Мыла, поверхностное натяжение растворов и адсорбция

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]

Действительно, в водных растворах растворимые в воде органические вещества, поверхностное натяжение которых меньше, чем у воды (табл. 41), концентрируются в поверхностном слое, т. е. имеет место положительная адсорбция. О наличии ее можно судить по понижению поверхностного натяжения раствора. Кроме таких органических веществ, как спирты и жирные кислоты, поверхностное натяжение воды понижают растворенные в ней мыла, т.е. щелочные соли жирных кислот, а также синтетические моющие средства. Для создания высокой концентрации в поверхностном слое требуется очень небольшое их количество. Так, [c.235]

В отличие от утверждения авторов, понятие. поверхностная активность имеет совершенно строгий смысл и определяется как способность данного веш[ества понижать поверхностное натяжение на той или иной жидкой или твердой поверхности раздела в результате его положительной адсорбции на этой поверхности. Поэтому терминологически неправильно относить к поверхностноактивным веществам, как это неявно делают авторы, только те соединения, которые адсорбируются на границах раздела жидкость—воздух или жидкость — жидкость. Кроме мыл (в широком смысле слова, т. е. солей органических кислот и синтетических моющих средств), образующих в воде полукол-лоидные, мицеллярные растворы, о которых почти исключительно идет речь в данной книге, к поверхностноактивным веществам относятся также типичные защитные коллоиды (белки, углеводы, липоиды и др.) и молекулярно-растворимые в воде или в неводных средах соединения (органические кислоты, спирты и т. д.). Во многих случаях поверхностная активность этих веществ является необходимым, но недостаточным условием для получения того или иного технологического эффекта, который в конечном счете может быть вызван лишь вторичными процессами изменения образовавшихся адсорбционных слоев. В частности, это полностью приложимо к явлениям гидрофоби-зации тканей при водонепроницаемой пропитке специальными поверхностноактивными веществами (см. гл. VI, стр. 17С). Поэтому адсорбционные пленки этих веществ нельзя отождествлять по механизму образования со слоем краски на твердой поверхности. Точно так же многие соединения, будучи сильно поверхностноактивными, тем не менее не являются эмульгаторами или пенообразователями, так как эмульгирующая и пенообразующая способность обусловлена особыми свойствами адсорбционных слоев (их механической прочностью). С другой стороны, по этой причине эффективными эмульгаторами или пенообразователями могут быть вещества, обладающие относительно слабой поверхностной активностью. — Прим. ред. [c.13]

Адсорбция жидкостью поверхностно-активных веществ значительно снижает поверхностное натяжение. Жидкость, обладающая меньшим поверхностным натяжением, легче увеличивает свою поверхность, чем жидкость с большим поверхностным натяжением. Уменьшение поверхностного натяжения жидкости связано со способностью ее образовывать пену. При адсорбции поверхностным слоем мыла поверхностное натяжение жидкости уменьшается. Этим объясняется легкость образования пены мыльными растворами. [c.210]

Если каким-либо образом вызвать быстрое локальное растяжение границы раздела фаз, то это приведет к локальному уменьшению адсорбции и повышению поверхностного натяжения. Соседние участки поверхности при этом сохранят в большей или меньшей мере прежнее значение натяжения. Это приведет к возникновению разницы натяжений вдоль поверхности, которая количественно характеризуется величиной градиента натяжения с1а / ф вдоль направления у растяжения (или сжатия) поверхности. Такое состояние границы является неравновесным и будет переходить в к равновесное за счет ряда параллельно идущих процессов механической деформации жидкости под действием сил поверхностного натяжения, диффузии адсорбированного вещества вдоль поверхности, обмена веществом между адсорбционным слоем и прилегающими слоями раствора, т. е. за счет процессов адсорбции и десорбции. В растворах мыла, например, требуется около 0,1 с для восстановления равновесия растянутого поверхностного слоя. [c.586]

Положительная адсорбция. Молекулы многих веществ, находясь в водном растворе, способны накапливаться в поверхностном слое. При этом поверхностное натяжение воды понижается. Подобные вещества получили название поверхностноактивных. К их числу относятся спирты, органические кислоты, их соли (в частности, различного рода мыла), альдегиды, кетоны, сложные и простые эфиры, некоторые красители, белковые вещества и т. п. [c.322]

Адсорбция на поверхности жидкости. Если поверхностное натяжение раствора какого-либо вещества меньще, чем чистого растворителя, то вещество будет стягиваться к поверхности — его концентрация в поверхностном слое будет больше, чем во всей массе раствора. Такое вещество называют поверхностно-активным. По отношению к воде поверхностно-активные вещества мыло, жиры, олеиновая кислота и т. п. Наоборот, вещество, повышающее поверхностное натяжение, концентрируется в массе растбора, так как теперь переход молекул растворенного вещества в поверхностный слой понижает поверхностное натяжение. К таким веществам относятся неорганические соли. Их называют поверхностно-неактивными. [c.207]

Добавка растворимого вещества может значительно понизить поверхностное натяжение растворителя но если вещество вызывает повышение поверхностного натяжения, этот эффект невелик, потому что растворенное вещество вытесняется из поверхностного слоя, как будет объяснено ниже. В зависимости от их влияния на поверхностное натяжение растворенные вещества называют поверхностно-активными и поверх-ностно-неактивными. В случае поверхности раздела водный раствор — воздух поверхностно-неактивными являются неорганические электролиты, соли органических кислот и оснований с низким молекулярным весом и некоторые нелетучие неэлектролиты, например сахар и глицерин. Поверхностно-активными считаются органические кислоты, спирты, простые и сложные эфиры, амины, кетоны и т. п. Влияние поверхностно-активных веществ на поверхностное натялсение воды может быть велико, как это видно из рис. 8.5. Особенно эффективно понижают поверхностное или межфазное натяжение мыла и другие моющие средства. Они образуют поверхностные пленки на частицах грязи при стирке. Поскольку добавка некоторых веществ, например жирной кислоты, понижает поверхностное натяжение (изобарный потенциал поверхности), эти вещества стремятся самопроизвольно концентрироваться в поверхностном слое. Гиббс вывел уравнение, связывающее адсорбцию на поверхности и изменение поверхностного натяжения. [c.246]

Обсуждавшиеся выше детали не имеют решающего значения при описании адсорбции и натяжения растворов технических ПАВ, как правило, нолуколлоидных, классическим примером которых можно считать многочисленный отряд моющих средств, включая обычное мыло (олеат натрия или калия). В этих случаях используются вещества с очень высокой поверхностной активностью, благодаря чему они насыщают адсорбционный монослой при весьма низких концентрациях раствора. К тому же они ограниченно растворимы, и поэтому в интервале тех концентраций ПАВ, которые представляют интерес, количественное различие между поверхностным избытком (адсорбцией но Гиббсу) и полным количеством компонента в поверхностном слое (адсорбцией по Ленгмюру) становится, согласно уравнению (3.4.11), незначительным. По этой причине ход трех кривых на рис. 3.24 практически совпадают. Вместе с тем и для теории, и для ряда нетрадиционных областей применения ПАВ актуальной задачей остается устранение обнаружившейся неоднозначности изотерм натяжения и адсорбции. Для ее решения можно воспользоваться рядом соображений [c.581]

Пены во многих отпошениях сходны с эмульсиями, ио их диспергированные шарики состоят из газа, а не из жидкости. Как и 13 случае эмульсий, для того чтобы приготовить устойчивую пену, необходим третий компонент химически чистые жидкости редко образуют значительную пену. Третий компонент, очевидно, долн ен образовывать поверхностный слой, отличающийся по составу от общей массы жидкости, т. е. дол-жна иметь место по-лон ительпая или отрицательная адсорбция его у поверхности раздела жидкости и газа. Если в чистой жидкости сталкиваются два пузырька газа, то ничто не препятствует их слиянию но наличие слоя, отличающегося по составу от остальной я идкости, служит буфером, особенно в том случае, если он обладает и некоторой механической прочностью. Трехпроцентный водный раствор хлористого натрия образует при взбалтывании неустойчивую пену, ибо у поверхности раздела имеет лместо небольшая отрицательная адсорбция, являющаяся, согласно уравнению Гиббса (стр. 79), следствием небольшого повышения поверхностного натяжения. Но гораздо более устойчивые пены образуются, если встряхивать и взбалтывать с воздухом водные растворы таких коллоидных веществ, 1 ак мыло, желатина, сапонин и т. д. В этом случае имеет место положительная адсорбция, приводящая к заметному понижению поверхностного натяжения на границе газа с жидкостью. Вообще устойчивость пен наиболее велика при концентрациях, близких к требующейся для максимального по- [c.274]

Сильное снижение поверхностного натяжения — не единственный фактор, который обусловливает сильное влияние мыл на смачивание. Другая важнейшая способность мыл заключается в том, что при определенной концентрации раствора (критической концентрации мицеллообразования — ККМ) молекулы ПАВ объединяются в агрегаты (мицеллы), состоящие из большого числа молекул. В не очень концентрированных растворах мицеллы имеют шарообразную (сфероидальную) форму. В более концентрированных растворах сфероидальные мицеллы превращаются в пластинчатые (слоистые) мицеллы. Пластинчатые мицеллы могут сцепляться друг с другом, что приводит к образованию в растворе беспорядочного пространственного каркаса (сетки). Подобные каркасы могут возникать не только в растворе, но и в адсорбционном слое возле твердой поверхности, например при адсорбции молекул мыл из водных растворов на гидрофильных телах. Обра- [c.185]

Все эти попытки Мак-Бэна истолковать аномальную форму кривых типа III зависимости поверхностного натяжения от концентрации в растворах мыл с помощью дополнительных гипотез о строении адсорбционных слоев и соображений об ограниченности уравнения Гиббса имели принципиально ошибочный характер. Сам Мак-Бэн, а также Фрумкин и другие исследователи показали, что при использовании правильной методики непосредственного измерения адсорбции на поверхности растворов всегда получается строгое соответствие этих данных с результатами расчетов адсорбции по уравнению Гиббса (с учетом коэффициента активности адсорбирующихся веществ в растворе). См. А. Н. Фрумкин, Труды Физико-химич. ин-та им. Карпова, 4, 88 (1925), а также А. Б Таубман. ЖФХ, 26, 391(1952).— Прим. ред. [c.280]

Известно, что белки способны понижать поверхностное натяжение воды и адсорбироваться на поверхности раздела раствора с воздухом. Им присуща также ярко выраженная способность к пенообразованию. Эти явления характеризуют белки как типичные ПАВ. Вместе с тем белки обладают некоторыми особенностями, отличающими их от синтетических ПАВ и мыл. Такое отличие состоит, например, в необратимости сжатия монослоев белка они нерастворимы при сильном сжатии и способны растворяться в воде при обычных условиях. Это свидетельствует о специфичности свойств поверхнЬстных слоев растворов белков, которые не могут быть описаны, исходя из классической теории адсорбции. [c.197]