Поверхностно-активные вещества ориентация молекул в адсорбционном

Рис. V, 4. Ориентация молекул поверхностно-активных веществ в адсорбционном слое

В 30-х годах ряд принципиально важных результатов получил акад. П. А. Ребиндер. Он выявил влияние многих факторов на проявление гистерезиса смачивания и предложил классификацию основных форм гистерезиса. П. А. Ребиндер ввел в физическую химию представления об избирательном смачивании твердых тел жидкостями различной полярности, что позволило с помощью измерения краевых углов в условиях избирательного смачивания или сравнения теплот смачивания полярной и неполярной жидкостями классифицировать поверхности твердых тел как гидрофильные и гидрофобные. Ребиндер установил правило уравнивания полярностей, на основе которого можно прогнозировать адсорбцию веществ на границах раздела фаз и ориентацию молекул в адсорбционных монослоях. Эти работы положили начало научному обоснованию использования поверхностно-активных веществ для управления смачиванием, что получило широкое промышленное применение в промышленных процессах (во флотации, в очистке материалов от загрязнений, технологии моющего действия и т. д.), [c.8]

Структура суспензий в простейшем случае может быть представлена частицами одного минерала, равномерно диспергированного в дистиллированной воде. Каждая частица суспензии окружена адсорбционной оболочкой из молекул Н2О, а сами комплексы отделены друг от друга значительными прослойками свободной воды, обеспечивающими текучесть дисперсной системы. Униполярная ориентация молекул адсорбционного слоя на поверхности твердых частиц может сообщить им значительные дипольные моменты. Более сложна картина в полиминеральной суспензии, но применительно к каждому минералу (с учетом его особенностей) справедливо сказанное в отношении мономинеральной суспензии. Если же в дистиллированную воду введено поверхностно-активное вещество, то избирательная адсорбция его поверхностью твердого тела приводит к вытеснению связанной воды в количестве, равном примерно йт, и переходу ее в слой свободной воды. При этом текучесть суспензии значительно возрастает. [c.273]

Кривые для суммарных смол, выделенных из остаточного рафината, имеют больший тангенс угла наклона, чем для суммарных смол из депарафинированного масла и петролатума. Следовательно, при наличии в растворе полярных молекул ПАВ (присадок и смол) следует учитывать увеличение адсорбционной активности вследствие дополнительных электростатических сил взаимодействия ПАВ между собой и с поверхностью кристалла (адсорбента). При охлаждении такой системы с момента образования зародышей твердой фазы начинается процесс адсорбции смол и присадки на поверхности кристаллов. Наиболее вероятен в данном случае усложненный механизм построения адсорбционного слоя поверхностно-активных веществ на неоднородной поверхности твердой фазы. Насыщенный адсорбционный слой ПАВ для неоднородной в энергетическом отношении поверхности кристаллов, какой следует считать большинство реально существующих поверхностей твердых сорбентов в природе, может быть различной толщины на разных участках поверхности. При добавлении малых количеств присадки происходит адсорбция их молекул на наиболее активных участках гидрофобной поверхности кристаллов твердых углеводородов, при этом дифильные молекулы ПАВ ориентируются полярной частью в раствор, а углеводородным радикалом — на поверхности частиц твердых углеводородов. Это приводит к совместной кристаллизации молекул присадки и твердых углеводородов, которая способствует образованию крупных агрегированных структур, что, в свою очередь, увеличивает скорость фильтрования суспензии остаточного рафината. С увеличением содержания ПАВ в растворе одновременно с адсорбцией молекул на менее активных участках поверхности кристаллов происходит образование второго слоя молекул с обратной их ориентацией, т. е. полярной частью на поверхность твердой фазы. При этом присадка и смолы адсорбируются по всей поверхности кристаллов, не внося существенных изменений в их форму, но препятствуя росту кристаллов, а это снижает скорость фильтрования суспензии. [c.173]

Выше мы рассматривали адсорбцию на поверхности раздела раствор —газ в основном с термодинамической точки зрения. Рассмотрим теперь ориентацию молекул поверхностно-активных веществ на границе раствор — газ и строение адсорбционного слоя. [c.128]

Прибавление поверхностно-активных вешеств к воде, в которой находится гидрофобная поверхность, приводит к тому, что на поверхности твердого тела образуется адсорбционный слой ориентированных дифильных молекул поверхностно-активных веществ, причем неполярная группа молекул (углеводородные радикалы) обращена к поверхности, а полярная группа (ОН, СООН, NH2) направлена в сторону полярной жидкости — воды. Такая ориентация молекул связана со стремлением системы уменьшить свободную поверхностную энергию (правило уравнивания полярностей Ребиндера). [c.138]

Чем больше молекулярный вес поверхностно активного вещества (больше групп СНа, входящих в углеводородный радикал), тем большей активностью обладает добавка. Как уже отмечалось, действие растворимых поверхностно активных веществ обусловлено возникновением на металле адсорбционного слоя, образующегося вследствие миграции молекул или ионов из объема раствора и ориентации их на поверхности раздела Поэтому существенное значение при применении поверхностно активных веществ имеет их растворимость. Однако многие вещества, будучи практически не растворимыми в воде, также обладают способностью образовывать на поверхности раздела адсорбционные слои, которые могут быть обнаружены в результате исследования изменений величин, характеризующих процесс адсорбции (изменение поверхностной энергии, скачка потенциала на этой поверхности, емкости двойного электрического слоя и т. п.). [c.344]

Сопоставляя вычисленное значение толщины слоя с длиной молекулы, известной из ее строения, можно сделать заключение об ориентации молекул поверхностно-активного вещества в адсорбционном слое. В большинстве случаев характерна вертикальная ориентация молекул на границе раздела фаз, и тогда толщина адсорбционного слоя б совпадет с длиной адсорбированной молекулы. [c.75]

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]

Ориентация дипольных молекул полярной жидкости у поверхности металла приводит к образованию адсорбционного двойного слоя, целиком сосредоточенного в одной фазе — растворе. Наличие в растворе поверхностно активных веществ сказывается на величине адсорбционного потенциала. [c.16]

При увеличении поверхностного давления пленки переходят в конденсированное состояние, а в насыщенных адсорбционных и мономолекулярных слоях происходит ориентация асимметричных молекул поверхностно-активных веществ по типу молекулярного частокола (Лэнгмюр, Ребиндер), что подтверждается измерениями предельной площади на молекулу для различных гомологических рядов (см. табл. 8). [c.90]

При рассмотрении молекулярного взаимодействия частиц, имеющих адсорбционные слои, предполагалось слабое различие во взаимодействии полярных групп молекул поверхностноактивных веществ и молекул среды. Такое предположение нельзя считать обоснованным. Например, взаимодействие сульфонатных групп друг с другом должно сильно отличаться от взаимодействия их с молекулами воды. Принимая, что полярные группы образуют вокруг коллоидных частиц слой 4 толщиной O2 (см. рис. 10), характеризуемый постоянной Л4, для энергии молекулярного взаимодействия получают более сложное выражение, в котором учтена ориентация адсорбированных молекул поверхностно-активных веществ [57]. Так, для сферических частиц, схематически изображенных на рис. 10, а, имеем [c.38]

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]

Вопрос о природе граничных слоев не решен. Низшие индивидуальные углеводороды и, по-видимому, глубоко очищенные нефтяные масла и некоторые другие неполярные жидкости не образуют толстых граничных слоев. У таких жидкостей формируются за счет поверхностных сил металлов моно-, бимолекулярные адсорбционные слои, но их смазочное действие очень невелико [42]. В отличие от этого, рентгеноструктурными методами [43] было показано, что поверхностно-активные вещества, растворенные в углеводородных жидкостях, у поверхности металлов образуют квазикристаллическую структуру с ориентацией молекул перпендикулярно поверхности раздела фаз толщиной порядка многих десятков молекул. Удобный метод исследования механических свойств толстых граничных слоев — метод плоскопараллельных дисков [38, 44]. Метод основан на прецизионном измерении кинетики сближения зеркально полированных горизонтальных дисков, погруженных в исследуемую жидкость. В гидродинамике кинетика их сближения описывается уравнением Стефана — Рейнольдса [c.167]

В адсорбционных процессах молекулы часто ориентируются своей длинной осью параллельно границе раздела или направляются одной из атомных групп к какой-либо фазе. Гарди и Ленгмюр [25] и Харкинс с сотрудниками [19 формулировали понятие об ориентации молекул в адсорбционных процессах. Они показали, что молекулы поверхностно-активных веществ, например для границ раздела водный раствор — бензол или водный раствор —воздух, состоят из двух частей 1) полярной или активной группы, которая имеет много ненасыщенных вторичных валентностей, и 2) неполярной или неактивной группы. К полярным группам принадлежат гидроксильная (—ОН), карбоксильная (—СООН) и другие кислородсодержащие группы, а также аминогруппа (NHg). Все эти группы имеют остаточное сродство, проявляющееся в склон- [c.95]

Минимуму свободной энергии системы отвечают растворение в воде сильно гидратированной полярной группы и выталкивание из воды углеводородной цепи, а затем притяжение ее поверхности это соответствует так называемой горизонтальной ориентации молекулы поверхностно-активного вещества в адсорбционном слое с утопленной в воду полярной группой и плавающей на воде цепью. По мере заполнения адсорбционного слоя углеводородные цепи ориентируются, все более приближаясь к вертикальной ориентации и взаимодействуя друг с другом. [c.12]

А.Ф. Об ориентации молекул поверхностно-активного вещества в адсорбционных слоях на поверхности раздела двух жидкостей. - Докл.АН СССР, 1972, т.205, с.396-399. [c.225]

Максимальное значение краевого угла отвечает полному насыщению адсорбционного слоя, когда достигается наиболее полная предельная ориентация молекул поверхностно-активного вещества гидрофобными концами наружу. Именно насыщенный адсорбционный слой на поверхности твердого тела, представляющий собой мономо-лекулярную пленку, предельно понижает смачиваемость твердого тела. [c.23]

Максимально гидрофобизованная гидрофильная поверхность, покрытая ориентированным мономолекулярным адсорбционным слоем поверхностно-активного вещества, особенно связанного с ней химически, не теряет способности к дальнейшей адсорбции последнего, которая приводит к неориентированному беспорядочному расположению адсорбированных молекул без их химической фиксации (если она ранее имела место). В полярной среде такая дополнительная адсорбция может привести даже к обратной ориентации молекул поверхностно-активного вещества — гидрофобными углеводородными группами к первоначальному адсорбционному слою, а гидрофильными полярными группами наружу. Это вызывает улучшение смачивания гидрофобизованной поверхности — ее гидрофилизацию (рис. 4, кривая 2). [c.24]

Полярная структура поверхностно-активных веществ и определяет упорядоченную ориентацию их молекул в адсорбционном слое. [c.252]

Что касается газообразных плёнок, имеется несколько подтверждений того, что при достаточной площади молекулы лежат в этих плёнках плашмя. Двумя из этих подтверждений мы обязаны Лэнгмюру. Первое относится, в сущности, к адсорбционным плёнкам слабо растворимых поверхностно активных веществ и будет подробно рассмотрено в гл. III, 5. Можно показать, что работа адсорбции возрастает на постоянную величину при добавлении каждой группы Hg, так что связь группы Hg с поверхностью воды одинакова, каково бы ни было положение этой группы в цепи. Это возможно только в том случае, если цепь лежит на поверхности плашмя. Переход от этих адсорбционных газовых плёнок (при удлинении цепи) к газообразным плёнкам нерастворимых веществ является непрерывным, так что нет никаких оснований считать, что ориентация в газообразных плёнках нерастворимых веществ должна быть другой. [c.82]

Известно, что при п.н.з. на границе раздела металл—электролит существуют скачки потенциала в поверхностном слое металла и в адсорбционном слое электролита. Скачки в адсорбционном слое электролита, естественно, зависят от адсорбционной способности металла по отношению к ионам расплавленных солей. Маловероятно, чтобы у всех исследованных металлов эта способность была одинакова. Работы А. Н. Фрумкина и его сотрудников по электрокапиллярным явлениям на галлии и амальгамах индия, выполненные в последние годы [4—6], отчетливо показали, что способность металлов адсорбировать молекулы растворителя и некоторые поверхностно-активные вещества существенно зависит от природы металла. Так, молекулы воды на галлии адсорбируются лучше, чем на ртути. Адсорбируемость анионов на галлии отличается от их адсорбируемости на ртути. Неорганические анионы и молекулы некоторых органических веществ на амальгамах индия адсорбируются слабее, чем на ртути и т. д. А. Н. Фрумкин [7] отметил, что п.н.з. могут изменяться в разной степени на обоих электродах вследствие специфической адсорбции одного из ионов расплавленной соли или ориентации молекул растворителя . Но если адсорбционная способность разных металлов по отношению к ионам расплавленных солей различна, то маловероятно, чтобы температурные коэффициенты п. н. з. у разных металлов были одинаковыми. Поэтому нам представляется более справедливым второе предположение (температурные коэффициенты п. н. з. разных [c.232]

Адсорбционный монослой поверхностно-активных веществ на пигментных частицах вызывает определенную ориентацию молекул жидкой среды. Такая ориентация может наблюдаться и на значительном расстоянии от пигментной частицы (рис. 9.1). Толщина слоя ориентированных молекул колеблется от 0,1 до 10 мкм. Этот слой называют сольватным. От его прочности зависит стабильность пигментной суспензии. Сольватный слой при достаточной толщине и прочности мешает частицам пигмента слипаться. [c.294]

