Адсорбционные слои ориентация молекул

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

Низкомолекулярные и высокомолекулярные ПАВ по-разному заполняют межфазную поверхность, на которой они адсорбируются. Низкомолекулярные ПАВ на границе вода — органическая жидкость располагаются в виде частокола (рис. 4.1, а) из вертикально поставленных молекул — гидрофильная голова , обозначенная кружочком, находится в воде, а гидрофобный хвост — в органической жидкости. Для высокомолекулярных ПАВ нельзя предложить такую же простую геометрическую модель их расположения на межфазной границе, так как оно существенно зависит от концентрации ПАВ в адсорбционном слое. При малой концентрации ПАВ молекулы расположены горизонтально (рис. 4.1, б). При повышении концентрации ПАВ ориентация молекул, так же, как и у низкомолекулярных ПАВ, стремится к вертикальной 13, 78]. [c.60]

Расскажите об ориентации молекул алифатических спиртов (или кислот) при адсорбции нх из водных растворов на активном угле. Чем определяется площадь молекулы в адсорбционном слое [c.64]

Равновесие вещества в газовой фазе и в адсорбционном слое на поверхности адсорбента подобно равновесию газа в поле тяжести, только роль гравитационного поля играет поле адсорбционных сил, очень быстро убывающих с расстоянием от поверхности адсорбента. При адсорбции газов образуется мономолекуляр-ный адсорбционный слой толщина слоя определяется размерами молекул адсорбата и их ориентацией у поверхности. [c.439]

Результаты этих расчетов представлены на рис. 6.10 (кривая /). Максимальные значения к близки по порядку величины к толщинам адсорбционных а-пленок воды на поверхности кварца при комнатной температуре [42]. При понижении температуры толщина пленок уменьшается, составляя л 1,5нм при —6°С. Вид температурной зависимости к(1) хорошо согласуется с полученной ранее в работе [315] температурной зависимостью толщины незамерзающих прослоек воды между поверхностью льда и частицами аэросила (кривая 2). Количественное сопоставление кривых / и 2 не имеет смысла, поскольку они относятся к различным системам в первом случае — к незамерзающим адсорбционным пленкам, граничащим с газом, и во втором — к незамерзающим прослойкам между льдом и твердой поверхностью частиц. Еще более высокие значения/г были получены для пленок воды на поверхности льда [308]. Их толщина составляет около 5,0 нм при —6°С, возрастая до 10,0 нм при повышении температуры до —1 °С. Таким образом, толщина незамерзающих слоев воды существенным образом зависит от того, в контакте с какими фазами они находятся, т. е. от природы поверхностных сил, энергии связи и способа ориентации молекул воды вблизи различных поверхностей. [c.115]

Таким же образом надо рассматривать значение адсорбционных слоев, образованных молекулами поверхностноактивных веществ на поверхности коллоидных частиц, для устойчивости коллоидных растворов, но в этом случае большое значение имеет и характер ориентации поверхностно- [c.145]

Нужно оговориться, что скачок потенциала на границе металл — вода в нулевом растворе, т. е. в отсутствие ионного двойного слоя, благодаря адсорбции растворенных молекул и ориентации молекул воды не будет точно равен разности потенциалов на границе металл — вакуум. Это влияние аналогично влиянию адсорбционных слоев на работу выхода электронов в вакууме, широко используемому в электронной технике. [c.384]

К электростатическим факторам устойчивости следует отнести и адсорбционные слои, образованные молекулами поверхностно-ак-тивных веществ на поверхности коллоидных частиц. Но в этом случае большое значение имеет и характер ориентации поверхностноактивных молекул в адсорбционном слое, так как повышение гидро-фильности поверхности может быть достигнуто лишь при определенной ориентации молекул (П. А. Ребиндер). [c.130]

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]

Полученные значения сравнивают с табличными и делают выв-од об ориентации молекул ПАВ в насыщенном адсорбционном слое. [c.46]

Дифильный характер молекул типичных ПАВ обусловливает два близких по природе явления 1) адсорбцию ПАВ на различных поверхностях раздела 2) возможность агрегации молекул (ионов) ПАВ в растворах с образованием коллоидных частиц — мицелл. Оба процесса протекают самопроизвольно и носят о р и е н т а ц ионный характер, т. е. сопровождаются определенной ориентацией асимметричных молекул ПАВ в адсорбционных слоях или в мицеллах, обеспечивающей уменьшение энергии Гиббса системы. [c.6]

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]

Механизм инверсии смачивания связан с определенной ориентацией молекул ПАВ в адсорбционном слое. Если твердая поверхность первоначально гидрофильна, то адсорбированные молекулы взаимодействуют своими полярными группами с поверхностью, а неполярными цепями обращаются наружу, вследствие чего твердая поверхность становится гидрофобной. Например, при погружении стеклянной пластинки в раствор стеариновой кислоты в октане или бензоле на поверхности пластинки образуется монослой стеариновой кислоты. Адсорбированные молекулы кислоты на пластинке ориентируются неполярными цепями наружу, придавая поверхности гидрофобные свойства. [c.315]

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]

Благодаря ориентации молекул в адсорбционном слое, на поверхности происходит обращение угла смачивания или так называемая инверсия смачивания. [c.138]

В процессе адсорбции на электродах органических веществ могут проявляться следующие кинетические стадии диффузия органических молекул из объема раствора к поверхности электрода, их вхождение в адсорбционный слой (непосредственно стадия адсорбции) и перестройка адсорбционного слоя, связанная, например, с изменением ориентации адсорбированных молекул, их ассоциацией или образованием конденсированного слоя. [c.80]

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]

Поверхность адсорбентов обычно неоднородна. Это связано с особенностями их строения и получения. Неоднородность поверхности адсорбента очень усложняет математические зависимости, описывающие адсорбцию. Поэтому для получения простейших закономерностей обращаются к физической адсорбции идеального газа однородной поверхностью адсорбента. К адсорбентам с практически однородной поверхностью относится сажа, прокаленная при 3000° С. При адсорбции газа на саже образуется мономолекулярный адсорбционный слой, толщина которого определяется размерами молекул адсорбата и их ориентацией на поверхности адсорбента. [c.138]

Молекулы воды, ориентируясь около нейтральных частиц твердого тела на расстоянии примерно молекулярного радиуса, могут придать значительный дипольный момент комплексу (частица — адсорбционный слой). Если твердая частица имеет идеальную форму, то полная симметрия окружения ее молекулами воды создает суммарный дипольный момент, равный нулю. Но так как реальные частицы имеют неправильную форму, то несимметричная ориентация молекул НаО относительно центра тяжести частицы сообщает ей весьма заметный дипольный момент. При наличии внешнего электрического поля этот момент может возрасти еще больше. [c.259]

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]

На границе соприкосновения различных фаз (например, металл -электролит) возникает пространственное распределение электрических зарядов в виде так называемого двойного электрического рлоя. Разделение зарядов может вызываться различными причинами переходом ионов из электрода в раствор (или наоборот) - ионный двойной электрический слой специфической адсорбцией ионов на поверхности электрода - адсорбционный слой ориентацией полярных молекул растворителя и поверхности электрода - ориентационный слой. Во всех случаях двойной слой электронейтрален. [c.36]

В случае адсорбции на мезопористых адсорбентах существует большая свобода в выборе моделей адсорбционных растворов (толгцина слоя, ориентация молекул и т. д.). При адсорбции на микропористых адсорбентах параметры жесткой модели — адсорбционный объем, предельные величины адсорбции компонентов — строго заданы результатами адсорбции паров. В этом случае модель адсорбционной фазы включает следующие предположения объем адсорбционной фазы равен объему микропор, соблюдается аддитивность мольных объемов в адсорбционной фазе и отсутствует нереориентация адсорбированных молекул. Предельные величины адсорбции компонентов находим из адсорбции их индивидуальных паров по уравнению Дубинина—Радушкевича. [c.95]

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]

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]

Молекулы веществ, повышающих маслянистость, могут содержать не только полярные, но и неполярные группы. Так, углеводороды ряда СяНая или СпНгп+г могут образовывать на металлической поверхности слои ориентированных молекул, которые адсорбируются вследствие поляризации. Эффект ориентации неполярных длинноцепных молекул может быть достигнут введением в смазочную композицию ПАВ в весьма небольшой концентрации. Молекулы, оринтированные наиболее сильно, образуют слой толщиной около 20 нм, при нагревании толщина этого адсорбционного слоя уменьшается вследствие дезориентации молекул. Температура критического перехода, соответствующая предельной смазочной способности, связана с температурой десорбции ПАВ. При температурах ниже точки плавления металла молекулы группируются на его поверхности так, что полярная группа находится в контакте с металлом, а другие группы направлены наружу. Методом электронной дифракции можно установить, как изменяется поверхность металла при трении, — кристаллическая структура поверхностного слоя превращается в аморфную. [c.130]

Сравнивая же характер изменения 5тш и высоту максимума на кривой деэмульгирования (О) от длины ОЭ-цепи, можно сделать вывод, что оптимум деэмульгирующего действия исследуемых полигликолевых эфиров алкилфенолов зависит от степени насыщенности в адсорбционном слое гидрофобных групп молекул эфиров. Действительно, чем плотнее упаковка> гидрофобных групп, т. е. чем ближе 5тт у эфиров алкилфенолов приближается к поперечному сечению углеводородной цепи при ее вертикальной ориентации, тем выше максимум на кривой деэмульгировання и шире диапазон оптимальных концентраций, при которых происходит разрушение эмульсии В/М, и, наоборот, с увеличением значения 5т1п, т. е. с увеличением разреженности гидрофобных групп в адсорбционном слое снижается максимум на кривой деэмульгирования и суживается интервал оптимальных концентраций. [c.145]

Адсорбция. Различают два вида адсорбции дифильных молекул. На границах раздела вода — неполярная фаза (вода — воздух, вода — углеводород) адсорбция имеет, по определению П. А. Ребиндера, пассивный характер, так как происходит путем , выталкивания углеводородных радикалов нз водной фазы вследствие интенсивного взаимного притяжения полярных молекул воды. Носителем поверхностной активности при адсорбции из воды на границе с неполярной фазой служит углеводородный радикал. Уменьщение энергии Гиббса в этом процессе достигается такой ориентацией молекул ПАВ в адсорбционном слое, при которой гидрофобная часть молекулы в большей или меньшей степени переходит в неполярную ф аз у, полярная группа остается в воде (йр я м а я ориентаЙ . Такая адсорбция является неспецифической, для нее характерно подчинение правилу Дюкло — Траубе. [c.6]

Агрегативная устойчивость эмульсий количественно характеризуется скоростью их расслоения, или временем жизни отдельных капель в контакте с другими. Чаще пользуются первой характеристикой. Ее определяют, измеряя высоту (объем) отслоившейся фазы через определенные промежутки времени. Без эмульгатора устойчивость эмульсий минимальна. Известны методы стабилизации эмульсий с помощью ПАВ, ВМС, порошков. Так же как и ири стабилизации лиозолей, стабилизация эмульсий с помощью ПАВ обеспечивается благодаря адсорбции и определенной ориентации молекул ПАВ, что вызывает снижение иоверхностного натяжения. Ориентирование ПАВ в эмульсиях следует правилу уравнивания полярностей Ребиндера полярные группы ПАВ обращены к полярной фазе, а неполярные радикалы — к неполярной фазе. В зависимости от типа ПАВ (ионогенные, неионогенные) капельки эмульсии приобретают соответствующий заряд или на их поверхности возникают адсорбционно-сольватные слои. Очевидно, что электрические и адсорбционно-сольватные слои должны быть образованы со стороны дисперсионной среды. [c.347]

Сопоставление вычисленных значений толщины слоя б с длиной ориентированных молекул дает возмо/кность оценить тип поверхностной плсики, определить ориентацию молекул ПАВ в адсорбционном слое. [c.45]

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]

Молекулы ВМС в адсорбционном слое не люгут иметь ни вертикальной, ни горизонтальней ориентации по чисто геометрическим параметрам, так как толщина прослойки между каплями меньше длины молекулы ВМ ПАВ, а на площадп, приходящейся на одну молекулу ПАВ, может разместиться меньше 10% всех звеньев. Следовательно, возможна или сетчатая структура, построенная из беспорядочно переплетенных цепей полимерных молекул, или структура из свернутых в клубок полимерных молекул. Последнее исключается, так как показано [4] на разных образцах полимера, что эмульгирующие свойства ВМС не зависят от молекулярного веса в случае одинаковой дисперсности эмульсий. [c.424]

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]

В самом деле, для конденсированных адсорбционных слоев характерно упорядоченное расположение образующих их органических молекул, а потому процесс двумерной конденсации в какой-то степени аналогичен росту кристаллических структур. Здесь также необходимо образование зародышей новой двумерной фазы при благоприятной ориентации соседних молекул адсорбата. Поэтому в процессе перестройки адсорбционного слоя возникает своеобразный индукционный период , резко замедляющий кинетику суммарного адсорбционного процесса. По аналогии с кинетикой зародышеобразования в процессе электрокристаллизацин металлов, зависимость от времени той доли поверхности, которая покрыта конденсированной пленкой (0к.п), можно описать уравнением [c.82]

Термодинамическое исследование системы с поверхностями раздела фаз встречает свои трудности. Эти трудности связаны с неопределенностью толщины адсорбционного слоя, т. е. примыкающей к поверхности неоднородной части объемной фазы. Даже в случае инертного адсорбента это относится к примыкающей к его поверхности неоднородной части флюида —газа или жидкости. Действительно, такая важная характеристика этого слоя, как его толщина, остается неопределенной она может зависеть от степени заполнения поверхности раздела молекулами адсорбата, ориентации этих молекул и ее зависимости от заполнения, перехода от MOHO- к полимолекулярному слою, других факторов, связанных со структурой адсорбента и молекул адсорбата (или молекул смеси адсорбатов), и от температуры. Это затруднение требует построения молекулярной модели адсорбционного слоя, например модели мономолекулярного слоя постоянной толщины, т. е., по существу, выхода за рамки классической термодинамики с потерей ее главного преимущества — общности выводов для макроскопических систем. [c.129]

При изучении адсорбции из растворов часто пользуются моделями поверхностного раствора, в частности, моделью мономолекулярного слоя постоянной толщршы. В лекции 7 отмечалось, что такая модель вводит чуждую термодинамике Гиббса величину — толщину адсорбционного слоя. Обычно толщина адсорбционного слоя не сохраняется постоянной вследствие различий в размерах молекул компонента 1 и 2 и изменения их ориентации с изменением заполнения поверхности адсорбента. Однако есть случаи, когда толщина адсорбционного слоя при адсорбции из бинарного раствора приблизительно сохраняется. К ним относится, например, адсорбция плоских молекул, таких как симметричные полиметилбензолы и ароматические углеводороды с конденсированными ядрами на гидроксилированной поверхности силикагеля из растворов в н-алканах (см. рис. 14.5—14.7, а также лекцию 16). Эти ароматические углеводороды ориентируются преимущественно параллельно поверхности, образуя мономолекулярный поверхностный раствор, толщина которого с ростом концентрации таких ароматических углеводородов в объемном растворе изменяется мало и остается близкой к вандерваальсовым размерам толщины бензольного ядра и молекул растворителя — н-алкана в вытянутой конформации. В этой лекции будут рассмотрены свойства такой двухмерной модели поверхностного раствора постоянной толщины. [c.268]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология