Пленка поверхностная воды

Другое подтверждение заключается в весьма большой плотности жирных плёнок, способных удерживаться на поверхности воды. Плотность этих плёнок почти равна плотности соответствующих веществ в объёме, причём они весьма прочно удерживаются на поверхности воды (гл. П), чего нельзя было бы ожидать, если бы поверхностный слой воды не обладал почти нормальной плотностью. [c.17]

Исторический обзор. По крайней мере, одно из свойств поверхностных плёнок масел на воде было известно издавна предохранение судов от разбивания о них волн в бурном море. Этот эффект будет описан в 37. Давно были замечены и поверхностные токи при нанесении некоторых веществ на поверхность воды Вениамин Франклин описывает энергичное движение мёртвых мух на поверхности воды после их предварительной пропитки маслом. Танец камфоры на поверхности воды также известен с давних времён. Одновременно с возникновением понятия поверхностного натяжения было обнаружено понижение поверхностного натяжения воды при загрязнении её поверхности маслянистыми веществами. Количественно это понижение было, повидимому, впервые измерено Рэлеем 2. В 1890 г. он нашёл, что на площадь в 555 требуется 0,81 мг прованского масла для понижения поверхностного натяжения воды на величину (около 16 дин см), необходимую для прекращения танца камфоры. Средняя толщина такой плёнки составляет [c.33]

Несколько менее строгой является аналогия между поверхностным давлением на поплавок и давлением газа на стенки в трёхмерном пространстве. Однако, если должным образом учтено влияние подлежащих молекул воды на поведение молекул плёнки, можно говорить о поверхностном давлении, как результате отталкивания между молекулами плёнки и поплавком, и такому представлению мы обязаны значительной частью имеющихся сведений о молекулярной структуре этих плёнок [c.37]

Таким образом, образование устойчивой мономолекулярной поверхностной плёнки можно рассматривать, ьак процесс растворения гидрофильной группы в воде при наличии сопротивления погружению со стороны остальной части молекулы. [c.42]

Наконец, Марселей пользовался также прибором, который можно назвать двухмерным барометром-анероидом. Он состоит из рамки, ограничивающей площадку чистой воды. Одна из стенок рамки представляет собой длинную гибкую слюдяную полоску, прогибаемую поверхностным давлением плёнки, нанесённой на поверхность за пределами рамки. Прогиб увеличивается рычагом. По данным автора чувствительность составляет около 2 < я/с.и. [c.51]

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]

Молекулы р-соединения выпрямляются при меньшем давлении, чем молекулы а-соединения. Разрушение плёнки р-соединения происходит также легче. Эти различия могут быть обусловлены разностью расстояний крупного гидрофильного остатка малеинового ангидрида от основного центра притяжения к воде головного карбоксила. Представляется, однако, более вероятным, что эти различия связаны с влиянием стереохимической конфигурации на свободу доступа гидрофильных групп к воде при горизонтальном положении молекул, а также на стабильность упаковки более сложной средней части молекул в конденсированных плёнках и, возможно, в твёрдом кристаллическом состоянии, к которому, вероятно, приближается структура материала, нагромождаемого над плёнкой при разрушении её под высоким поверхностным давлением. [c.105]

Изучение поверхностных плёнок доставляет также много ценных сведений об адгезионных силах, действующих вокруг молекул Ч Группы, в обычных условиях облегчающие растворение в воде, в плёнках обнаруживают сильное притяжение к её поверхности, обусловливая прочное фиксирование нижних концов молекул, без которого плёнка не может быть устойчивой. Частичное блокирование этих групп понижает или вовсе нарушает устойчивость плёнок. По силе притяжения к воде, оцениваемой по устойчивости плёнок и длине цепи, необходимой для предотвращения растворения, головные группы можно разделить на следующие категории [c.126]

