Поверхностного давления измерение

Рис. 30. Схема весов Ленгмюра—Адама для измерения поверхностного давления.

После полного испарения бензола подвижный барьер весов устанавливают в определенном положении. Измеряют динамометром весов давление. После этого измеряют вязкость. Затем барьер сдвигают, уменьшая тем самым площадь пленки и сжимая ее. Снова измеряют давление и вязкость. Измерения заканчивают, когда поверхностное давление достигнет 15—16 дин/см. [c.69]

Рис. 111.31. Весы для измерения поверхностного давления нерастворимых монослоев на поверхности раздела масло — вода.

Можно считать, что поверхностное давление, измеренное с помощью весов Лэнгмюра, является результатом того, что поплавок продвигается по направлению к чистой поверхности воды с силой дн см , а по направлению к поверхности, покрытой пленкой, — с силой дн см . [c.637]

Прежде чем перейти к описанию некоторых результатов этих измерений, поясним, почему понижение поверхностного натяжения, которое измеряла Поккельс, и поверхностное давление я — на самом деле одна и та же величина. Поверхностное натяжение представляет собой работу обратимого изотермического образования 1 см поверхности. Если мы обратимо (очень медленно) переместим перегородку XX па расстояние д.х (рис. 30) в направлении [c.125]

Главное преимуш,ество метода измерения я перед методом измерения поверхностного натяжения (т. е. и Оц—а) заключается в его большей чувствительности. Как уже отмечалось, малая чувствительность измерения о стала причиной неправильного заключения, что поверхностное давление возникает лишь при достижении плотной упаковки в монослое масла. Методы измерения поверхностного натяжения дают в лучшем случае точность около 0,1 %, что, например, для воды (а = 72 дин/см, т. е. порядка 100 дин/см) составляет около 0,1 дин/см. С помош,ью же ленгмюровских весов удается достичь примерно в 10 раз большей точности (0,01 дин/см), а при некоторых (дифференциальных) методах — еще большей. Это, как мы увидим, особенно важно при измерении молекулярной массы таких веществ, как белки. К сожалению, этот метод неприменим для легкорастворимых поверхностно-активных веществ, поскольку, диффундируя через раствор, они проникают по другую сторону перегородки. Поэтому подобные исследования необходимо проводить путем измерения поверхностного натяжения. [c.126]

Рис. 17 иллюстрирует метод измерения давления, оказываемого пленкой на преграду. Легкая плавающая пластинка А ограничивает пленку с одной стороны. Справа от пластинки А находится чистая поверхность подкладки. Площадь пленки можно менять движением тяжелого барьера В, расположенного с противоположной стороны от пластинки. Если пластинку А связать с каким-либо прибором, способным измерять усилия пленки на поплавок, то можно определить поверхностное давление оказываемое пленкой при сжатии. [c.52]

Если для пленок жирных кислот на воде измерять поверхностное давление и результаты измерения выражать в виде зависимости между площадью, приходящейся на одну молекулу, и поверхностным давлением, то при уменьшении площади от начального наибольшего значения вначале не наблюдается никакого поверхностного давления. Затем по достижении площади, приблизительно равной 22 на молекулу, поверхностное давление реже возрастает. Эта закономерность повторяется для всех жирных кислот с числом атомов углерода в молекуле приблизительно 14—34. Этот факт дает возможность предположить, что площадь, приходящаяся на одну молекулу нерастворимых жирных кислот, не изменяется с длиной углеводородной части молекулы. Следовательно, можно полагать, что в пленке молекулы всех монокарбоновых кислот нормального строения ориентированы на поверхности под одним и тем же углом. Простой расчет показывает, что молекулы этих кислот имеют строение в виде нити. Например, пальмитиновая кислота, содержащая 16 углеродных атомов в молекуле, имеет мольный объем - 300 см . Отсюда следует, что объем одной молекулы этой кислоты равен - 495 А . Измерения, сделанные для пленок пальмитиновой кислоты, показывают площадь поперечного сечения 20,5 А2. Таким образом, длина молекулы, вернее проекция длины молекулы на нормаль к поверхности, составляет приблизительно 24 А. Следовательно, длина молекулы пальмитиновой кислоты превышает ее диаметр в 5—6 раз. [c.54]

Рис. 19. Весы вертикального типа для измерения поверхностного давления в монослое

В работе предлагается получить зависимость поверхностного давления от сжатия пленки и построить соответствующий график. Результаты измерений поверхностного давления удобно изобразить графически, откладывая по оси ординат давление л, а по оси абсцисс—площадь Sm, приходящуюся на одну молекулу. Такой график имеет сходство с трехмерной изотермой р—V. Площадь Sm, приходящуюся на одну молекулу, можно рассчитать по формуле [c.67]

Наносят на поверхность раствора пипеткой Гаркинса определенный объем раствора ненасыщенной кислоты в бензоле (0,1 г кислоты на 1000 лгл бензола). Растворителю дают испариться. Устанавливают в определенном положении подвижный барьер. Измеряют поверхностное давление и поверхностный потенциал. Передвигают барьер в сторону уменьшения общей площади и производят новые измерения. Измерения продолжают до 5—6 положений подвижного барьера. Все измеренные данные заносят в таблицу. [c.71]

При увеличении поверхностного давления пленки переходят в конденсированное состояние, а в насыщенных адсорбционных и мономолекулярных слоях происходит ориентация асимметричных молекул поверхностноактивных веществ по типу молекулярного частокола (Лангмюр, Ребиндер), что подтверждается измерениями предельной площади на молекулу для различных гомологических рядов (табл. 8). [c.100]

Таким образом, поверхностное давление л можно рассчитать по измеренному смещению пластины к. [c.35]

Чтобы научиться рассчитывать поправки на влияние мениска при измерениях плотности ареометрическим методом, надо иметь представления о поверхностных явлениях в жидкости. Все молекулы, лежащие в поверхностном слое, вследствие поверхностного давления стремятся втянуться внутрь жидкости, т.е. молекулы поверхностного слоя жидкости обладают некоторым запасом свободной (потенциальной) энергии по сравнению с молекулами внутренних слоев жидкости. Поверхность жидкости будет находиться в равновесии, если потенциальная энергия будет иметь наименьшее значение (то есть поверхность жидкости стремится сжаться), и находится в состоянии некоторого натяжения, которое называется поверхностным натяжением. У ареометра, плавающего в жидкости, в соприкосновение с поверхностью жидкости входит стержень ареометра. Вследствие взаимодействия сил сцепления между частицами жидкости и стержнем ареометра вокруг стержня ареометра образуется вогнутый мениск. Силы поверхностного натяжения заставляют жидкость подниматься вдоль стержня ареометра. Мениск увеличивает массу apeo- [c.244]

Газообразные поверхностные пленки. Если силы, действующие между молекулами в пленке, сравнительно невелики, то моле-ку ы поверхностно-активного вещества при достаточно большой предоставленной им поверхности воды стремятся рассеяться по ней и удалиться друг от друга на возможно большие расстояния, В результате теплового движения молекулы все время перемещаются по поверхности воды независимо друг от друга, что обусловливает поверхностное давление, действующее в направлении, противоположном поверхностному натяжению. Такую пленку с полным основанием можно считать двухмерным газом, поскольку молекулы этого газа не могут оторваться от воды и вынуждены двигаться только в двух измерениях. [c.128]

Приборы, в которых поверхностное давление оценивается прямым измерением поверхностного натяжения монослоя в зависимости от его площади, называются вертикальными поверхностными весами (весы Ленгмюра имеют еще одно название — горизонтальные пленочные весы). Поверхностное натяжение в вертикальных поверхностных весах оценивают по силе втягивания в жидкость вертикально подвешенной стеклянной или платиновой пластины [c.41]

Отметим, что и в этой модели представление о а, как о силе упругой стягивающейся пленки, не имеет ясного физического истолкования, поскольку, проводя трехмерную аналогию, нам пришлось бы говорить о втягивающей силе вакуума, тогда как представление о молекулярных ударах, приводящее в подобной аналогии к обычному давлению, имеет совершенно определенный смысл. Это поверхностное давление совершенно реально, его можно из- мерить весьма точно, соединяя подвижный поплавок с динамометрическим устройством. На этом принципе основаны весы Лэнгмюра , которые позволяют измерять я с чувствительностью до 0,001 дин/см [6, с. 39]. На этих измерениях основаны механические методы исследования пленок. Пленки изменяют ке только механические, но и другие свойства поверхности раздела, в частности оптические и электрические. Соответственно существуют оптические и электрические методы исследования пленок. [c.98]

Измерение поверхностного давления р проводится в отсутствие полного равновесия в системе слой ПАВ—вода— чистая водная поверхность. Как бы ни мала была растворимость ПАВ, полному равновесию отвечает одинаковое заполнение поверхности воды молекулами ПАВ по обе стороны барьера, и, следователь- [c.584]

Другой способ измерения поверхностного давления, известный как метод Вильгельми, основан на взвешивании тонкой пластинки из инертного материала, приведенной в соприкосновение с поверхностью монослоя. [c.552]

Поверхностное давление можно измерить экспериментально либо непосредственно с помощью пленочных весов [4], либо косвенно по разности двух измеренных поверхностных натяжений. Поверхность пленки можно также измерить непосредственно, так как пленку можно заключить между двумя параллельными барьерами. Поскольку масса вещества в пленке известна (обычно берут определенный объем раствора в летучем растворителе, например бензоле, по мере испарения которого жирная кислота растекается по поверхности воды), нетрудно рассчитать площадь А, занимаемую одной молекулой вещества в пленке при соответствующем значении П. Свойства пленок как двумерной фазы удобно выразить в виде кривых зависимости П от Л или ПЛ от П подобно тому, как свойства обычной объемной фазы могут быть описаны кривыми зависимости Р от V или РУ от Р (Р — давление, V — молярный объем). [c.262]

Стандартным способом характеристики ПАВ является построение изотерм поверхностного давления, где поверхностное давление находится как функция площади молекулярной упаковки. Схематическое изображение прибора для определения давления пленок приведено на рис. 5.16. Поверхностное давление может быть измерено любым стандартным методом, используемым для измерения поверхностного натяжения, например, методом пластинок Вильгельми. Подвижное плечо, барьер, кювета — это составляющие части весов Лэнгмюра. Измерение движения такого барьера позволяет изменять общую площадь раствора ПАВ в кювете вполне контролируемым способом, так что поверхностное давление может быть соотнесено с площадью молекулярной упаковки ПАВ на поверхности воздух-вода . [c.168]

Рис. 111.30. Схема весов для измерения поверхностного давления нерастворимых монослоев на поверхности раздела воздух — вода (Александер, 1949)

Перед измерением поверхностного давления поверхность воды очищают с помощью барьеров ( ироглаживанием ) и в нее медленно опускают пластину (на /4 ее длины). Окулярную риску катетометра совмещают с какой-либо точкой подвески пластины, делают отсчет по шкале катетометра и на поверхность воды пипеткой наносят определенное количество ПАВ в виде разбавленного бензольного раствора. После испарения растворителя (через 10—15 мин) делают второй отсчет показаний шкалы катетометра и по разности с первым (начальным) определяется к. [c.36]

Данный метод применяют для определения характеристик монослоев ПАВ, растворимых в воде, т. е. в том случае, когда невозможно измерить поверхностное давление с помощью весов Ленгмюра. Для исследования поверхностных монослоев нерастворимых и малорастворимых веществ непосредственно измеряют поверхностное давление на весах Ленгмюра, поскольку точность измерения в этом случае на порядок выше, чем точность измерения поверхностного патянсепия. [c.77]

Гортер и Грендел смогли сделать правильное заключение лишь благодаря взаимной компенсации ошибок в их опытах по измерению поверхностного давления иле- [c.338]

Измерение зависимости площади пленок от величины поверхностного давления относится к числу основных методов исследования кюнослоев. Эти измерения производятся при помощи специальных приборов, называемых поверхностными весами (Лангмюр, Вильгелы и[, Адам и др.). [c.88]

Легко видеть, что при этом устраняется необходимость экспериментального определения состава адсорбата, если имеются другие данные. В работе ван Несса [705] описан метод получения таких данных, основанный на измерении зависимости поверхностного давления от предельной адсорбции при постоянных Т к Р для нескольких постоянных составов паровой фазы, однако автор не располагал данными, которые позволили бы ему проверить полученные результаты. [c.447]

Для выполнения подобных расчетов, помимо равновесных составов жидкость — адсорбат, необходимо также располагать и рядом других данных, а именно коэффициентами активности жидкой фазы, поверхностным давлением чистых компонентов и поверхностным давлением смеси как функцией состава. Коэффициенты активности жидкости можно получить посредством независимых измерений равновесия пар — жидкость, а также при помощи метода UNIQUA или ASOG. [c.451]

В экспериментах по воссозданию планарных липидных мембран могут быть использованы как моно-, так и бислои. Монослой формируют на поверхности раздела вода — воздух. Каждый липид имеет характерную, зависящую от его структуры площадь поверхности, а это означает, что вместо прямого измерения поверхности монослоя для определения тенденции липида распространяться по ней, т. е. оказывать так называемое поверхностное давление, можно использовать торзионные весы. Прибор для такого рода измерений называется ванной Ленгмюра. С его помощью можно количественно следить за воссозданием липид-белковой системы, ибо, когда белок встраивается в монослой, поверхностное давление меняется в соответствии с пространственными требованиями его молекулы. Так, если какой-то белок входит в субфазу под монослоем, то изменение поверхностного давления в ванне Ленгмюра зарегистрирует его включение в мембрану. Путем изменения состава липидного монослоя можно определить, какой липид взаимодействует со специфическим белком. Например, этим методом было найдено, что ацетилхолиновый рецептор постсинаптической мембраны взаимодействует лучше с холестерином, чем с фосфолипидами [20]. Такая информация, следовательно, имеет не только теоретический интерес она может оказаться необходимой для успешного воС создания мембраны. [c.86]

Изменения состояния монослоя по мере сжатия могут быть обнаружены путем измерения зависимости между поверхностным дав. 1еннем (-[] и площадью (А), приходящейся на одну молекулу липида. Типичная диаграмма зависимости поверхностное давление — площадь представлена на рисунке 280. Как видно нз этой диаграммы, на кривых наблюдаются точки перегиба, которые соответствуют переходу монослон из одного состояния в другое. Экстраполяция кривых сжатия к нулевому давлению позволяет риссчитать площадь, занимаемую молекулами различных липидов на границе раздела фаз. [c.550]

Трапезниковым сконструированы разнообразные приборы для исследования механических свойств тонких слоев — вязкости, динамической вязкости, модуля сдвига, а также для получёния кривых деформаций как при непрерывно возрастающей нагрузке, так и при наложении и снятии постоянных нагрузок для получения кривых развития деформации во времени при постоянной деформации [16—22] а затем — прибор для комплексного исследования коллоидных систем, остроумно объединивший в себе приборы различного назначения [23—24]. Исследования Трапезникова позволили установить связь между механическими свойствами и состоянием монослоев — механические свойства монослоев отражают специфические детали строения монослоя. Измерения поверхностного давления и поверхностных потенциалов не позволили обнаружить этой очень существенной взаимосвязи, открывающей пути исследования структуры поверхностных слоев. Исследования упруговязких свойств монослоев белков в широком интервале температур подтвердили перспективность разработанных методов для целей изучения структуры и свойств белков [16—24]. [c.157]

Рис. 5.16. Основные элементы весов для измерения поверхностного давления П (поверхностного натяжения уо), как функции сжатости монослоев ПАВ на поверхности воздух-вода . Сжатие достигается с помощью подвижных барьеров. Поверхностное натяжение измеряется с использованием пластинок Вильгельми прикрепленных к электровесам (не приведены)

Для изучения находящихся на поверхности раздела нерастворимых пленок обычно используют три метода, в основе которых лежат измерения поверхностного давления, поверхностного потенциала и поверхностной вязкости. Первый, наиболее старый из этих методов уже давно использовался многими исследователями. Впервые измерить поверхностное давление нерастворимого монослоя прямым взвешиванием удалось Ленгмюру, который применил для этой цели плавающий барьер. Гуасталла [6 ] разработал метод, позволяющий измерять поверхностное давление вплоть до 0,001 динкм. Его поверхностные весы состоят из маятника, отклонение которого, вызываемое изменением поверхностного давления, регистрируется специальным оптическим приспособлением. Вещество, образующее пленку, растекается по поверхности обычно из растворов в петролейном эфире или других летучих водонерастворимых растворителях. При этом использование для дозировки объема микрометрической пипетки всегда позволяет легко рассчитать число нанесенных на поверхность молекул. Для изменения концентрации вещества в монослое используют способ последовательного нанесения раствора на поверхность этот способ особенно предпочтителен по сравнению с методикой поджимающего барьера для поверхности раздела вода — масло. Однако оба способа имеют ряд недостатков. Так, в последнем случае не исключена возможность утечки пленки мимо этого барьера, что затрудняет проведение измерений. С другой стороны, при использовании метода последовательного нанесения раствора имеется опасность того, что при высоких концентрациях вещества его полное растекание по поверхности не достигается. [c.279]

Поверхностное давление можно также измерять методом Вильгельми, разработанным им для измерения поверхностного натяжения. Метод может быть применен также для измерения давления на поверхности раздела вода — масло [7]. Очень простой и удобный прибор для измерения поверхностного давления сконструировал Сасаки [8], в котором вместо химических весов применены весы торсионного типа, такие, как в тензиометре Дюнуи. Следует отметить, что получить весы этого типа очень высоко11 точности [c.280]

Поли-В. норлейцин имеет предельную площадь около 15 на остаток (или 0,8 м 1мг), что хорошо согласуется с соответствующей площадью для белка. В монослоях таких полипептидов молекулы на поверхности расположены плоско в Р-кератиновой форме. Площадь на остаток, равная 15 хорошо согласуется с площадью, рассчитанной из рентгенографических данных, согласно которым величина периода равна 3,32 А и расстояние между цепями 4,4 А. При исследовании зависимости поверхностная вязкость — площадь Кампер и Александер нашли величины предельных площадей для пленок полиаланина и полифенилаланина соответственно 14,7 и 14,4 к . Площадь на фенил ал анино вый остаток, определенная по измерениям поверхностного давления в зависимости от площади, оказывается несколько больше 15 А , [c.303]

Поверхностное давление я, согласно определению, представляет собой разность поверхностных натяжений чистого растворителя и растворителя с нанесенной пленкой. 1Лоэтому в принципе найти я можно с помощью любого метода измерения поверхностного натяжения. Однако большинство этих методов являются капиллярными, и по тем нли [c.95]

Этот метод имеет два недостатка. Во-первых, таким способом непосредственно измеряют V или изменения у, а не я. В результате любой температурный дрейф или случайные примеси приводят к изменениям что может быть ошибочно приписано изменению поверхностного давления. Во-вторых, в то время как для чистых жидкостей обеспечить нулевой краевой угол обычно не так уж трудно, при изучении поверхностей, покрытых пленками, это не всегда удается, поскольку поверхностно-активное вещество, образующее пленку, может адсорбироваться на пластинке. Уменьшению краевого угла может способствовать шероховатость пластинки. Литературу по методическим воп юсам использования метода пластинки Вильгельми можно найти в обзоре Гэйнса 37]. Однако установка для измерений с помощью пластинки Вильгельми относительно проста и дешева и может давать столь же точные результаты, как и описываемые ниже пленочные весы. [c.96]

Поверхностное давление п очень часто измеряют непосредственно с помощью пленочных весов. Как схематически показано на рис. 1П-1, в осно ве метода лежит прямое измерение горизонтальной силы, которая действует на поплавок, отделяющий пленку от позерхностп чистого растворителя. Сам Лэнгмюр использовал примитивные весы с тех пор пленочные весы были значительно усовершенствованы и во многих лабораториях превратились в прецизионный прибор, позволяющий измерять поверхностные давления с точностью до сотых долей дины на сантиметр, Различные методы измерения поверхностного давления подробно рассмотрены в работах Гэйнса [1, 37]. [c.96]