Правило - уравнивание - полярность
Cтраница 3
Более радикальное изменение свойств поверхности происходит при введении в жидкую фазу ПАВ трех других групп, способных энергично адсорбироваться на межфазной поверхности. Если происходит физическая адсорбция ПАВ, отвечающая правилу уравнивания полярностей, то смачивание поверхностей резко улучшается - вплоть до перехода к растеканию. Так, поверхности гидрофобных материалов могут смачиваться водой при добавлении в воду самых разнообразных ПАВ, способных к адсорбции на межфазной поверхности вода - масло. Наоборот, гидрофобизация поверхности возможна, как уже отмечалось выше, при введении в водный раствор хемосорбирующихся ПАВ; это явление широко используется в процессах флотационного обогащения полезных ископаемых и будет подробнее рассмотрено нами в следующем параграфе. [31]
 |
Ориентация молекул ПАВ на межфазной границе вода - неполярная фаза ( масло. [32] |
Рассмотрим кратко некоторые закономерности адсорбционных явлений на границах раздела двух конденсированных фаз при введении в систему третьего компонента, поверхностно-активного относительно этой межфазной поверхности. Условием поверхностной активности компонента в соответствии с правилом уравнивания полярностей, сформулированным Ребиндером, является способность этого компонента скомпенсировать существующий на границе раздела скачок полярностей двух разнородных, взаимно ограниченно растворимых ( или практически нерастворимых) веществ. [33]
Рассмотрим теперь влияние ПАВ на избирательное смачивание гидрофобных твердых тел. Адсорбция ПАВ из водных растворов в соответствии с правилом уравнивания полярностей в таких системах должна происходить в первую очередь на поверхности раздела фаз твердое тело - вода. Вместе с тем должна происходить адсорбция ПАВ и на поверхности раздела вода - масло. Молекулы ПАВ в адсорбционном слое1 на гидрофобной твердой поверхности ориентированы углеводородными цепями в сторону подложки, а полярными группами - в сторону воды. По мере увеличения концентрации ПАВ в водном растворе растет удельная адсорбция на границе твердое тело - вода и поверхность подложки становится менее гидрофобной. [34]
Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что адсорбированные анионогенные ПАВ ( Na-соли органических кислот - уксусной, капроновой, аминокапроновой, диаминокапроно-вой, стеариновой, олеиновой, яблочной, лимонной, салициловой, галловой; гуминовые, гидролизованные полиакрилонитрилы, гумитан, термокартан Na-карбоксиметилцеллюлоза, сополимеры полиакрило-нитрила и др.), катионактивные и неионогенные добавки вызывают существенное снижение количества связанной воды в глинах, что свидетельствует о гидрофобизации поверхности их частиц. Это означает, что ориентация молекул названных ПАВ осуществляется согласно с правилом уравнивания полярностей Ребиндера. При этом, удлинение углеводородной цепи и повышение молярной концентрации Na-солей одноосновных органических кислот жирного ряда приводит к увеличению седиментационного объема минеральных суспензий. Наиболее устойчивая коагуляционная структура, которая захватывает максимальное количество иммобилизованной жидкости, будет иметь место при одинаковой молярной концентрации названных ПАВ ( 0 1 моль / г) для 15 % - ных объемных дисперсий. Анализ ИК-спектров модифицированных глин показал, что адсорбция низкомолекулярных гомологов Na-солей одноосновных жирных кислот вызывает дегидратацию поверхности глинистых частиц и развитие гидрофобной коагуляции системы. Это подтверждается уменьшением граничного статистического напряжения сдвига ( пластической прочности) и антифильтрационной устойчивости силикатных дисперсий. [35]
Постоянство Е для смесей полярных веществ в исследованном интервале температур подтверждает отсутствие заметных изменений в структуре полимера после температурной обработки мембраны. Это, по-видимому, происходит по следующим причинам. В соответствии с правилом уравнивания полярностей Ребиндера 221 ] происходит преимущественная сорбция из раствора на поверхности полимера молекул неполярного компонента и их связывание с гидрофобными частями полимера дисперсионным взаимодействием. [36]
Химическая фиксация полярной группы ПАВ на гидрофильной твердой поверхности обеспечивает устойчивую ориентацию углеводородных цепей наружу - в сторону жидкой фазы. Благодаря этому на первом монослое хемосорбированных молекул ПАВ из раствора могут адсорбироваться молекулы того же ПАВ, образуя второй монослой. В соответствии с правилом уравнивания полярностей молекулы ПАВ во втором монослое будут ориентироваться углеводородными цепями в сторону хемосорбированного монослоя, а полярными группами - в сторону воды. Таким образом, ориентация молекул ПАВ во втором монослое противоположна расположению молекул в хемосорбированном монослое. В результате при достаточной концентрации ПАВ в водном растворе может произойти обратная инверсия смачивания - поверхность твердого тела снова станет гидрофильной. В связи с этим концентрация ПАВ в точке обратной инверсии смачивания ( концентрация пере-масливания) представляет важную физико-химическую и технологическую характеристику смачивающей способности ПАВ. [37]
Влияние ПАВ на смачивание зависит от того, на какой поверхности раздела фаз они адсорбируются, Молекулы ПАВ могут адсорбироваться как на твердой поверхности, так и на границе раздела жидкость - газ. Если поверхность твердого тела гидрофобная, то из водных растворов ПАВ адсорбируются и на твердой поверхности, и на границе раствор - воздух. На межфазной поверхности молекулы ПАВ располагаются в соответствии с правилом уравнивания полярностей Ребиндера. В результате значения стт-ж и стж-г уменьшаются и согласно уравнению ( I. С увеличением адсорбции ПАВ твердая поверхность становится менее гидрофобной, происходит так называемая гидрофилизадия поверхности. [38]
Рассмотрим с позиций ФХТ процесс кристаллогидратообра-зования и методы его предотвращения при транспорте газоконденсата. В присутствии влаги, особенно минерализованной ( пластовой) воды, при высоких давлениях и низких температурах, способствующих процессу конденсации, в газах образуются кристаллогидраты. Первым этапом этого процесса является формирование ССЕ с ядрами из воды, на поверхности которых адсорбируются соединения из нефти, обладающие промежуточной полярностью между полярностями ядра и дисперсионной среды в соответствии с правилом уравнивания полярностей Ребиндера. [39]
Карбоксильная группа и галогены в алифатических соединениях способствуют повышению адсорбции. При адсорбции молекулы ПАВ в пограничном слое ориентируются таким образом, что свободная энергия поверхностного слоя снижается. Очевидно, что адсорбция при этом зависит не только от природы адсорбента, но и растворителя и адсорбируемого вещества. Согласно правилу уравнивания полярностей, ПАВ должны адсорбироваться в поверхности раздела твердое тело - жидкость тем лучше, чем больше между ними разность полярностей. При этом своей полярной частью молекулы обращены к поверхности адсорбента, если она гидрофильна, углеводородной же частью - в сторону неполярного или малополярного растворителя и наоборот - для системы гидрофобный адсорбент - полярный растворитель. [40]
Влияние ПАВ на смачивание зависит от того, на какой поверхности раздела фаз они адсорбируются. Молекулы ПАВ могут адсорбироваться как на твердой поверхности, так и на границе раздела жидкость - газ. Если поверхность твердого тела гидрофобная, то из водных растворов ПАВ адсорбируются и на твердой поверхности, и на границе раствор - воздух. На межфазной поверхности молекулы ПАВ располагаются в соответствии с правилом уравнивания полярностей Ребиндера. [41]
Как правило, соединения ароматического ряда той же химической природы и с одинаковым числом атомов углерода адсорбируются больше, чем алифатические. Введение гидроксильной группы, а также сульфогруппы уменьшает адсорбцию. Карбоксильная группа и галогены в алифатических соединениях способствуют повышению адсорбции. При адсорбции молекулы ПАВ в пограничном слое ориентируются таким образом, что свободная энергия поверхностного слоя снижается. Очевидно, что адсорбция при этом должна зависеть не только от природы адсорбента, но и от природы растворителя и адсорбируемого вещества. Согласно правилу уравнивания полярностей ПАВ должны адсорбироваться в поверхности раздела твердое тело - жидкость тем больше, чем больше между ними разность полярностей, иначе говоря, чем больше будет оказываемое обеими фазами ориентирующее влияние на адсорбируемые молекулы. Ориентация полярных молекул в поверхносиГраздела твердое тело - жидкость происходит таким образом, что своею полярной частью молекулы должны быть обращены к поверхности адсорбента, если она гидрофильна, углеводородной же частью - в сторону неполярного или малополярного растворителя и наоборот - для системы гидрофобный адсорбент - полярный растворитель. [42]
Агрегативная устойчивость эмульсий количественно характеризуется гк9Р0 ( гьот 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 при стабилизации лиозолей, стабилизация эмульсий с помощью ПАВ обеспечивается благодаря адсорбции и определенной ориентации молекул ПАВ, что вызывает снижение поверхностного 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. [43]
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 после получения эмульсии. Без эмульгатора устойчивость эмульсии обычно небольшая. Известны методы стабилизации эмульсий с помощью ПАВ, ВМС, порошков. Так же, как и при стабилизации лиозолей, стабилизация эмульсий с помощью ПАВ обеспечивается вследствие адсорбции и определенной ориентации молекул ПАВ, что вызывает снижение поверхностного натяжения и увеличение энтропии. Ориентирование ПАВ в эмульсиях следует правилу уравнивания полярностей Ребин-дера: 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. [44]
Страницы: 1 2 3