Аналогичное влияние оказывают поверхностно-активные вещества. Изменение гидрофильности поверхности частиц золя в данном случае зависит от ориентации молекул поверхностно-активных веществ в адсорбционном слое. Увеличение гидрофильности и возрастание устойчивости коллоидных частиц в водных системах наблюдается, если полярные группы адсорбированных соединений обращены в сторону дисперсионной среды. Работами П. А. Ребиндера и сотрудников установлено, что ориентация приобретает особое значение при образовании молекулами поверхност-но-активных веществ в адсорбционных слоях двухмерных гелеобразных структур, обладающих повышенными структурно-механическими свойствами [17]. [c.122]

Существенный интерес представляет объяснение смазочного и, особенно, антизадирного эффекта глицерина в данной трущейся паре. Известно, что смазочные свойства в значительной мере связаны с поверхностной активностью вещества (уменьшением поверхностного натяжения растворителя), полярностью смазки (дипольным моментом молекул), ориентацией молекул адсорбционного слоя, краевыми углами на соответствующих поверхностях, молекулярным весом, вязкостью и плотностью ЖИДКОСТИ. [c.288]

Если в дисперсной системе имеется достаточная концентрация поверхностно активного вещества, то на первом адсорбционном слое может образоваться второй с обратной ориентацией молекул — полярными группами наружу (в водную дисперсионную среду). Это приведет к гидрофилизации поверхности гидрофобной частицы она получает защитную гидратную оболочку, характерную для гидрофильных дисперсных систем. [c.381]

Более сложная картина наблюдается для ароматических и гетероциклических соединений, адсорбция которых может сопровождаться л-электронным взаимодействием с поверхностью металла. Такому взаимодействию естественно благоприятствует наличие положительных зарядов на поверхности электрода и, наоборот, прп достаточно большом отрицательном заряде поверхности в результате отталкивания л-электронов происходит изменение ориентации адсорбированных органических молекул. Таким образом, поверхностная активность органических веществ, молекулы которых обладают системой сопряженных л-электронных связей, характеризуется наличием двух адсорбционных состояний. Эту особенность и отражает кривая 3 на рис. 2.7, состоящая из двух участков, каждый из которых дает зависимость — АС° от Е для соответствующей ориентации молекул адсорбата. [c.47]

Как показали Гарди и Л а н г м ю и р, в П0ве р хн0 стн0м слое происходит 01риента ция молекул поверхностно-активного вещества, причем эта ориентация достигает своего предела, когда адсорбционный сло й становится предельно насыщенным полярными молекула-М И. Для системы вода — углеводородная [c.62]

Кругляков П. М., Ровин 10. Г., Корецкий А. Ф. Об ориентации молекул поверхностно-активного вещества в адсорбционных слоях на поверхности раздела двух жидкостей.— Докл. АН СССР , 1972, т. 205, с. 396-399. [c.176]

Молекулы растворимых поверхностно-активных веществ на поверхности находятся в том же состоянии, что и молекулы в поверхностных монослоях при низких концентрациях они лежат на поверхности и движутся по ней хаотически (двумерный газ), при более высоких концентрациях молекулы начинают принимать вертикальную ориентацию (конденсация). С дальнейшим ростом концентрации вся поверхность покрыта конденсированным двумерным монослоем — плотно прилегающими друг к другу вертикальноориентированными молекулами, связанными с поверхностью только своими полярными головками . Существенное отличие от нерастворимых новерхно-стно-активных веществ состоит в том, что вследствие растворимости концентрация поверхностно-активных веществ в объеме раствора не спадает резко до нуля, а более или менее плавно уменьшается от значения, которое имеется на поверхности, до значения в объеме. До сих пор еще строго не доказана такая диффузная структура адсорбционного слоя, но многие факты и соображения говорят в пользу этих представлений. [c.63]

Гидрофильность твердых поверхностей резко понижается в результате адсорбции поверхностно-активных веществ под влиянием ориентированных адсорбционных слоев, их молекул или ионов, особенно резко вследствие хемоадсорбционной связи полярных групп молекул и ориентации углеводородных ценой в окружающую среду. Такое снижение гидрофильности, иаз. гидрофоблзацией, обнаруживается по резкому понижению смачивания водой и лежит в основе действия флотореагентов, а также различных водоотталкивающих обработок волокон, тканей и др. (см. Гидрофобные покрытия). Характерны явлепия гидрофобизации при действии щелочных солей жирных к-т и др. анионактивных органич. веществ на поверхностях ионных кристаллов с химич. фиксацией полярных групп на поли15алентных катионах, а также при действии алкилксантогенатов на поверхности металлов и сульфидов и катионактивных реагентов (алкилами-пов и солей четырехзамещенных аммониевых оснований или алкилпиридинов) на силикатах и двуокиси кремния. Дажо ничтожные примеси поверхностно-активных веществ в виде загрязнений могут сильно понизить гидрофильность, что дает способ оценки чистоты гидрофильных поверхностей, напр, стекла, к-рые нри загрязнении перестают полностью смачиваться водой. [c.469]

Известно, что на поверхности раздела двух фаз возникает скачок потенциала. Кенрик показал, что небольшие количества растворенных веществ очень сильно влияют на такой скачок. Отсюда ясно., что образование на поверхности раздела адсорбционного слоя должно сказаться и на величине этого потенциала. Подробные исследования Фрумкина вполне подтвердили наличие связи между адсорбцией молекул и электрическим эффектом. Было установлено, что поверхностно-неактивные вещества мало влияют на скачок потенциала, в то время как поверхностно-активные вещества изменяют разность потенциалов на несколько децивольт. Возникновение таких скачков потенциала, вызванных образованием абсорбционного слоя, объясняется ориентацией молекул органического вещества, имеющих диполи, в поверхностном слое [c.142]

Адсорбционные состояния ионогенных поверхностно-активных веществ в основном определяются полярностью адсорбента. Например, активные молекулы (ионы), адсорбированные на полярной и неполярной поверхности, имеют противоположную ориентацию (см. разд. 5 гл. 6, рис. 6.23). Вводном растворе адсорбция ионных повфхвостно-активных веществ на пол шой поверхности определяется, естественно, знаком заряда поверхности. [c.106]

Значение сольватных слоев для устойчивости коллоидных растворов было выяснено Б. В. Дерягиным, который показал, что для сближения частиц, разделенных сольватными солями, необходимо затратить работу на преодоление сопротивления ( расклинивающего давления ), обусловленного силами молекулярного сцепления жидкости (воды) и иоверхио-сти частиц. Это сопротивление наблюдается приблизительно до расстояния 10 А или меньше, после чего силы взаимного притяжения самих частиц уже будут преобладать над силами сцеилепия в сольватном слое. На более значительных расстояниях сольватные слои являются термодинамически устойчивым стабилизующим фактором. Таким же образом надо рассматривать значение адсорбционных слоев, образованных молекулами поверхностно активных веществ на поверхности коллоидных частиц, для устойчивости коллоидных растворов. В этом случае большую роль играет характер ориептации поверхностно активных молекул в адсорбционном слое, так как повышение гидрофильности иоверхности может быть достигнуто лишь при определенной ориентации молекул. [c.244]

Поверхностно-активные вещества также способствуют агрегативной устойчивости примесей воды. Изменение гидрофильности поверхности частиц в данном случае определяется ориентацией молекул поверхностно-активных веществ в адсорбционном слое. Возрастание гидрофильности и повышение устойчивости коллоидных частиц в воде наблюдается, если полярные группы адсорбированных соединений обращены в сторону дисперсионной среды. По П. А. Ребиндеру, ориентация приобретает особое значение при образовании молекулами поверхностно-активных веществ в адсорбционных слоях двухмерных гелеобразньхх структур, обладающих повышенными структурно-ме-ханичесхшми свойствами. Это явление, названное им хсоллоидной защитой, заключается в том, что при добавлении гидрофильных веществ к гидрофобным коллоидам они образуют структурно-прочные адсорбционные слои на поверхности частиц, повышая их устойчивость по отношению к коагулирую-хцим электролитам. [c.320]

В области больших заполнений, когда реализуется эффект Лошкарева, поверхность электрода практически полностью закрыта по-верхностно-активным веществом (0 1) и с ростом концентрации органического вещества в объеме раствора его поверхностная концентрация может увеличиваться лишь за счет изменения ориентации адсорбированных молекул. В этих условиях скорость процесса пропорциональна не (1—0) , а величине ехр (—ии1кТ), где Ы1 — работа, необходимая для того, чтобы создать в адсорбционном слое пору для введения в нее реагирующей частицы. Лимитирующей стадией при 5Т0М оказывается стадия проникновения реагирующих частиц через адсорбционный слой, и в том интервале потенциалов, где свойства этого слоя остаются неизменными, л соп51. В присутствии ионов галоидов скорость проникновения катионов через адсорбционный слой возрастает и ток выделения металла увеличивается, [c.378]