Равновесие между кристаллами или веществом в той или иной объёмной форме и поверхностной плёнкой также определяется соотношением между стремлением цепей сохранять плотную параллельную упаковку и стремлением головных групп достигнуть поверхности воды. Если длина цепей весьма велика, то компактная масса устойчивее растёкшейся плёнки, кристалл не растекается по поверхности самопроизвольно, и плёнка, будучи нанесена с помощью растворителя, может оказаться неустойчивой и легко разрушаться. Подробнее эти вопросы будут рассмотрены в 35 . [c.128]

Испарение сквозь поверхностные плёнки. Райдил обнаружил, что как конденсированные, так и растянутые плёнки сильно замедляют испарение воды. Это замедление, однако, не так легко наблюдать, поскольку естественное испарение воды само по себе уже в огромной степени замедляется сопротивлением, обусловленным медленностью диффузии испарившихся молекул с поверхности. Истин- [c.140]

Чрезвычайно велико влияние поверхностных плёнок на скорость испарения эфира из его водных растворов, но это объясняется тем, что плёнка задерживает конвекционные токи, заменяющие собой медленный процесс диффузии эфира на поверхность воды. Нет никаких указаний на сколько-нибудь значительное сопротивление самой плёнки прохождению сквозь неё молекул эфира м [c.141]

Успокоение волн маслом. Масляные плёнки не уменьшают высоты крупных волн они лишь сглаживают мелкую рябь, образующуюся под действием ветра и приводящую к опасному разбиванию больших волн в результате кумулятивного возмущения поверхности. Вениамин Франклин считал, что масло смазывает поверхность воды, так что ветер не может захватывать её, как в случае чистой поверхности. Это объяснение вряд ли правдоподобно ввиду компактного характера поверхностных плёнок. К тому же Айткен 1 показал, что масляные плёнки не уменьшают количества движения, сообщаемого ветром воде, и, возможно, даже увеличивают его (он исследовал движение как на самой поверхности, так и в прилегающих к ней слоях). [c.142]

Интересно, что первое впечатление Рейнольдса, составившееся на основании его собственных наблюдений, заключалось в том, что растекание происходит именно под действием стремления масла растечься, а не стремления воды сократить свою поверхность. Но теория упругой поверхностной плёнки в то время настолько доминировала, что Рейнольдсу пришлось отказаться от своего первого, [c.278]

Указание на один из многочисленных и существенных эффектов добавления небольших количеств постороннего вещества к жидкости по одну сторону от границы раздела вытекает из наблюдений Александера с соавторами согласно которому плёнки кефалина на границе вода — бензол значительно повышают своё поверхностное давление при введении в воду ионов кальция. Это обусловлено усилением сродства молекул кефалина к поверхности, в результате которого новые молекулы кефалина устремляются к поверхности из бензольного раствора. Развитие методов изучения поверхностей раздела между жидкостями открывает новую важную область исследования. [c.500]

В главе VI будет показано, что необходимым и достаточным условием растекания вещества явЛяется более сильное притяжение его молекул к воде, чем друг к другу. Количественно это условие заключается в том, что работа адгезии между веществом и водой должна превышать работу когезии самого вещества. Если это энергетическое условие растекания соблюдено, то молекулы растекающегося вещества в наибольшем возможном числе стремятся притти в непосредственное соприкосновение с подлежащей жидкостью (часто называемой субстратомили подкладкой ) и образуют поверхностную плёнку толщиной в одну молекулу. Если это позволяет площадь поверхности, всё нанесённое вещество растекается в такой мономолекулярный слой. Если же площадь порерхности недостаточна для растекания всей нанесённой массы в мономолекулярный слой, то после растекания большая часть поверхности оказывается покрытой мономолекулярным слоем, а избыток нанесённого вещества собирается в капли видимых размеров и неизмеримо большей толщины . [c.31]

Далее Рэлей установил, что некоторые свойства поверхности воды в действительности обусловлены присутствием на ней случайных плёнок жира и исчезают после очистки поверхности. Одни№ из этих свойств является эллиптическая поляризация света, отражённого под углом полной поляризации (агс1 х, где [1 — показатель преломления воды см. гл. 1, 5). Другое заключается в кажущемся сильном повышении вязкости воды в поверхностном слое по сравнению с её вязкостью в объёме. Это явление было описано Платов но, как показал Рэлей было обусювлено присутствием поверхностной плёнки, так как оно не наблюдалось на чистой поверхности вязкость чисюй воды в поверхностном слое оказалась нормальной. [c.34]

Весьма ценный вклад был сделан Покельс скромно утвержцаю-щей, чго она не является профессионалом-физиком , хотя, как в этой, так и в других отраслях теории поверхностных явлений, Покельс обнаружила исключительную верность суждений. Она установила, что поверхностную плёнку можно подвергать сжатию подвижным барьером, перегораживающим кювету, доверху наполненную водой и соприкасающимся с поверхностью во всех точках. Площадь, занимаемую плёнкой, можно легко изменять передвижением такого барьера. Кроме того, поскольку движущийся барьер оставляет позади себя чистую поверхность, обновляемую молекулами воды, выходящими на поверхность из глубины кюветы, такие барьеры являются эффективным средством очистки поверхности. Качество барьера является решающим фактором во всех точных исследованиях поверхностных плёнок. [c.34]

В работах Покельс исследовалась зависимость поверхностного натяжения от площади плёнки. Когда площадь, занимаемая данным количеством масла, превышала некоторое критическое значение, поверхностное натяжение практически не отличалось от почерхно-стного натяжения чистой воды, и движение барьера не оказывало на него никакого влияния. При уменьшении площади до величины, меньшей этого критического значения, поверхностное натяжение быстро падало. Покельс сделала и ряд других замечательных наблюдений. Например, успокоение волн начиналось уже при площадях, превышающих критическое значение, соотаетствующее началу падения поверхностного натяжения, а при этом критическом значении достигало максимума. [c.34]

В 1899 г. Рэлей ввёл новые представления в теорию этих плёнок. Он подтвердил н блюдение Покельс о том, что поверхностное натяжение сохраняет значение, соответствующее чистой воде, до некоторого критического значения площади и быстро падает при дальнейшем её уменьшении. Он предположил, что при этой критической площади молекулы накапливаются в таком количестве, что соприкасаются друг с другом и образуют слой толщиной в одну молекулу на всей поверхности. Рэлей пишет ... в какой момент возникает сопротивление сжатию Ответ зависит от природы сил, действующих между молекулами масла. Если они ведут себя как гладкие твёрдые шарики кинетической теории газов, то между ними не возникает никаких сил взаимодействия до тех пор, пока не достигнута плотная упаковка. .. Если мы примем эги представления..., то начало уменьшения поверхностного натяжения должно соответствовать моменту образования слоя толщиной в одну молекулу, и диаметр молекулы масла должен быть около 1 л[1,. .. Всякое другое поведение молекул указывяло бы на то, чти силы отталкивания между ними появляются задолго до образования первого сплошного слоя 2. [c.35]

Это поверхностное давление Р, оказываемое плёнкой на поплавок, отделяющий её от чистой поверхности, имеет совершенно реальный физический смысл с точки зрения молекулярных представлений. В двухмерном пространстве оно является аналогом осмотического давления трёхмерного пространства, поплавок же играет роль полупроницаемой перепонки, позволяющей измерять осмотическое давление. Для нерастворимой нелетучей плёнки поплавок можно считать самой идеальной полунепроницаемой мембраной, какая только может существовать, так как для молекул плёнки он совершенно непроходим, в то время как молекулы воды почти мгновенно обходят его снизу и отчасти, в виде пара, также и сверху. Осмотическое равновесие между плёнкой и чистой поверхностью за барьером достигается по приложении заданного усилия к поплавку почти мгновенно, что является идеальным случаем, не достижимым при измерениях трёхмерного осмотического давления. Таким образом, сравнение поверхностного давления с осмотическим можно считать вполне обоснованным. Поверхностные плёнки часто называют поверхностными растворами , причём сравнение поверхностных плёнок, рассматриваемых, как двухмерные растворы, с трёхмерными растворами является весьма продуктивным. [c.37]

Для химически чистых веществ до сего времени не наблюдалось поверхностных плёнок однородной толщины, превышающей размеры одной молекулы. Если монвмолекулярная плёнка сжимается до утолщения или если растекание является неполным благодаря недостаточному притяжению растворимых концов молекул к воде, избыток нанесённого вещества, не находящий себе места в пределах монослоя, собирается в виде местных уголщений (твёрдых или жидких) неизмеримо большей толщины. [c.38]

Работы Лэнгмюра в 1917 г. Молекулярная ориентация я микроструктура плёнок. Лэнгмюр ввёл ношые. представления и новую экспериментальную методику, сыгравшие большую роль в изучении этих плёнок. Он измерял поверхностное давление непосредственно, пользуясь поплавком, связанным с прибором для измерения усилия. Плёнка наносилась на поверхность воды, налитой до краёв в кювету, снабжённую бумажными барьерами для очистки поверхности и изменения площади плёнки по методу Покельс. Хотя установка Лэнгмюра подверглась впоследствии большим изменениям, введённый им принцип непосредственного измерения усилия на поплавок почти всегда [c.39]

Наиболее показательные результаты были получены для нормальных насыщенных жирных кислот и спиртов. Эти вещества образовывали устойчивые плёнки, выдерживавшие значительное тангенциальное сжатие, и обнаруживали (при комнатной температуре на дистиллированной воде) вполне определённую критическую площадь, при которой впервые появлялось поверхностное давление (соответствующую критической площади Покельс, при которой впервые понижалось поверхностное натяжение). При уменьшении площади от начального наибольшего значения не наблюдалось никакого поверхностного давления до тех пор, пока площадь на молекулу не достигала, примерно, [c.40]

Поверхностные плёнки протеинов. Несмотря на то, что большинство протеинов растворимо в воде, они обычно настолько сильно адсорбируются, что почти полностью переходят из раствора на поверхность при условии, если она достаточно велика. Если надлежащим образом нанести протеин на поверхность воды, он нередко растекается в тонкую плёнку толщиной порядка длины молекулы аминокислоты. При этом прэтеин не только образует мономолекулярный слой, но его сложные молекулы развёртываются так, что каждая молекула аминокислоты получает отдельное место [c.118]

При рассмотрении боковой когезии между молекулами плёнок следует всегда иметь в виду, что мы имеем здесь дело с взаимнопротивоположными тенденциями. Изучение когезионных сил при всякой температуре, отличной от абсолютного нуля, неизбежно осложняется тепловым движением молекул, стремящимся разрушить структуру, образованную при уплотнении молекул под действием их взаимной когезии. В поверхностных же плёнках дело осложняется ещё и тем, что силы адгезии между верхними частями молекул и водой противодействуют боковой когезии между молекулами, стремясь уложить их плашмя на поверхности. При данной площади соприкосновения адгезия между углеводородом и водой почти, если не вполне, равна когезии в уг. геводороде (см. гл. IV, 3). При почти вертикальной сриентации и плотной упаковке молекул на поверхности сродство углеводородных цепей насыщено соприкосновением с другими углеводородными цепями везде, кроме как на концах. Если же молекулы изолированы друг от друга и лежат плашмя, сродство углеводородных цепей насыщено соприкосновением с водой только с одной стороны молекул. Естественная последовательность процессов при нагревании плёнки от температуры, при которой она конденсирована, заключается в том, что сначала преодолевается боковая когезия между цепями, а затем плёнка становится растянутой жидко-растянутой, если между головными группал и существует достаточная боковая когезия, и парообразно-растянутой в противном случае. Дальнейшее повышение температуры уменьшает боковую когезию в растянутой плёнке и превращает её постепенно (в случае парообразно-растянутой плёнки) или при определённой температуре (в случае жидко-растянутой плёнки) в газообразную плёнку, в которой молекулы лежат на поверхности плашмя. [c.127]

Обе эти кислоты имеют по двойной связи посреди цепи и образуют жидко-растянутые плёнки. При окислении двойная связь присоединяет гидроксилы, притягивается к воде гораздо сильнее, молекулы ложатся плашмя, и плёнка становится газообразной. Вероятность того, что двойная связь придёт в соприкосновение с водой гораздо выше когда молекулы значительно отклонены от нормали, чем когда они сжаты поверхностным давлением почти до нормальной ориентации. Скорость окисления двойной связи может быть понижена почти в десять раз путём уплотнения упаковки молекул в плёнке, затрудняющего доступ раствора ко всем частям молекулы. Джи и Райдил наблюдали при сжатии плёнки аналогичное понижение скорости самоокисления соединения малеиновый ангидрид-р-элео-стеарин. [c.130]

Первые попытки применения поверхностных плёнок для этих целей принадлежат Гортеру и Гренделю Ч Они определили количество жирного вещества в красных кровяных шариках по площади, занятой этим веществом при его растекании на воде, и нашли, что оно присутствовало в количестве, достаточном для покрытия приблизительно удвоенной площади поверхиости шариков. Этот же метод они применяли для определения протеина 2. Позднее Уайатт с сотрудниками 3 исследовал растекание различных веществ на воде, как меру количества гидрофильных групп на изолирующих прокладках электрических кабелей поскольку окисление углеводородов в этих прокладках является основной причиной ях порчи, эта величина может служить количаствзнной мерой негодности кабелей. [c.136]

В известной мере действие масляных плёнок выражается также и в успокоении уже образовавшейся ряби. Так, Покельс обнаружила, что сплошная плёнка, покрывающая лишь незначительную часть поверхности воды в кювете, вызывает затухание ряби, возбуждённой в кювете механическим путём. Это затухание увеличивается по мере расширения покрытой части поверхности, но после покрытия всей поверхности повышение давления плёнки уже не создаёт дальнейшего затухания. Отсюда следует, что уменьшение поверхностного натяжения, которое не наступает, пока вся поверхность не покрыта плёнкой, само по себе не является причиной затухания. Повидимому, последнее вызывается рядом факторов вязким сопротивлением движению отдельных островков плёнки при сжатиях и расширениях участков поверхности, сдавливанием этих островков и, наконец, некоторым рассеянием энергии в плёнке при быстром чередовании сжатия и расширения поверхности, связанном с рябью. [c.142]

Адсорбция из паров на поверхностях жидкостей (воды и ртути). Михели Кассель и Формштехер определяли адсорбцию углеводородов из измерений поверхностного натяжения на границе воды с их парами. Понижение поверхностного натяжения воды достигало нескольких dunj M и плёнки были явно газообразными. Михели обнаружил, что понижение поверхностного натяжения приблизительно пропорционально парциальному давлению паров углеводорода, что-указывает на разрежённый характер газообразных плёнок, требующих малых поправок к уравнению состояния идеального газа. По данным же Касселя и Формштехера поверхностное давление возрастает с повышением давления паров быстрее, чем по линейному закону, откуда можно заключить о наличии значительной когезии между молекулами углеводорода в плёнке — результат довольно неожиданный, если он достоверен . К результатам этих измерений применимо правило, аналогичное правилу Траубе чем длиннее цепь парафина тем лучше он адсорбируется, причём теплота адсорбции на каждую группу Hg составляет около 500 кал на моль. Бензол адсорбируется сильнее, чем гептан, несомненно, благодаря своей частичной ненасыщенности. Многие авторы изучали адсорбцию на поверхности ртути паров самых разнообразных веществ, начиная с инертных газов и кончая высококипящими органическими соединениями. Опубликованные данные чрезвычайно разноречивы, что, вероятно, объясняется различной степенью чистоты ртути и, следовательно, коле- [c.174]

Адсорбционные плёнки между двумя несмешивающимися жидкостями . При обработке данных Гаркинса и Кинга Шофилд и Райдил не обнаружили признаков заметной боковой когезии между молекулами масляной кислоты, адсорбированными на поверхности раздела вода—бензол. Единственная поправка к уравнению идеального газового состояния этих плёнок относилась к пространству, занимаемому молекулами. На границе вода—воздух та же кислота обнаруживает некоторую боковую когезию. С другой стороны Г аркинс и МакЛофлин считают, что молекулы уксусной кислоты плотнее упакованы между водой и бензолом, чем между водой и воздухом но это не значит, что боковая когезия в первом случае должна быть обязательно выше, так как на адсорбцию может влиять притяжение метильных групп уксусной кислоты к бензолу, благодаря которому при данном поверхностном авлении на поверхность выводится больше молекул. Данные по этому вопросу пока слишком скудны. Из соображений, аналогичных приведённым в 32 гл. II, напрашивается заключение, что боковая когезия между несмешивающимися жидкостями должна быть меньше, чем на границе вода—воздух, но разница должна быть меньше для кислот с более короткими цепями, так как их молекулы лежат на поверхности раздела вода — воздух плашмя и, таким образом, обладают большей свободой передвижения вместе с молекулами воды, чем молекулы с более длинными цепями, образующие плотный частокол. [c.184]

В случае мыльных растворов, однако, в высшей степени устойчивые пены и изолированные плёнки получаются при высоких концентрациях, при которых поверхностное натяжение практически юстигает минимума . Тем не менее, благодаря медленности диффузии 1ЫЛ, при местных растяжениях плёнки, вероятно, всё же происходит феменное повышение поверхностного натяжения молекулы в поверх-10стн0м слое несколько раздвигаются, и промежутки между ними начала заполняются молекулами воды, поступающими изнутри на [c.192]

Доннан 1 обнаружил, что межфазное натяжение жидких углеводородов и глицеридов на границе с водой резко понижается в присутствии кислоты в масле или щёлочи в воде. Картридж и Питерс (см. 12) установили, что это понижение межфазного натяжения является функцией концентрации водородных ионов в воде. Оно начинается при Ps около 4, 5 и продолжается приблизительно до Рн= 10- Даниэлли пришёл к выводу, что значения Рн в поверхностных плёнках несколько отличаются от соответствующих значений в объёмных водных растворах. [c.196]

В таблице XII можно видеть некоторые проявления влияния химического строения верхней жидкости. Группам, растворимым в воде и сообщающим плёнкэ устойчивость, соответствуют высокие значения коэффициента растекания. Галоидные соединения имеют ни кий коэффициент растекания в соответствии с их слабой адгезией к воде, известной из поведения поверхностных плёнок. С другой стороны, галоидозамещённые группы имеют сильное притяжение к ртути. В гомологическом ряде, при данной головной группе, коэффициент растекания понижается с удлинением цепи. [c.278]

Растекание капли масла обусловлено тепловым движением молекул воды 1. Молекулы воды непрерывно движутся, в частности параллельно поверхности, диффундируя на большие расстояния и увлекая за собой прилипшие к ним молекулы масла. Если жидкость является растекающейся, то растёкшаяся плёнка обладает меньшей потенциальной энергией, чем капля. Поэтому молекулы, покинувшие каплю, остаются на поверхности воды. Тангенциальная диффузия вдоль нижней поверхности капли происходит непрерывно, и первые молекулы масла, вытолкнутые в результате этой диффузии на поверхность воды, отталкиваются дальше поверхностным давлением новых молекул масла, только что покинувших каплю. Если жидкость является нерастекающейся, то, если даже несколько молекул продиффундирует на некоторое расстояние от капли, они должны вскоре вернуться, будучи менее устойчивыми на поверхности воды, чем в капле. [c.279]

Взаимное отталкивание между одноимёнными э 1ектрическими зарядами, присутствующими на поверхности, понижает поверхностное натяжение в главе II, 21, мы уже познакомились со случаями, когда возникновение одноимённых зарядов на головных группах в поверхностной плёнке при диссоциации повышает поверхностное давление. В капиллярном электрометре, в котором наложение разности потенциалов на фЖовую границу ртуть — вода сопровождается измерениями поверхностного натяжения, всякое изменение разности потенциалов вызывает изменение плотности зарядов на фазовой границе, а следовательно, и поверхностного натяжения. [c.434]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология