Адсорбация ПАВ на границе раствор - газ

Июль 27, 2022

Главная
Физика
Адсорбация ПАВ на границе раствор - газ

Содержание

2. Поверхностное натяжение как результат асимметрии сил когезии на поверхности Поверхностное натяжение жидкостей вызывает образование капель и
3. Взаимодействие молекул в поверхностном слое происходит в нескомпенсированном силовом поле. Молекулы стремятся уйти с поверхности в
4. Фундаментальное уравнение Гиббса для плоского поверхностного слоя Удельная свободная энергия поверхностного слоя 2. 3. Изохорные функции
5. Поверхностное натяжение (в мН/м) для некоторых жидкостей при 25 °С Вода 72 Этанол 22 Хлороформ 27
6. Методы измерения поверхностного натяжения Равновесное поверхностное натяжение 1. К простым способам измерения поверхностного натяжения относится метод
7. 3. Одним из наиболее распространенных методов измерения поверхностного натяжения являются сталагмометрический и тензиометрический методы. Сталагмометрический метод
8. В некоторых системах равновесное состояние устанавливается очень долго, и измерения поверхностного натяжения в этих случаях занимают
10. Адсорбция Концентрирование или сгущение вещества на границе раздела фаз; Процесс выравние химических потенциалов компонентов между поверхностью
11. ВЫВОД АДСОРБЦИОННОГО УРАВНЕНИЯ ГИББСА - выражает количественную связь адсорбции с поверхностным натяжением Запишем фундаментальное уравнение Гиббса
12. (7) при Т=const уравнение Гиббса принимает вид: – мера избыточного содержания компонента в поверхностном слое, мера
13. Перейдем к концентрации: , где С – равновесная концентрация в объеме. (10)
14. Изотермы поверхностного натяжения (а) и адсорбции (б). ПОВЕДЕНИЕ ВЕЩЕСТВА НА ГРАНИЦЕ РАСТВОР - ГАЗ 2 1
15. ТИПЫ ВЕЩЕСТВ ПАВ ПИАВ ПНВ Для кривой как убывающей функции характерна отрицательная первая производная , называемая
16. Построение изотермы адсорбции графическим методом и определение характеристик поверхностного слоя ϕ σ σ = Z f
17. Вид изотермы поверхностного натяжения. Уравнение Шишковского На изотерме поверхностного натяжения имеются три участка Первый и третий
18. При малых : по формуле разложения в ряд уравнение принимает вид: т. е. описывает первый прямолинейный
19. Определение констант уравнения Шишковского Из этого рисунка видно, что . При : ; , т. е.
20. Связь уравнений Ленгмюра и Гиббса с помощью уравнения Шишковского Уравнение Шишковского является эмпирическим. После разработки представлений
22. Скачать презентацию

Слайд 2

Поверхностное натяжение как результат асимметрии сил когезии на поверхности
Поверхностное натяжение жидкостей

вызывает образование капель и связано с силами притяжения между молекулами (рис.1, а).
Эти силы притяжения вызывают конденсацию пара в жидкость.
По природе это дисперсионные, диполь - дипольные и индукционные взаимодействия, а также водородные связи.
В объеме жидкости молекулы подвергаются действию этих сил притяжения со всех сторон, в то время как для молекулы на поверхности такое притяжение в одном направлении отсутствует. Такая асимметрия обусловливает возникновение поверхностной энергии и проявляется в поверхностном натяжении. Таким образом, поверхностное натяжение является прямым следствием сил когезии в жидкости.

Слайд 3

Взаимодействие молекул в поверхностном слое происходит в нескомпенсированном силовом поле. Молекулы

стремятся уйти с поверхности в объем, так как равнодействующие межмолекулярных сил, действующих на молекулу в поверхностном поле ≠0. При увеличении поверхности происходит вывод молекул из объёма на поверхность, при этом затрачивается работа против сил межмолекулярного взаимодействия.
Эта работа равна увеличению поверхностной энергии Fs

1. Поверхностное натяжение - это обратимая изотермическая работа образования единицы поверхности, которая затрачивается на преодоление сил межмолекулярного взаимодействия и переходит в свободную поверхностную энергию

Слайд 4

Фундаментальное уравнение Гиббса для плоского поверхностного слоя
Удельная свободная энергия поверхностного

слоя

Изохорные функции

Изобарные функции

σ- сила, действующая на единицу длины контура, направленная тангенциально к поверхности и стремящаяся её сократить.

Слайд 5

Поверхностное натяжение (в мН/м) для некоторых жидкостей при 25 °С
Вода 72
Этанол

22
Хлороформ 27
Бромоформ 45
н-Гексан 18
«-Октан 22
н-Додекан 25
н-Гексадекан 27
Диэтиловый эфир 17
Ртуть 480

Слайд 6

Методы измерения поверхностного натяжения
Равновесное поверхностное натяжение
1. К простым способам измерения

поверхностного натяжения относится метод кольца дю Нуи. Платиновое кольцо притапливают в жидкости, и измеряется сила, необходимая для вытягивания кольца через поверхность (рис.2, а). При измерении σ методом отрыва кольца (тензиометрическим) расчет проводят по формуле:
Вместо кольца можно использовать платиновую пластинку. Измеряют силу втягивания пластинки в жидкость, эта сила зависит от краевого угла смачивания пластины жидкостью (рис.2,6).
2. Очень простым методом измерения поверхностного натяжения является измерение подъема смачивающих жидкостей в капиллярах (рис. 2.,в). Высота подъема h прямо пропорциональна поверхност¬ ному натяжению согласно уравнению
σ = rhpg/2,
где г—радиус капилляра, р — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения. Это уравнение справедливо только для жидкостей, идеально смачивающих стенки капилляра, т. е. когда краевой угол смачивания равен нулю.

Слайд 7

3. Одним из наиболее распространенных методов измерения поверхностного натяжения являются сталагмометрический

и тензиометрический методы. Сталагмометрический метод основан на том, что в момент отрыва капли от нижнего конца вертикальной трубки вес капли уравновешивается силой поверхностного натяжения. Величину поверхностного натяжения рассчитывают по формуле:

,
где r – внутренний радиус трубки, k – константа прибора, V – объем расширенной части сталагмометра, ρ – плотность жидкости, n – число капель.
В случае относительного определения σ расчет проводят по формуле:

Слайд 8

В некоторых системах равновесное состояние устанавливается очень долго, и измерения поверхностного

натяжения в этих случаях занимают длительное время. К таким системам относятся растворы высокомолекулярных ПАВ.

4. Для подобных систем приемлемым методом измерения является метод висящей капли (рис. 16.11, г). Мерой поверхностного натяжения в этом случае служит форма капли; капли, близкие к сферическим, образуются из жидкостей с большим поверхностным натяжением, удлиненные капли образуются из жидкостей с низким поверхностным натяжением. Этот метод пригоден также для измерения межфазного натяжения между двумя взаимно нерастворимыми жидкостями.

Слайд 9

Слайд 10

Адсорбция
Концентрирование или сгущение вещества на границе раздела фаз;
Процесс выравние

химических потенциалов компонентов между поверхностью и объемом, с изменением концентрации на поверхности.

При установлении адсорбционного равновесия температура и химические потенциалы компонентов в поверхностном слое и в объемных фазах выравниваются

Количественные характеристики адсорбции

Гиббсова адсорбция

Поверхностная концентрация адсорбата

Ёмкость поверхностного слоя

Слайд 11

ВЫВОД АДСОРБЦИОННОГО УРАВНЕНИЯ ГИББСА
- выражает количественную связь адсорбции с поверхностным натяжением
Запишем

фундаментальное уравнение Гиббса для плоского поверхностного слоя

(1)

введем внутреннюю энергию поверхностного слоя

продифференцируем это уравнение

(2)

приравняем правые части

(3)

(4)

продифференцируем его

(5)

совместим (4) и (5)

(6)

общий вид адсорбционного уравнения Гиббса

Слайд 12

(7)
при Т=const уравнение Гиббса принимает вид:
– мера избыточного содержания компонента

в поверхностном слое,

мера адсорбции, т. е. величина гиббсовой адсорбции.

для бинарной системы:

где индекс 1 относится к растворителю, 2 – к растворенному веществу.

При таком выборе разделяющей поверхности можно считать, что адсорбция растворителя отсутствует

(8)

(9)

т.к.

Слайд 13

Перейдем к концентрации:
, где С – равновесная концентрация в объеме.
(10)

Слайд 14

Изотермы поверхностного натяжения (а) и адсорбции (б).
ПОВЕДЕНИЕ ВЕЩЕСТВА НА ГРАНИЦЕ РАСТВОР

- ГАЗ

Расположение молекул ПАВ на границе воды с воздухом (а) и с маслом (б)

Слайд 15

ТИПЫ ВЕЩЕСТВ
ПАВ
ПИАВ
ПНВ
Для кривой как убывающей функции характерна отрицательная первая производная

, называемая поверхностной активностью.

(сахара)

(электролиты)

(мыло, спирты, карбоновые к-ты)

ПИАВ

ПНВ

ПАВ

Слайд 16

Построение изотермы адсорбции графическим методом и определение характеристик поверхностного слоя
ϕ
σ
σ

f (c)

Г = f (c)

Слайд 17

Вид изотермы поверхностного натяжения. Уравнение Шишковского
На изотерме поверхностного натяжения имеются три

участка

Первый и третий участок - прямолинейные, а второй характеризуется логарифмической зависимостью σ от С. Для этого участка польский ученый Шишковский в 1908 г. предложил эмпирическое уравнение:

где

- удельная капиллярная постоянная, характерная для каждого ПАВ,

- гомологическая константа

- концентрация ПАВ,

Слайд 18

При малых :
по формуле разложения в ряд уравнение принимает вид:

т. е. описывает первый прямолинейный участок. После дифференцирования

;

т. е. можно определить поверхностную активность.

Для определения констант уравнения Шишковского рассмотрим второй участок изотермы поверхностного натяжения. При больших С можно пренебречь единицей, и тогда

Это уравнение прямой линии в координатах

Слайд 19

Определение констант уравнения Шишковского
Из этого рисунка видно, что . При :

;

, т. е. отрезок, отсекаемый прямой линией на линии

равен

Слайд 20

Связь уравнений Ленгмюра и Гиббса с помощью уравнения Шишковского
Уравнение Шишковского

является эмпирическим. После разработки представлений о мономолекулярной адсорбции Ленгмюр теоретически получил уравнение, носящее его имя:

(1)

Оказалось возможным получить уравнение на основе уравнений Ленгмюра и Гиббса. Запишем уравнение Гиббса.

(2)

Разделим переменные и проинтегрируем:

;

Сравнивая с уравнением Шишковского, видим, что

; а

Таким образом, уравнения, описывающие изотермы адсорбции и поверхностного натяжения, взаимосвязаны между собой. Определив константы уравнения поверхностного натяжения, можно определить константы уравнения Ленгмюра.

Приравниваем уравнения (1) и (2):

Адсорбация ПАВ на границе раствор - газ

Содержание

Поверхностное натяжение как результат асимметрии сил когезии на поверхностиПоверхностное натяжение жидкостей

Взаимодействие молекул в поверхностном слое происходит в нескомпенсированном силовом поле. Молекулы

Фундаментальное уравнение Гиббса для плоского поверхностного слояУдельная свободная энергия поверхностного

Поверхностное натяжение (в мН/м) для некоторых жидкостей при 25 °СВода 72Этанол

Методы измерения поверхностного натяженияРавновесное поверхностное натяжение 1. К простым способам измерения

3. Одним из наиболее распространенных методов измерения поверхностного натяжения являются сталагмометрический

В некоторых системах равновесное состояние устанавливается очень долго, и измерения поверхностного

Адсорбция Концентрирование или сгущение вещества на границе раздела фаз; Процесс выравние

ВЫВОД АДСОРБЦИОННОГО УРАВНЕНИЯ ГИББСА- выражает количественную связь адсорбции с поверхностным натяжениемЗапишем

(7)при Т=const уравнение Гиббса принимает вид: – мера избыточного содержания компонента

Перейдем к концентрации:, где С – равновесная концентрация в объеме.(10)

Изотермы поверхностного натяжения (а) и адсорбции (б).ПОВЕДЕНИЕ ВЕЩЕСТВА НА ГРАНИЦЕ РАСТВОР

ТИПЫ ВЕЩЕСТВПАВ ПИАВПНВДля кривой как убывающей функции характерна отрицательная первая производная

Построение изотермы адсорбции графическим методом и определение характеристик поверхностного слоя ϕσσ

Вид изотермы поверхностного натяжения. Уравнение ШишковскогоНа изотерме поверхностного натяжения имеются три

При малых : по формуле разложения в ряд уравнение принимает вид:

Определение констант уравнения ШишковскогоИз этого рисунка видно, что . При :

Связь уравнений Ленгмюра и Гиббса с помощью уравнения Шишковского Уравнение Шишковского

Похожие презентации