверхностном слое. Ди-фильные молекулы ориентируются в поверхностном слое поляр ной группой в сторону более полярной фазы, неполярным ради [c.105]

Адсорбция и ориентация поверхностно-активных молекул на поверхности раздела фаз — это самопроизвольные процессы, приводящие к минимуму свободной энергии системы. Находясь в объеме более полярной фазы, например воды, ничтожно мало гидратирующаяся углеводородная цепь раздвигает молекулы воды, совершая при этом работу, пропорциональную длине цепи и направленную против сил молекулярного сцепления. [c.49]

Поверхностные явления — совокупность явлений, связанных с физическими особенностями границ раздела, т. е. поверхностных слоев между соприкасающимися фазами. Поверхностные явления обусловлены наличием у молекул, образующих поверхностный слой, избытка энергии Гиббса, особенностями структуры поверхностного слоя (ориентация в нем молекул) и его составом. Свойства поверхностей отличаются от свойств объема фаз. Это обусловлено тем, что силы взаимодействия между частицами по обе стороны от границы раздела между двумя фазами не одинаковы из-за различной природы этих фаз. Возникающая несимметричность силовых полей вблизи границы приводит к ряду явлений, получивших название поверхностных. По этим причинам протекание химических реакций и физических процессов на поверхностях раздела между фазами характеризуется рядом особенностей. [c.169]

Если дисперсная фаза является жидкой, то в отсутствие внешних сил капельки приобретают сферическую форму. Объясняется это существованием избыточной свободной поверхностной энергии. Как известно, сфера обладает наименьшей поверхностью при данном объеме и процесс образования сфер идет самопроизвольно в соответствии со вторым началом термодинамики. В сферической капле все поверхностные молекулы не различимы между собой, но отличаются от объемных своей ориентацией. Поверхностные слои обычно характеризуются дальним порядком расположения ориентированных молекул (глава УП1), Эта особенность весьма существенна, ибо в результате организации микроструктур в дисперсных системах часто образуются ориентированные макроструктуры. [c.9]

Образование ориентированных слоев играет также большую роль в процессах прилипания и склеивания. Согласно представлениям, развитым Дерягиным, силы адгезии между твердой поверхностью и затвердевшим клеем или пленкой имеют во многих случаях (например, при взаимодействии металлов с полимерами) электрическую природу и определяются величиной Аф, возникающей при ориентации молекул в поверхностном слое. Поэтому при разработке новых склеивающих материалов и пленочных покрытий, широко используемых в современной технике, особое внимание следует уделять способности этих веществ к образованию ориентированных слоев. Для повышения этой способности разрабатываются специальные полярные присадки. [c.116]

Как известно, сфера среди тел любой формы обладает наименьшей поверхностью при данном объеме и процесс образования сфер идет самопроизвольно в соответствии со вторым началом термодинамики. В сферической капле все поверхностные молекулы не различимы между собой, но отличаются от объемных своей ориентацией. Поверхностные слои обычно характеризуются дальним порядком расположения ориентированных молекул (гл. VUI). Эта особенность весьма важна, ибо в результате организации микроструктур в дисперсных системах часто образуются ориентированные макроструктуры. [c.11]

Изучено влияние ориентации молекул в поверхностном слое на коэффициент трения. Мерой ориентации служило вентильное действие — способность пленки выпрямлять проходящий ток, обусловленная существованием Дф (понижающей работу выхода электронов в одном направлении и повышающей — в другом). Опыты показывают, что величина р, оказывается наименьшей при максимальной ориентации и снижается тем сильнее, чем совершеннее ориентация молекул поверхностного слоя. [c.107]

Существование такого мономолекулярного слоя, обладающего плотнейшей упаковкой ( молекулярного частокола ), хорошо согласуется с фактом постоянства Гоо для всех членов ряда. Действительно, только при вертикальной ориентации изменение длины цепи не изменяет площади, занятой молекулой в поверхностном слое, и, следовательно, не изменяет числа молекул, приходящихся на единицу площади, пропорционального Гоо. Представления Ленгмюра о структуре поверхностных слоев были в дальнейшем подтверждены рентгенографически. [c.88]

Фиг. 3. Ориентация полярных молекул в поверхностном слое на границе раздела смесь —олеиновая кислота последняя ориен- ° родной фаГ° ° 1 ируется в пов>ерхкостном слое раздела фаз таким образом, что полярная группа олеиновой кислоты (СООН) ориентируется в направленип воды, а неполярная— углеводородный радикал — в сторону неполярной углеводородной фазы.

Ориентация молекул в поверхностном слое. Ранее было показано, что когда концентрация раствора мала, адсорбция тоже невелика, и состояние системы описывается уравнением (11.11). [c.290]

Молекулы многих поверхностно-активных веществ обладают дифильным строением. Поэтому расположение таких молекул в поверхностном слое энергетически наиболее выгодно при условии погружения полярных групп в воду, а углеводородных цепей — в воздух или в неполярную фазу. Было подсчитано, что вероятность погружения гидроксигруппы в воду уже для молекулы метилового спирта в сотни тысяч раз больше вероятности обратной ориентации. [c.291]

В лиофобных золях поверхность коллоидных частиц является резкой границей раздела двух фаз и обладает свободной поверхностной энергией, определяющей возникновение адсорбционных слоев на поверхности. Эти слои могут быть образованы молекулами поверхностно-активных веществ на поверхности коллоидных частиц. Но при этом большое значение имеет характер ориентации поверхностно-активных молекул в адсорбционном слое. Адсорбционные слои могут покрывать не всю поверхность частиц. Часто стабилизация достигается при покрытии монослоем всего 40...60% поверхности коллоидных частиц, когда защитный слой имеет прерывный (в форме островков) характер. [c.338]

Для систем с верхней критической температурой Тс поверхностное натяжение падает с увеличением температуры и сгущение энтропии в поверхностном слое т) положительно (см. рис. III—1,а). Для систем с нижней критической температурой Тс (см. рис. Ill—1,6) наблюдается увеличение поверхностного натяжения межфазной поверхности выше температуры расслоения систе.мы на две фазы и соответственно величина т] отрицательна это свидетельствует о сильной взаимной ориентации молекул в поверхностном слое из-за существования между ними направленных связей, например водородных. Си- [c.82]

Поверхностное натяжение жидкости является функцией молекулярных сил, геометрии молекулы и числа атомов в ней. Поскольку поверхностное натяжение есть свободная энергия поверхностного слоя, то определяющими его факторами будут свободная энергия межмолекулярных сил, ориентация молекул в поверхностном слое, присутствие молекул одной фазы во второй, химическое взаимодействие молекул обеих граничащих фаз. [c.11]

Процесс установления адсорбционного равновесия включает трансляционное и вращательное движение молекул, в частности, ориентацию несферических молекул в поверхностном слое. Если ориентация происходит гораздо медленнее трансляционно-диффузионного процесса, то можно представить случай, когда вся неравновесность системы обусловлена процессом ориентации молекул (например, диполей) в поверхностном слое. Для такого случая было предложено обобщение уравнения Гиббса [33] [c.24]

Величина поверхностного натяжения является мерой интенсивности молекулярно-силового поля в поверхностном слое. Поскольку поверхностное натяжение является результатом нескомпенсированности меясмолекулярного взаимодействия в разных фазах, оно определяется разностью интеисивности взаимодействия молекул внутри каждой фазы (когезии) и взаимодействия молекул различных фаз (адгезии). Интенсивность молекулярных взаимодействий внутри ф .зы в теории поверхностных явлений обычно обозначают термином полярность . Полярность вещества в очень больш(л1 степени связана с такими ее параметрами, как дипольный момент молекул, диэлектрическая проницаемость, поляризуемость молекул, способность к образованию водородной связи меясду молекулами. Существенную роль играют также плотность (молярный объем) вещества, геометрия строения ьолекул, ориентация молекул в поверхностном слое, определяющая направление силовых полей, возможная взаимная растворимость граничащих фаз, их химическое взаимодействие. [c.189]

Помимо метода поверхностного давления, расположение молекул в поверхностных слоях исследуется также методом поверхностных потенциалов по Фрумкину, для чего измеряется разность потенциалов между водным раствором и воздухом при наличии или в отсутствие пленки. Один из электродов погружается в водный раствор, а на кончике платинового электрода в воздухе помещается небольшое количество полония, делающего пространство между электродом и поверхностью воды проводящим. Скачок потенциала измеряется при помощи потенциометра и электрометра. Ориентация дипольных молекул в конденсированном поверхностном слое приводит к возникновению двойного электрического слоя, величина и знак потенциала в котором зависят от расположения диполей адсорбированных молекул. [c.90]

Как показали исследования И. Лангмюра [12] и В. Харкинса [13], молекулы в поверхностном слое ориентированы определенным образом относительно поверхности раздела. На основании большого экспериментального материала А. Н. Фрумкин [14] и П. А. Ребиндер [15] установили, что поверхностная активность и ориентация молекул в поверхностном слое определяется структурой последних. На поверхности раздела молекулы ориентируются таким образом, что полярные группы (—ОН, —СООН, —КНг, —ЗН и др.) направлены в сторону более полярной фазы (например, воды), неполярная часть (углеводородный радикал молекулы) — в сторону менее полярной. Связь поверхностной активности вещества со структурой молекул, с количеством и расположением полярных групп, зависимость ее от геометрических размеров лио-фобной части представляет определенные возможности для познания структуры вещества. Применение экспериментальных методов и основных положений теории поверхностных явлений к изучению молекулярно-поверхностных свойств полярных компонентов высокомолекулярной неуглеводородной части нефти в сочетании с химическими и физическими методами должны оказать существенное влияние на познание химической природы и коллоидных свойств смолисто-асфальтеновых веществ. [c.191]

Наконец, роль ориентации поверхностно-активных молекул в адсорбционных слоях приобретает особое значение в случае образования ими двухмерных гелеобразных структур, обладающих повышенными структурно-механическими свойствами, которые подробно исследовались Трапезниковым. Обладая довольно высокой упругостью и механической прочностью, подобные адсорбционные пленки могут эффективно защищать коллоидные частицы от возможности слипания. Это явление лежит в основе защитного действия желатины и некоторых мыл против коагуляции лиофобных коллоидов. Так, например, при добавлении всего 0,01 мг желатины на мл золя золота можно защитить его от коагуляции 1 мл 10%-ного раствора ЫаС1. Зигмонди назвал эту величину (0,01 мг) золотым числом желатины и определил подобные числа для ряда других веществ. Аналогичным образом было определено защитное действие в отношении золей серебра ( серебряное число ), конгорубинового ( рубиновое число ), серы, берлинской лазури, окиси железа (табл. 14), из которых методически наиболее удобно определение рубинового числа . [c.146]

Солюбилизация олеофильных веществ, содержащих полярные группы (дл нноцепочечные спирты, амины), происходит путем внедрения их молекул в поверхностный слой мицелл (см. рис. 18,6). Внедрившиеся молекулы располагаются между молекулами ПАВ, ориентируясь параллельно им и обращаясь полярными группами в водную фазу. Такая ориентация обусловлена дифильным характером этих веществ. Энергия связи полярной группы с водой препятствует полному погружению молекул солюбилизата в 1Дро мицеллы. При этом в зависимости от природы солюбилизата различают два типа его локализации а) глубокое проникновение в наружный слой мицелл (в молекулах солюбилизата преобладают олеофильные свойства) б) слабое проникновение в наружный слой (вещества гидрофильного характера). В предельном случае, при заметном преобладании гидрофильных свойств, реализуется третий тип локализации солюбилизат адсорбируется на поверхности мицеллы (см. рис. 18,е), как это найдено, например, для случая солюбилизации диметилфталата и бензойной кислоты в растворах оксиэтилированных жирных спиртов. [c.71]

Существование этой предельной величины качественно легко объяснимо. Действительно, тонкий поверхностный слой при высоких концентрациях ПАВ в растворе должен насыщаться молекулами ПАВ. Однако факт постоянства Гоо для всех членов ряда, на первый взгляд, удивителен, так как он означает, что на 1 см площади поверхностного слоя в пределе помещается одно и то же количество адсорбированных молекул, независимо от их длины. На основании этого факта, установленного экспериментально, а также других данных по поверхностным слоям, и в частности, основываясь на исследованиях русских ученых Шишковского и Гурвича, Лэнгмюр (1915 г.) выдвинул представление об ориентации адсорбированных молекул в поверхностном слое. Он исходил из того, что молекулы ПАВ состоят из двух частей — полярной (например, —СООН, —СН2ОН, —ЫНзОН) и неполярного радикала, обладающего весьма слабым молекулярно-силовым полем. Схематически такую дифильную молекулу (рис. 22) обычно изображают в виде кружка (полярная группа) и черточки (неполярный радикал). [c.86]

При малой концентрации адсорбированных молекул в поверхностном слое тепловое движение нарушает их ориентацию и молекулы в основном расположены в поверхностном слое горизонтально — псевдогазовые пленки. При повышении концентрации усиливается взаимодействие углеводородных цепей между собой, что благоприятствует вертикальной ориентации молекул, и при насыщении адсорбционного слоя Г акс создается возможность образования молекулярного чистокола из вертикально расположенных молекул (рис. 107). В этом состоянии площадь 5о = 1/Гмакс, занимаемая молекулой, определяется лишь площадью полярной группы, постоянной для всех членов гомологического ряда, что и объясняет постоянство константы Ь в уравнении Шишковского. Длина углеводородных цепей и энергия их взаимодействия изменяются при каждом удлинении цепи на группу СНг. Это объясняет изменение второй константы К в уравнении Шишковского. [c.291]

Для систем с верхней критической температурой Т поверхностное натяжение падает с увеличением температуры и, следовательно, сгущение энтропии в поверхностном слое t] положительно (рис. III-1, а). Для систем с нижней критической температурой г" (рис. III-1, 6) наблюдается увеличение поверхностного натяжения межфазной поверхности вьпне температуры расслоения системы на две фазы и соответственно значение г отрицательно. Это свидетельствует о сильной взаимной ориентации молекул в поверхностном слое из-за существования между ними направленных связей, например водородных. Системам с замкнутой областью расслоения на две фазы (рис. III-1, в) отвечает температурная зависимость поверхностного натяжения, имеющая максимум величина а стремится к нулю вблизи как верхней, так и нижней критической температуры. В этом случае при низких температурах (до максимального поверхностного натяжения) сгущение энтропии в поверхностном слое отрицательное (сильная взаимная ориентация молекул), а при более высоких температурах—положительное, что можно связать с разрушением направленных связей при повышении температуры (например, с дегидратацией молекул для систем, содержапщх воду). [c.101]

Стремление молекул выйти на поверхность зависит от строения самой молекулы, от поверхностного натяжения на данной границе раздела и от условий, которые молекула третьего компонента имеет в объеме фазы. Например, бензол и другие углеводороды плохо растворяются в воде, их молекулы выталкиваются из воды на границу с воздухом, где эти вещества обычно образуют новую фазу. Если в молекуле органического вещества, кроме неполярной углеводородной части (радикала), есть еще и полярная группа (ОН, СООН, N 2 и др.), то растворимость таких полярно-аполяриых молекул в воде больше. На поверхности раздела с воздухом (с менее полярной фазой) полярная группа обращена к воде и гидратирована в ней, а неполярный хвост вытолкнут из воды в менее полярную фазу. Такое расположение адсорбирующихся молекул в виде частокола (по выражению Лэнгмюра) в поверхностном слое очень выгодно в энергетическом отношении. Такая ориентация полярно-аполяр-ных молекул в поверхностном слое подтверждается следующим предельное значение Гао для поверхностно-активных молекул одного и того же гомологического ряда на границе раздела вода — воздух оказалось одинаковым, а толщина насыщенного адсорбционного слоя с удлинением углеводородного радикала на одну группу СНз увеличивается примерно на одинаковое значение порядка 0,14 нм. Все это хорошо согласуется с современными представлениями о строении таких радикалов. [c.215]

Адсорбция — поглощение газов, паров или растворенных веществ из растворов твердыми или жидкими телами (сорбентами). Адсорбция тесно связана с поверхностными явлениями удельной поверхностью адсорбента, поверхностным натяжением на границе адсорбент — газ (или адсорбент — жидкость), ориентацией молекул в поверхностном адсорбированном слое газа или жидкости и т. п. Различают физическую адсорбцию, при которой не происходит химического взаигиодействия, и хемосорбцию, сопровождающуюся образованием поверхностных химических соединений адсорбента с адсорбатом. Адсорбция газов и паров часто применяется в сочетании с десорбцией для регенерации адсорбента и получения сорбированного газа в чистом виде. [c.171]

Помимо данных о насыщенных адсорбционных слоях, представления об ориентации молекул в поверхностном слое были в значительной мере обоснованы исследованиями мономолекулярных слоев, образованных иа поверхности воды или водных растворов трудно растворимыьш или не- [c.86]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология