Величина - поверхностное давление
Cтраница 2
Физический смысл величин тг, найденных для поверхности жидкости, очевиден, но он остался пока невыясненным для величин, относящихся к границе твердого тела. Эверетт [42] полагает, что величины поверхностного давления слоя, измеренные для жидкостей, весьма полезны при любом теоретическом рассмотрении, но считает сомнительным, чтобы можно было успешно использовать величины поверхностного давления слоя в случае твердых тел. Пирс и Смит [43] указали на эффект неоднородности поверхности. Основываясь на возможной локализации на местах с высокой энергией, они предполагают, что величины поверхностного давления слоя, рассчитанные из изотерм на гетерогенных поверхностях, могут быть ненадежны. Если вспомнить, что большинство твердых тел, применяемых в качестве адсорбентов при изучении физической адсорбции, имеют весьма неоднородные поверхности, это замечание следует учитывать. [16]
Все рассмотренные в настоящем разделе результаты получены для сферических частиц. Величина поверхностного давления, определяемая фор мулой Лапласа, прямо пропорциональна поверхносшо. Если частица обтекается потоком, го сила лобового давления Л P L стремится ее деформировать. [17]
Хотя влияние находящегося в подложке электролита на свойства монослоев проявляется сложным образом, все же очевидно, что монослои незаряженных молекул существуют на границе раздела вода - воздух в виде конденсированных или жидко-растянутых пленок. Влияние находящихся в подложке ионов на поверхностную энергию системы маскируется сильным когезион-ным взаимодействием между соседними углеводородными цепями. На границе раздела вода - масло влияние такого когезионного взаимодействия на величину поверхностного давления в значительной степени снижено. Однако и в этом случае изучение влияния ионов на свойства монослоя сильно затруднено, так как незаряженные молекулы хорошо растекаются по поверхности вследствие их высокой растворимости в масляной фазе. Девис [25] установил, что эквимолярная смесь катионного и анионного ПАВ, например смесь октадецилтриметиламмонийхлорида и доко-зилсульфата натрия, растекается на поверхности дистиллированной воды без растворения так же хорошо, как и на границе раздела вода - масло. Филлипс и Райдил [22] отмечают, что на поверхности разбавленных растворов ( 10-а М) соотношение между я и А постоянно и не зависит от природы и концентрации раствора. [18]
 |
Схема определения поверхностного давления монослоев нерастворимых веществ на поверхности воды с помощью весов Лэнгмюра - Адама. [19] |
Нагружая коромысло весов, создают силу, действующую на барьер в направлении, противоположном направлению силы поверхностного давления. Когда обе силы уравновешиваются, барьер перестает перемещаться. Измерив в этом положении равновесия величину нагрузки на коромысло, можно найти величину поверхностного давления. [20]
Гораздо более эффективен прямой метод измерения кривых давление - площадь для монослоев, образованных путем растекания поверхностноактив-ного вещества по поверхности воды. Для того чтобы монослои не растворялись при сжатии, в воду вводят большое количество электролитов. Концентрация электролита, как и химическая природа аниона и катиона, оказывает специфическое влияние на величину поверхностного давления. Если применяют какой-либо один электролит, например NaCl, то влияние его концентрации на ход кривых давление-площадь проявляется только до определенного ее значения; дальнейшее увеличение концентрации не вызывает никаких изменений. Брэди [103] получил кривые поверхностное давление-площадь для различных катион-и анионактивных веществ на растворах NaCl и обнаружил, что все исследованные вещества образовывали расширенные пленки. Ниже критической концентрации мицеллообразования площадь, приходящаяся на молекулу, по первому методу была значительно меньше, чем эта же площадь, определенная методом микротома. Выше критической концентрации мицеллообразования результаты, полученные обоими методами, совпадали. [21]
В развитии наших взглядов на природу адсорбционных слоев нерастворимых веществ на поверхности воды весьма большую роль сыграли хорошо известные работы Лэнгмюра, Адама и Джессопа, а также работы, выполненные в последнее время в лаборатории Гаркинса. Применение горизонтальных поверхностных весов Лэнгмюра - Адама и вертикальных весов Гаркинса и Андерсона к изучению поверхностных слоев высокомолекулярных органических веществ на воде позволило накопить большой экспериментальный материал в этой области и установить ряд общих закономерностей. Этот метод изучения мономолекулярных слоев на воде дает возможность путем прямых измерений установить связь между величиной поверхностного давления слоя тт и размером площадки ( о, приходящейся на одну молекулу в поверхностном сдое. [22]
Лэнгмюра, Адама и Джессопа, а также работы, выполненные в последнее время в лаборатории Гаркинса. Применение горизонтальных поверхностных весов Лэнгмюра - Адама и вертикальных весов Гаркинса и Андерсона к изучению поверхностных слоев высокомолекулярных органических веществ на воде позволило накопить большой экспериментальный материал в этой области и установить ряд общих закономерностей. Этот метод изучения мономолекулярных слоев на воде дает возможность путем прямых измерений установить связь между величиной поверхностного давления слоя тт и размером площадки со, приходящейся на одну молекулу в поверхностном слое. [23]
Физический смысл величин тс, найденных для поверхности жидкости, очевиден, но он остался пока невыясненным для величин, относящихся к границе твердого тела. Эверетт [42] полагает, что величины поверхностного давления слоя, измеренные для жидкостей, весьма полезны при любом теоретическом рассмотрении, но считает сомнительным, чтобы можно было успешно использовать величины поверхностного давления слоя в случае твердых тел. Пирс и Смит [43] указали на эффект неоднородности поверхности. Основываясь на возможной локализации на местах с высокой энергией, они предполагают, что величины поверхностного давления слоя, рассчитанные из изотерм на гетерогенных поверхностях, могут быть ненадежны. Если вспомнить, что большинство твердых тел, применяемых в качестве адсорбентов при изучении физической адсорбции, имеют весьма неоднородные поверхности, это замечание следует учитывать. [24]
Физический смысл величин тг, найденных для поверхности жидкости, очевиден, но он остался пока невыясненным для величин, относящихся к границе твердого тела. Эверетт [42] полагает, что величины поверхностного давления слоя, измеренные для жидкостей, весьма полезны при любом теоретическом рассмотрении, но считает сомнительным, чтобы можно было успешно использовать величины поверхностного давления слоя в случае твердых тел. Пирс и Смит [43] указали на эффект неоднородности поверхности. Основываясь на возможной локализации на местах с высокой энергией, они предполагают, что величины поверхностного давления слоя, рассчитанные из изотерм на гетерогенных поверхностях, могут быть ненадежны. Если вспомнить, что большинство твердых тел, применяемых в качестве адсорбентов при изучении физической адсорбции, имеют весьма неоднородные поверхности, это замечание следует учитывать. [25]
На примере мономолекулярных слоев сополимера винилового спирта н винилстеарата можно наблюдать переход к трудно растекающемуся типу пленок. Сополимер винилового спирта и винилстеарата с соотношением компонентов 3: 1 ( рис. 342) [36] характеризуется величиной давления слипания, равного 40 дин / см, и областью экстраполяции, равной 25 А Iмономерное звено. Изотерма поверхностного давления для этого полимера характерна для хорошо растекающейся пленки. Толщина мономолекулярного слоя равна 4 5 - 5 А, что свидетельствует о горизонтальной ориентации макромолекул в пленке. Величины поверхностного давления и поверхностного момента [38] позволяют считать, что большие участки макромолекул имеют зигзагообразную форму, в которых ацетатные группы находятся относительно друг друга в цис-поло-жении. [26]
Икеда и Исемура [69] показали, что результаты, которые были выведены из электростатической теории, получаются и из простых термодинамических соображений, если рассматривать нерастворимый монослой как своеобразный двумерный поверхностный раствор, из молекул, не содержащих неполярных боковых цепей. Эти слои развивают поверхностное давление, необходимое для поддержания термодинамического равновесия с объемной фазой. Таким образом, можно принять, что если монослой образован электролитом, его ионные группы растворяются и равномерно распределяются в поверхностной фазе некоторой определенной толщины б, а ионы соли в водной подложке распределяются между поверхностной и объемной фазами; при этом противоион концентрируется в поверхностной фазе, а сопутствующий ион вытесняется из нее в объем. Выражение для распределения ионов между фазами получается тем же путем, что и при рассмотрении мембранного равновесия, однако с некоторыми упрощениями. Возникающая в результате ионизации монослоя разность концентраций ионов между двумя фазами влияет на величину поверхностного давления, и это влияние может быть учтено термодинамически. [27]
Страницы: 1 2