ფიზიკური და კოლოიდური ქიმია

სამხრეთ ფედერალური უნივერსიტეტის (RSU) ბიოლოგიის ფაკულტეტის სტუდენტებისთვის ლექციების რეზიუმე

4.1 ზედაპირული ფენომენები და ადსორბცია

4.1.2 ადსორბცია ხსნარ-ორთქლის ინტერფეისზე

თხევად ხსნარებში ზედაპირული დაძაბულობა σ არის გამხსნელი ნივთიერების კონცენტრაციის ფუნქცია. ნახ. 4.1 გვიჩვენებს ზედაპირული დაძაბულობის სამ შესაძლო დამოკიდებულებას ხსნარის კონცენტრაციაზე (ე.წ. ზედაპირული დაძაბულობის იზოთერმები). ნივთიერებები, რომელთა დამატება გამხსნელთან ამცირებს ზედაპირულ დაძაბულობას, ეწოდება ზედაპირულად აქტიური(სურფაქტანტები), ნივთიერებები, რომელთა დამატება ზრდის ან არ ცვლის ზედაპირულ დაძაბულობას - ზედაპირული არააქტიური(PIAV).

ბრინჯი. 4.1ზედაპირის იზოთერმები ბრინჯი. 4.2ადსორბციის იზოთერმი
PIAV (1, 2) და სურფაქტანტის ხსნარების დაძაბულობა ხსნარ-ორთქლის ინტერფეისზე
სურფაქტანტი (3)

ზედაპირული დაძაბულობის და, შესაბამისად, ზედაპირის ენერგიის დაქვეითება ხდება თხევადი ორთქლის ინტერფეისზე ზედაპირული ადსორბციის შედეგად, ე.ი. ის ფაქტი, რომ ხსნარის ზედაპირულ ფენაში სურფაქტანტის კონცენტრაცია უფრო მეტია, ვიდრე ხსნარის სიღრმეში.

ხსნარის ორთქლის ინტერფეისზე ადსორბციის რაოდენობრივი საზომია ზედაპირის ჭარბი G (გამა), რომელიც უდრის ზედაპირულ ფენაში გახსნილი ნივთიერების მოლების რაოდენობას. რაოდენობრივი კავშირი გამხსნელი ნივთიერების ადსორბციას (ზედაპირულ სიჭარბეს) და ხსნარის ზედაპირული დაძაბულობის ცვლილებას შორის ხსნარის კონცენტრაციის გაზრდით განსაზღვრავს გიბსის ადსორბციის იზოთერმი:

სურფაქტანტის ადსორბციის იზოთერმის დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 4.2. (IV.5) განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ პროცესის მიმართულება - ნივთიერების კონცენტრაცია ზედაპირულ ფენაში ან, პირიქით, მისი არსებობა თხევადი ფაზის მოცულობაში - განისაზღვრება წარმოებულის d σ / ნიშნით. dС. ამ წარმოებულის უარყოფითი მნიშვნელობა შეესაბამება ნივთიერების დაგროვებას ზედაპირულ ფენაში (G > 0), დადებითი მნიშვნელობა შეესაბამება ნივთიერების ქვედა კონცენტრაციას ზედაპირულ ფენაში მის კონცენტრაციასთან შედარებით ხსნარის დიდ ნაწილში.

მნიშვნელობა g \u003d -d σ / dС ასევე უწოდებენ ხსნარის ზედაპირულ აქტივობას. სურფაქტანტების ზედაპირული აქტივობა C 1-ის გარკვეულ კონცენტრაციაზე გრაფიკულად განისაზღვრება ზედაპირული დაძაბულობის იზოთერმის ტანგენტის შედგენით C = C 1 წერტილში; ამ შემთხვევაში, ზედაპირული აქტივობა რიცხობრივად ტოლია კონცენტრაციის ღერძზე ტანგენსის დახრილობის ტანგენტს:

ადვილი მისახვედრია, რომ კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, ზედაპირული აქტივობა მცირდება. ამიტომ, ნივთიერების ზედაპირული აქტივობა ჩვეულებრივ განისაზღვრება ხსნარის უსასრულო კონცენტრაციით; ამ შემთხვევაში, მისი მნიშვნელობა, რომელიც აღინიშნება g o, დამოკიდებულია მხოლოდ სურფაქტანტისა და გამხსნელის ბუნებაზე. ორგანული ნივთიერებების წყალხსნარების ზედაპირული დაძაბულობის გამოკვლევისას ტრაუბემ და დუკლოსმა დაადგინეს შემდეგი ცერის წესი სურფაქტანტების ჰომოლოგიური სერიის მიმართ:

ნებისმიერ ჰომოლოგიურ სერიაში დაბალ კონცენტრაციებში, ნახშირბადის ჯაჭვის გახანგრძლივება ერთი CH2 ჯგუფით ზრდის ზედაპირულ აქტივობას 3-3,5-ჯერ.

ცხიმოვანი მჟავების წყალხსნარებისთვის ზედაპირული დაძაბულობის დამოკიდებულება კონცენტრაციაზე აღწერილია ემპირიული შიშკოვსკის განტოლება :

(IV.6a)

აქ b და K არის ემპირიული მუდმივები და b-ის მნიშვნელობა იგივეა მთელი ჰომოლოგიური სერიისთვის, ხოლო K-ის მნიშვნელობა იზრდება სერიის ყოველი მომდევნო წევრისთვის 3-3,5-ჯერ.

ბრინჯი. 4.3ზედაპირულ ფენაში სურფაქტანტის მოლეკულების ლიმიტური ორიენტაცია

ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების უმეტესობის მოლეკულებს ამფიფილური სტრუქტურა აქვთ, ე.ი. შეიცავს როგორც პოლარულ ჯგუფს, ასევე არაპოლარულ ნახშირწყალბადის რადიკალს. ასეთი მოლეკულების მდებარეობა ზედაპირულ ფენაში ენერგიულად ყველაზე ხელსაყრელია იმ პირობით, რომ მოლეკულები პოლარული ჯგუფის მიერ არის ორიენტირებული პოლარულ ფაზაზე (პოლარული სითხე), ხოლო არაპოლარული ჯგუფი არაპოლარულ ფაზაზე (გაზი ან არაპოლარული სითხე). ხსნარის დაბალი კონცენტრაციის დროს თერმული მოძრაობა არღვევს სურფაქტანტის მოლეკულების ორიენტაციას; კონცენტრაციის მატებასთან ერთად ადსორბციული ფენა გაჯერებულია და ინტერფეისზე წარმოიქმნება „ვერტიკალურად“ ორიენტირებული სურფაქტანტის მოლეკულების ფენა (ნახ. 4.3). ასეთი მონომოლეკულური შრის წარმოქმნა შეესაბამება ზედაპირული დაძაბულობის მინიმალურ მნიშვნელობას სურფაქტანტის ხსნარის და ადსორბციის G მაქსიმალურ მნიშვნელობას (ნახ. 4.1-4.2); ხსნარში სურფაქტანტის კონცენტრაციის შემდგომი ზრდით, ზედაპირული დაძაბულობა და ადსორბცია არ იცვლება.

საავტორო უფლება © S. I. Levchenkov, 1996 - 2005 წ.

ქიმიკოსის სახელმძღვანელო 21

ქიმია და ქიმიური ტექნოლოგია

Duclos Traube, წესი

ჩამოაყალიბეთ დუკლო-ტრაუბეს წესი და ახსენით მისი ფიზიკური მნიშვნელობა. ზედაპირული ფირების რომელ სტრუქტურაზეა დაცული ეს წესი რა არის ამ წესის შექცევადობა

დუკლოს-ტრაუბის წესის ფიზიკური მნიშვნელობა

კოლოიდური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ავლენენ მაღალ ზედაპირულ აქტივობას, რაც ძირითადად დამოკიდებულია ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძეზე. რადიკალის სიგრძის ზრდა ერთი ჯგუფით. -CH2- იწვევს ზედაპირული აქტივობის ზრდას დაახლოებით 3,2-ჯერ (დუკლოს-ტრაუბის წესი). ეს წესი ძირითადად დაცულია ჭეშმარიტად ხსნად ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებისთვის. ვინაიდან ზედაპირული აქტივობა განისაზღვრება სისტემის უსასრულო განზავებით, ადვილია მისი დამოკიდებულების ახსნა ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძეზე. რაც უფრო გრძელია რადიკალი, მით უფრო ძლიერია სურფაქტანტის მოლეკულა წყალხსნარიდან (ხსნადობა მცირდება).

მიღებული გამოთქმა თანაფარდობის r (n-s) / r (u) ასახავს Duclos-Traube წესს.

ეს წესი სრულდება მხოლოდ ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების წყალხსნარებისთვის. არაპოლარულ გამხსნელებში ზედაპირული ხსნარებისთვის ზედაპირული აქტივობა მცირდება ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძის მატებასთან ერთად (დუკლოს-ტრაუბის წესის შეცვლა).

ზედაპირული დაძაბულობის კონცენტრაციაზე დამოკიდებულების მთელი მრავალფეროვნება შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სამი ტიპის მრუდებით (ნახ. 43). ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ხასიათდება 1 ტიპის მრუდებით. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები გამხსნელზე ნაკლებად პოლარულია და გამხსნელზე უფრო დაბალი ზედაპირული დაძაბულობა აქვთ. გამხსნელის მოლეკულების სურფაქტანტის მოლეკულებთან ურთიერთქმედების ინტენსივობა ნაკლებია, ვიდრე გამხსნელის მოლეკულების ერთმანეთთან. წყალთან მიმართებაში, პოლარული გამხსნელი, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები არის ორგანული ნაერთები, რომლებიც შედგება ნახშირწყალბადის რადიკალისგან (ჰიდროფობიური ან ოლეოფილური ნაწილი) და კარბოქსილის მჟავების პოლარული ჯგუფის (ჰიდროფილური ნაწილი), მათი მარილები, ალკოჰოლები, ამინები. მოლეკულის ასეთი ამფიფილური სტრუქტურა სურფაქტანტების დამახასიათებელი თვისებაა. ნახშირწყალბადის ჯაჭვები, რომლებსაც არ გააჩნიათ მუდმივი დიპოლური მომენტი, ჰიდროფობიურია, ურთიერთქმედებენ წყლის მოლეკულებთან უფრო სუსტად, ვიდრე ერთმანეთზე და უბიძგებენ ზედაპირზე. ამრიგად, ორგანული ნივთიერებები, რომლებსაც არ აქვთ პოლარული ჯგუფი (მაგალითად, პარაფინები, ნაფთენები), პრაქტიკულად წყალში უხსნადია. პოლარულ ჯგუფებს, როგორიცაა -OH, -COOH, -NH და ა.შ. აქვთ მაღალი მიდრეკილება წყლის მიმართ, კარგად არიან დატენიანებულნი და ასეთი ჯგუფის არსებობა მოლეკულაში განსაზღვრავს სურფაქტანტის ხსნადობას. ამრიგად, წყალში ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ხსნადობა დამოკიდებულია ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძეზე (ხსნადობა მცირდება სიგრძის ზრდასთან ერთად ჰომოლოგიურ სერიაში). მაგალითად, კარბოქსილის მჟავები i - C4 უსასრულოდ ხსნადია წყალში, C5 - C12 მჟავების ხსნადობა საგრძნობლად მცირდება C-ატომების რაოდენობის მატებასთან ერთად და როცა ნახშირწყალბადის ჯაჭვის სიგრძე i2-ზე მეტია, ისინი პრაქტიკულად არიან. უხსნადი. სურფაქტანტის მოლეკულის ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძის ზრდა ერთი CHa ჯგუფით იწვევს ზედაპირული აქტივობის ზრდას 3,2–3,5 ფაქტორით (ამ წესს ეწოდება Duclos-Traube წესი).

ლანგმუირის იდეები ადსორბციის შესახებ ასევე შესაძლებელს ხდის ახსნას ცნობილი დუკლოს-ტრაუბის წესი (1878), რომელიც, შიშკოვსკის განტოლების მსგავსად, ექსპერიმენტულად შეიქმნა დაბალი ცხიმოვანი მჟავების ხსნარებისთვის. ამ წესის მიხედვით, ორი მეზობელი ჰომოლოგის კონცენტრაციების თანაფარდობა, რომლებიც შეესაბამება ერთსა და იმავე A-ს, მუდმივია და დაახლოებით 3,2-ის ტოლია. იგივე დასკვნის გაკეთება შეიძლება შიშკოვსკის განტოლების საფუძველზე. n-ე და (n + 1)-ე ჰომოლოგებისთვის (4.42) გვაქვს

განტოლება (39) ადგენს ზედაპირული წვის აქტივობის დამოკიდებულებას პირდაპირი გაჯერებული ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძეზე და, არსებითად, შეიცავს კანონზომიერებას, რომელიც ცნობილია როგორც Duclos-Traube წესი. მართლაც, სერიის (n + 1) ტერმინისთვის შეგვიძლია დავწეროთ

განტოლების (42) შესაბამისად, Duclos-Trauber წესის p კოეფიციენტის მნიშვნელობა დამოკიდებულია LS ნამატის მნიშვნელობაზე. ამ მნიშვნელობის შემცირება იწვევს ჰომოლოგების ზედაპირული აქტივობის სხვაობის შემცირებას და პირიქით.

ლანგმუირის აზრით, დუკლოს-ტრაუბეს წესი შეიძლება შემდეგნაირად გამართლდეს. დავუშვათ, რომ ზედაპირული ფენის სისქე უდრის O-ს. მაშინ საშუალო კონცენტრაცია ამ ფენაში იქნება Г/0. თერმოდინამიკიდან ცნობილია, რომ მაქსიმალური სამუშაო A, რომელიც საჭიროა აირის შეკუმშვისთვის, Fi ტომიდან Vit მოცულობამდე, შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც

თანაფარდობა (VI. 37) ასახავს დუკლო-ტრაუბეს წესს. ეს არის მუდმივი მნიშვნელობა და წყალხსნარებისთვის 20°C ტემპერატურაზე არის 3.2. 20 °C-ის გარდა სხვა ტემპერატურაზე მუდმივას სხვა მნიშვნელობები აქვს. ზედაპირული აქტივობა ასევე პროპორციულია ლანგმუირის განტოლებაში (ან შიშკოვსკის განტოლებაში) შემავალი მუდმივისა, ვინაიდან Kr = KAoo (III. 17) და მონოფენის Loo-ტევადობა მუდმივია მოცემული ჰომოლოგიური სერიისთვის. ორგანული მედიისთვის Duclos-Traube-ის წესი შებრუნებულია; ზედაპირული აქტივობა მცირდება ზედაპირული ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძის გაზრდით.

ადვილი მისახვედრია, რომ განტოლებები (76) და (77) მსგავსია განტოლების (39), რომელიც გამოხატავს დუკლოს-ტრაუბის წესს. ეს მიუთითებს სურფაქტანტის ხსნარების ნაყარსა და ზედაპირულ თვისებებს შორის ურთიერთობაზე და ხაზს უსვამს ადსორბციისა და მიცელის წარმოქმნის ფენომენების საერთოობას. მართლაც, სურფაქტანტების ჰომოლოგიურ სერიაში, CMC მნიშვნელობა იცვლება დაახლოებით საპირისპიროდ ზედაპირული აქტივობის მიხედვით, ისე რომ მეზობელი ჰომოლოგების CMC თანაფარდობა შეესაბამება Duclos-Traube წესის კოეფიციენტს.

ამ განტოლებიდან ჩანს, რომ ადსორბციის მუშაობა უნდა გაიზარდოს მუდმივი მნიშვნელობით, როდესაც ნახშირწყალბადის ჯაჭვი გაფართოვდება CH2 ჯგუფით. ეს ნიშნავს, რომ დაბალ კონცენტრაციებში, რომლებშიც დაცულია მხოლოდ დუკლო-ტრაუბის წესი, ჯაჭვში ყველა CH ჯგუფი იკავებს ერთსა და იმავე პოზიციას ზედაპირთან მიმართებაში, რაც შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ჯაჭვები ზედაპირის პარალელურია, ე.ი. მასზე. ჩვენ დავუბრუნდებით საკითხს ზედაპირულ ფენაში სურფაქტანტის მოლეკულების ორიენტაციის შესახებ ამ განყოფილებაში.

ანუ G უკუპროპორციულია.ახლა დუკლო-ტრაუბის წესი დაიწერება როგორც

Duclos-Traube წესი, როგორც ზემოთ ჩამოყალიბდა, სრულდება ოთახის ტემპერატურასთან ახლოს ტემპერატურებზე. უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, თანაფარდობა 3.2 მცირდება, მიდრეკილია ერთიანობისკენ, რადგან ტემპერატურის მატებასთან ერთად ზედაპირული აქტივობა მცირდება მოლეკულების დეზორბციის შედეგად და სხვაობა ჰომოლოგების ზედაპირულ აქტივობას შორის მცირდება.

თუმცა, ეს ახსნა ეწინააღმდეგება იმ ფაქტს, რომ Goo-ს მნიშვნელობები გაზომილი ერთსა და იმავე ობიექტებზე შეესაბამება მოლეკულების თავდაყირა და არა მწოლიარე პოზიციას, რის გამოც ისინი თითქმის დამოუკიდებელნი არიან n-ისგან. მოლეკულები ზედაპირზე დევს და მათი სიმკვრივის მატებასთან ერთად თანდათან მატულობს. მაგრამ აშკარაა, რომ ასეთი ინტერპრეტაცია შეუთავსებელია ლანგმუირის იზოთერმის მკაცრ გამოყენებასთან, რომელშიც Goo მიჩნეულია მუდმივ მნიშვნელობად, დამოუკიდებელი ადსორბციული ფენის შევსების ხარისხისაგან.

რამდენად დაცულია დუკლოს-ტრაუბის წესი ცხიმოვანი მჟავების ჰომოლოგიური სერიის შესახებ, ჩანს ცხრილის მონაცემებიდან. V, 4. Duclos-Traube-ის წესი დაცულია არა მარტო ცხიმოვან მჟავებზე, არამედ სხვა ჰომოლოგიურ სერიებზე - სპირტებზე, ამინებზე და სხვ.

დუკლოს-ტრაუბის წესის კიდევ ერთი ფორმულირება არის ის, რომ როდესაც ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვის სიგრძე ექსპონენტურად იზრდება, ზედაპირის აქტივობა ექსპონენციალურად იზრდება. მსგავსი ურთიერთობა უნდა შეინიშნოს მოლეკულის წაგრძელებისას და jA მნიშვნელობისთვის, ვინაიდან საკმარისად დაბალ კონცენტრაციებში ნივთიერებების ზედაპირული აქტივობა სპეციფიკური კაპილარული მუდმივის პროპორციულია.

აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ Duclos-Traube წესი დაცულია მხოლოდ ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების წყალხსნარებზე. არაპოლარულ გამხსნელებში ერთი და იგივე ნივთიერებების ხსნარებისთვის, დუკლოს-ტრაუბის წესი ინვერსიულია, რადგან გაზრდით

პირველი მიახლოებით, ასევე შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ რაც უფრო კარგად ხსნის გარემო ადსორბენტს, მით უფრო უარესია ადსორბცია ამ გარემოში. ეს დებულება არის დუკლოს-ტრაუბის წესის გაუქმების ერთ-ერთი მიზეზი. ასე რომ, როდესაც ცხიმოვანი მჟავის ადსორბცია ხდება ჰიდროფილურ ადსორბენტზე (მაგალითად, სილიციუმის გელი) ნახშირწყალბადის გარემოდან (მაგალითად, ბენზოლიდან), ადსორბცია არ იზრდება მჟავის მოლეკულური წონის მატებასთან ერთად, შემდეგნაირად. Duclos-Traube წესიდან, მაგრამ მცირდება, რადგან უმაღლესი ცხიმოვანი მჟავები უფრო ხსნადია არაპოლარულ გარემოში.

ცხადია, რომ დუკლოს-ტრაუბის წესის ასეთი შეცვლა არ შეიძლება შეინიშნოს გლუვი ზედაპირის მქონე არაფოროვან ადსორბენტებზე.

დუკლო-ტრაუბეს წესი

ხსნადი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების Duclos-Traube წესი სრულდება კონცენტრაციების ფართო სპექტრში, დაწყებული განზავებული ხსნარებიდან და დამთავრებული ზედაპირული ფენების მაქსიმალური გაჯერებით. ამ შემთხვევაში, ტრაუბის კოეფიციენტი შეიძლება გამოისახოს, როგორც კონცენტრაციების თანაფარდობა, რომელიც შეესაბამება ზედაპირის ფენის გაჯერებას.

დუკლო-ტრაუბეს წესს დიდი თეორიული და პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს. ეს მიუთითებს სწორ მიმართულებაზე გრძელი ჯაჭვების მქონე მაღალაქტიური ზედაპირული აქტიური ნივთიერებების სინთეზში.

როგორ არის ჩამოყალიბებული დუკლო-ტრაუბის წესი როგორ შეიძლება დაიწეროს როგორ გამოიყურება ორი მეზობელი ჰომოლოგის ზედაპირული დაძაბულობის იზოთერმები n და n- ნახშირბადის ატომების რაოდენობით -

კავშირი შიშკოვსკის განტოლებაში შემავალ მუდმივებსა და სურფაქტანტის მოლეკულების სტრუქტურას შორის შეიძლება დადგინდეს დუკლოსისა და ტრაუბის მიერ დადგენილი ნიმუშის მითითებით. დუკლოსმა აღმოაჩინა, რომ სურფაქტანტების უნარი, შეამცირონ წყლის ზედაპირული დაძაბულობა ჰომოლოგიურ სერიაში, იზრდება ნახშირბადის ატომების რაოდენობის მატებასთან ერთად. ტრაუბემ შეავსო დუკლოს დაკვირვებები. ამ მკვლევარების მიერ ნაპოვნი ზედაპირული აქტივობისა და ნახშირბადის ატომების რაოდენობას შორის ურთიერთობას ეწოდა დუკლოს-ტრაუბის წესი. ჰომოლოგიურ სერიაში ნახშირბადის ატომების რაოდენობის ზრდა არითმეტიკული პროგრესიით, ზედაპირის აქტივობა ექსპონენტურად იზრდება და მოლეკულის ნახშირწყალბადების ნაწილის ზრდა ერთი CH3 ჯგუფით შეესაბამება ზედაპირული აქტივობის ზრდას დაახლოებით 3-3,5-ჯერ (საშუალოდ 3,2-ჯერ).

Duclos-Traube-ის წესი ყველაზე ზუსტია დაბალ ხსნარში. Ისე

მნიშვნელოვანი დასკვნა გამომდინარეობს Duclos-Traube-ს წესიდან: ფართობი თითო მოლეკულაზე ადსორბციული ფენის მაქსიმალური გაჯერებისას მუდმივი რჩება ერთი ჰომოლოგიური სერიის ფარგლებში.

ალიფატური შექცევადი კონკურენტული ინჰიბიტორები. როგორც ჩანს ნახ. 37, აქტიური ცენტრის აფინურობის ადგილი არ არის ძალიან სპეციფიკური ინჰიბიტორის მოლეკულაში ალიფატური ჯაჭვის სტრუქტურის მიმართ (ალკანოლები). მიუხედავად იმისა, ნორმალურია თუ განშტოებული ალიფატური ჯაჭვი, KOH ალკანოლის შექცევადი შეკავშირების ეფექტურობა აქტიურ ცენტრთან განისაზღვრება K ჯგუფის მთლიანი ჰიდროფობიურობით, კერძოდ, lg i მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს კომპლექსის სიძლიერეს. , იზრდება წრფივად (ერთობასთან ახლოს დახრილობით) ამ ნაერთების 1 R განაწილების ხარისხით წყალსა და სტანდარტულ ორგანულ ფაზას (n-ოქტანოლი) შორის. CHa ჯგუფის წყლიდან აქტიური ცენტრის გარემოში გადაცემის თავისუფალი ენერგიის დაკვირვებული ზრდა არის დაახლოებით -700 კალ/მოლი (2,9 კჯ/მოლი) (ჰომოლოგიური სერიის ქვედა წევრებისთვის). ეს მნიშვნელობა უახლოვდება თავისუფალი ენერგიის ნამატის მნიშვნელობას, რომელიც გამომდინარეობს დუკლო-ტრაუბეს ცნობილი წესიდან კოლოიდურ ქიმიაში და დამახასიათებელია თხევადი CH ჯგუფის წყლისგან წყალში გადასვლის თავისუფალი ენერგიისთვის. (ჰიდროფობიური) საშუალო. ყოველივე ეს შესაძლებელს ხდის ქიმოტრიფსინის აქტიური ცენტრის ჰიდროფობიური რეგიონის განხილვას, როგორც ორგანული გამხსნელის წვეთს, რომელიც მდებარეობს ცილის გლობულის ზედაპირულ ფენაში. ეს წვეთი ან შთანთქავს ჰიდროფობიურ ინჰიბიტორს წყლიდან ინტერფეისზე, ან, გარკვეულწილად გაღრმავებული, მთლიანად ამოიღებს მას. ჰიდროფობიური რეგიონის მიკროსკოპული სტრუქტურის თვალსაზრისით, უფრო სწორი იქნება მიცელის ფრაგმენტად მივიჩნიოთ, თუმცა, ასეთი დეტალები არასაჭირო ჩანს, რადგან ცნობილია, რომ n-ის გადასვლის თავისუფალი ენერგია. ალკანები წყლიდან დოდეცილსულფატის მიცელის მიკროსკოპულ გარემოში მცირედ განსხვავდება იმავე ნაერთების წყლიდან მაკროსკოპულ თხევად არაპოლარულ ფაზაში გათავისუფლების თავისუფალი ენერგიისგან.

ადსორბცია ორგანული ფაზიდან. ამ შემთხვევაში მხოლოდ პოლარული ჯგუფი გადადის მეზობელ (წყლიან) ფაზაში. შესაბამისად, ადსორბციის მუშაობა განისაზღვრება მხოლოდ ორგანულ ფაზასა და წყალში პოლარული ჯგუფების ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ენერგიის სხვაობით, ანუ მათი ენერგეტიკული მდგომარეობის ცვლილებით ორგანული სითხიდან წყალში გადასვლისას. ვინაიდან ნახშირწყალბადის რადიკალები რჩება ორგანულ ფაზაში, PAAUdaO და ორგანული ფაზიდან ადსორბციის მუშაობა არის V0. ამ შემთხვევაში ადსორბციის მუშაობა არ უნდა იყოს დამოკიდებული ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძეზე და არ უნდა იყოს დაცული დუკლოს-ტრაუბის წესი. მართლაც, როგორც ექსპერიმენტული მონაცემები აჩვენებს, ყველა ნორმალური ალკოჰოლი და მჟავა დაახლოებით თანაბრად შეიწოვება პარაფინის ნახშირწყალბადებისგან წყლის საზღვარზე. ეს კარგად არის ილუსტრირებული ნახ. 4 . სიდიადე -

შესაბამისად, რაც უფრო დიდია ნაერთის ზედაპირული აქტივობა, მით უფრო ძლიერია მოლეკულის პოლარული ასიმეტრია გამოხატული. ზედაპირულ აქტივობაზე სურფაქტანტის მოლეკულის არაპოლარული ნაწილის ეფექტი ყველაზე გამოხატულია ჰომოლოგიურ სერიაში (ნახ. 20.1). გ.დუკლოსმა აღმოაჩინა ეს კანონზომიერება, რომელიც შემდეგ უფრო ზუსტად ჩამოაყალიბა პ.ტრაუბემ წესის სახით, რომელსაც ეწოდება დუკლო-ტრაუბის წესი.

p-ის მნიშვნელობას ტრაუბის კოეფიციენტი ეწოდება. დუკლო-ტრაუბეს წესის თეორიული ახსნა მოგვიანებით ი.ლანგმუირმა მისცა. მან გამოთვალა ენერგიის მომატება ორი მეზობელი ჰომოლოგისთვის მათი ნახშირწყალბადების ჯაჭვების წყლიდან ჰაერში გადასვლისას და აღმოაჩინა, რომ სხვაობა, რომელიც შეესაბამება ერთი CH3 ჯგუფის გადასვლის ენერგიას, მუდმივია ჰომოლოგიურ სერიაში და უახლოვდება 3 კჯ/მოლ. . ენერგიის მომატება განპირობებულია იმით, რომ როდესაც არაპოლარული წრე იძულებით გამოდის წყლის გარემოდან ჰაერში, წყლის დიპოლები ერთიანდება და სისტემის გიბსის ენერგია მცირდება. ამავდროულად, გიბსის ენერგია და ზედაპირულად აქტიური ჯაჭვი, რომელიც გადავიდა გარემოში, რომლის მიმართაც მას აქვს მაღალი პოლარობის მიდრეკილება, მცირდება.

სურფაქტანტის ჯაჭვის სიგრძის ეფექტი. ჰომოლოგიურ სერიაში, სურფაქტანტის მოლეკულური წონის მატებასთან ერთად, CMC მნიშვნელობა მცირდება ზედაპირის აქტივობის დაახლოებით უკუპროპორციულად (CMCl 1/0m). მეზობელი ჰომოლოგებისთვის CMC თანაფარდობას აქვს Duclos-Traube წესის კოეფიციენტის მნიშვნელობა (CMC) / (CMC) +1 Р = 3.2.

ლანგმუირმა აჩვენა, რომ დუკლოს-ტრაუბის წესით შეიძლება გამოვთვალოთ ჯგუფური გადაცემის ენერგია - Hj - ხსნარის მოცულობიდან გაზის ფაზაში. მართლაც, b განიხილება ადსორბციული წონასწორობის მუდმივად [გვ. 61 ნაჩვენებია, რომ K-ის ეკვივალენტური მნიშვნელობისთვის მართებულია K = kJ, სტანდარტული რეაქციის იზოთერმის განტოლების შესაბამისად, გვაქვს

იხილეთ გვერდები, სადაც აღნიშნულია ტერმინი Duclos Traube, წესი: Colloidal Chemistry 1982 (1982) - [c.54]

ზედაპირული აქტივობა. ზედაპირულად აქტიური და ზედაპირულად არააქტიური ნივთიერებები. დუკლო-ტრაუბეს წესი.

ზედაპირული აქტივობა, ნივთიერების უნარი ადსორბციის დროს ინტერფეისზე, შეამციროს ზედაპირული დაძაბულობა (ინტერფეისტური დაძაბულობა). ადსორბცია გ in-va და მის მიერ გამოწვეული ზედაპირული დაძაბულობის დაქვეითება დაკავშირებულია კონცენტრაციასთან თან in-va იმ ფაზაში, საიდანაც ნივთიერება ადსორბირებულია ზედაპირულ ზედაპირზე, გიბსის განტოლება (1876): სადაც R-გაზის მუდმივი, თ-აბს. ტემპერატურა (იხ ადსორბცია).წარმოებული ემსახურება ნივთიერების უნარის საზომს, შეამციროს ზედაპირული დაძაბულობა მოცემულ ინტერფეისურ საზღვარზე და ასევე ე.წ. ზედაპირული აქტივობა. აღინიშნება G (ჯ. გიბსის პატივსაცემად), გაზომილი J მ/მოლში (გიბსი).

სურფაქტანტები (სურფაქტანტები), ნივთიერებები, რომელთა ადსორბცია სითხიდან სხვა ფაზასთან (თხევადი, მყარი ან აირისებრი) ინტერფეისზე იწვევს საშუალო. ზედაპირული დაძაბულობის შემცირება (იხ. ზედაპირული აქტივობა). ყველაზე ზოგად და პრაქტიკულ შემთხვევაში, ადსორბირებული სურფაქტანტის მოლეკულებს (იონებს) აქვთ ამფიფილური სტრუქტურა, ანუ ისინი შედგება პოლარული ჯგუფისა და არაპოლარული ნახშირწყალბადის რადიკალისგან (ამფიფილური მოლეკულები). ზედაპირული აქტივობა არაპოლარული ფაზის მიმართ (გაზი, ნახშირწყალბადის სითხე, მყარი სხეულის არაპოლარული ზედაპირი) გააჩნია ნახშირწყალბადის რადიკალს, რომელიც გამოდევნის პოლარული გარემოდან. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების წყალხსნარში ჰაერის საზღვარზე იქმნება ადსორბციული მონომოლეკულური ფენა ნახშირწყალბადის რადიკალებით, რომლებიც ორიენტირებულია ჰაერზე. როდესაც ის გაჯერდება, ზედაპირულ ფენაში კონდენსირებული სურფაქტანტის მოლეკულები (იონები) განლაგებულია ზედაპირის პერპენდიკულარულად (ნორმალური ორიენტაცია).

ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების კონცენტრაცია ადსორბციულ ფენაში რამდენიმე ბრძანებით აღემატება სითხის დიდ ნაწილს, ამიტომ, წყალში უმნიშვნელოდ მცირე შემცველობის შემთხვევაშიც კი (წონის 0,01-0,1%), ზედაპირულ აქტანტებს შეუძლიათ შეამცირონ წყლის ზედაპირული დაძაბულობა საზღვარი ჰაერით 72.8-დან 10-3-დან 25-მდე 10 -3 ჯ/მ 2-მდე, ე.ი. ნახშირწყალბადის სითხეების თითქმის ზედაპირულ დაძაბულობამდე. მსგავსი ფენომენი ხდება სურფაქტანტის წყალხსნარსა და ნახშირწყალბადის სითხეს შორის ინტერფეისზე, რაც ქმნის ემულსიების წარმოქმნის წინაპირობებს.

ხსნარში ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მდგომარეობიდან გამომდინარე, პირობითად განასხვავებენ ჭეშმარიტად ხსნად (მოლეკულურად დისპერსიულ) და კოლოიდურ სურფაქტანტებს. ასეთი დაყოფის პირობითობა არის ის, რომ ერთი და იგივე სურფაქტანტი შეიძლება მიეკუთვნებოდეს ორივე ჯგუფს, პირობებისა და ქიმ. გამხსნელის ბუნება (პოლარულობა). ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ორივე ჯგუფი ადსორბირებულია ფაზის საზღვრებში, ანუ ისინი ავლენენ ზედაპირულ აქტივობას ხსნარებში, ხოლო მხოლოდ კოლოიდური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ავლენენ კოლოიდური (მიცელარული) ფაზის ფორმირებასთან დაკავშირებულ ნაყარ თვისებებს. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ეს ჯგუფები განსხვავდებიან განზომილებიანი რაოდენობის მნიშვნელობით, რომელსაც ე.წ. ჰიდროფილურ-ლიპოფილური ბალანსი (HLB) და განისაზღვრება თანაფარდობით:

დუკლო-ტრაუბეს წესი- ორგანული ნივთიერებების წყალხსნარის ზედაპირული აქტივობის დამაკავშირებელი დამოკიდებულება მის მოლეკულაში ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძესთან. ამ წესის მიხედვით, ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძის ერთი СΗ 2 ჯგუფით გაზრდისას ნივთიერების ზედაპირული აქტივობა იზრდება საშუალოდ 3,2-ჯერ.ზედაპირული აქტივობა დამოკიდებულია სურფაქტანტის მოლეკულების სტრუქტურაზე; ეს უკანასკნელი ჩვეულებრივ შედგება პოლარული ნაწილისგან (ჯგუფები დიდი დიპოლური მომენტით) და არაპოლარული ნაწილისგან (ალიფატური ან არომატული რადიკალები). ორგანული ნივთიერებების ჰომოლოგიური სერიის საზღვრებში, კონცენტრაცია, რომელიც საჭიროა წყალხსნარის ზედაპირული დაძაბულობის გარკვეულ დონეზე შესამცირებლად, მცირდება 3-3,5 ფაქტორით, ნახშირბადის რადიკალის ზრდით ერთი -СΗ 2 -ჯგუფით.

წესი ჩამოაყალიბა ი.ტრაუბემ (გერმანმა) რუსმა. 1891 წელს მისი ექსპერიმენტების შედეგად ჩაატარა წყალში მრავალი ნივთიერების (კარბოქსილის მჟავები, ეთერები, სპირტები, კეტონები) ხსნარებზე. ე. დუკლოს წინა კვლევები, თუმცა ისინი სულისკვეთებით ახლოს იყვნენ ტრაუბეს ნაწარმოებებთან, არ გვთავაზობდა კონცენტრაციის რაიმე მკაფიო დამოკიდებულებას, ამიტომ, უცხოურ ლიტერატურაში, წესი მხოლოდ ტრაუბეს სახელს ატარებს. . ტრაუბის წესის თერმოდინამიკური ინტერპრეტაცია 1917 წელს ი.ლანგმუირმა მისცა.

დუკლო-ტრაუბეს წესი

დიდი ინგლისურ-რუსული და რუსულ-ინგლისური ლექსიკონი. 2001 წ.

დუკლო-ტრაუბეს წესი- დუკლოს ტრაუბეს წესი: ერთი ჰომოლოგიური სერიის ნივთიერებების ნახშირბადის ჯაჭვის სიგრძის გაზრდით, ადსორბცია არაპოლარულ ადსორბენტზე პოლარული გამხსნელიდან იზრდება დაახლოებით 3-ჯერ ნახშირწყალბადის ჯაჭვის ზრდით ერთი მეთილენის ჯგუფის CH2-ით. ... ... ქიმიური ტერმინები

დუკლოს წესი- ტრაუბის დამოკიდებულება, რომელიც აკავშირებს ორგანული ნივთიერებების წყალხსნარის ზედაპირულ აქტივობას მის მოლეკულაში ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძესთან. ამ წესის მიხედვით, ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძის ერთი ჯგუფის გაზრდით ... ... ვიკიპედია

ზოგადი ქიმია: სახელმძღვანელო. ა.ვ.ჟოლნინი; რედ. ვ.ა.პოპკოვა, ა.ვ.ჟოლნინა. . 2012 წელი.

ნახეთ, რა არის „დუკლოს-ტრაუბის წესი“ სხვა ლექსიკონებში:

ზედაპირული წნევა- (ბრტყელი წნევა, ორგანზომილებიანი წნევა), ძალა, რომელიც მოქმედებს სუფთა სითხის ზედაპირის ინტერფეისის (ბარიერის) სიგრძის ერთეულზე და იმავე სითხის ზედაპირზე, რომელიც დაფარულია ადსორბციით. სურფაქტანტის ფენა. P. d. მიმართულია გვერდზე ... ... ფიზიკური ენციკლოპედია

Მედიცინა- I Medicine Medicine არის მეცნიერული ცოდნისა და პრაქტიკის სისტემა, რომელიც მიზნად ისახავს ჯანმრთელობის განმტკიცებას და შენარჩუნებას, ადამიანების სიცოცხლის გახანგრძლივებას და ადამიანის დაავადებების პროფილაქტიკას და მკურნალობას. ამ ამოცანების შესასრულებლად მ. სწავლობს სტრუქტურას და ... ... სამედიცინო ენციკლოპედიას

იმუნიტეტი- იმუნური. შინაარსი: ისტორია და თანამედროვეობა. ი-ს მოძღვრების მდგომარეობა. 267 I. როგორც ადაპტაციის ფენომენი. 283 I. ადგილობრივი. 285 I. ცხოველურ შხამებს. 289 I. პროტოზოინით. და სპიროქეტა, ინფექციები. 291 I. to ... ... დიდი სამედიცინო ენციკლოპედია

ტრაუბე-დუკლოს წესი;

როგორც უკვე აღინიშნა, ზედაპირულად აქტიური მოლეკულები, რომლებსაც შეუძლიათ ადსორბირება ხსნარ-არის ინტერფეისზე, უნდა იყოს ამფიფილური; აქვს პოლარული და არაპოლარული ნაწილები.

დუკლოსმა და შემდეგ ტრაუბემ, გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავების ჰომოლოგიური სერიის წყალხსნარების ზედაპირული დაძაბულობის შესწავლისას აღმოაჩინეს, რომ ამ ნივთიერებების ზედაპირული აქტივობა (-) ხსნარ-ჰაერის ინტერფეისზე რაც უფრო დიდია, რაც უფრო გრძელია ნახშირწყალბადის რადიკალი. , და საშუალოდ ის იზრდება 3–3 .5-ჯერ თითოეული ჯგუფისთვის -CH 2 -. ამ მნიშვნელოვან ნიმუშს ე.წ ტრაუბე-დუკლოს წესები.

ტრაუბეს წესი — დუკლოგლაზიტი:

ნორმალური ცხიმოვანი მონობაზური მჟავების ჰომოლოგიურ სერიაში მათი ზედაპირული აქტივობა (-) წყალთან მიმართებაში მკვეთრად იზრდება 3-3,5-ჯერ თითოეული ჯგუფისთვის -CH 2 - თანაბარი მოლური კონცენტრაციით.

ტრაუბის წესის კიდევ ერთი ფორმულირება — დუკლოსი: „როდესაც ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვის სიგრძე ექსპონენტურად იზრდება, ზედაპირის აქტივობა ექსპონენტურად იზრდება“. ტრაუბეს წესი — დუკლოსი კარგად არის ილუსტრირებული სურათზე 18.1.

როგორც ნახატიდან ჩანს, რაც უფრო მაღალია ნივთიერება ჰომოლოგიურ სერიაში, მით უფრო აქვეითებს წყლის ზედაპირულ დაძაბულობას მოცემულ კონცენტრაციაზე.

ტრაუბის წესით დადგენილი დამოკიდებულების მიზეზი — დუკლოსი, მდგომარეობს იმაში, რომ რადიკალის სიგრძის მატებასთან ერთად მცირდება ცხიმოვანი მჟავის ხსნადობა და იზრდება მისი მოლეკულების მოცულობიდან ზედაპირულ შრეში გადაადგილების ტენდენცია. დადგენილია ტრაუბის წესი — დუკლოსი შეიმჩნევა არა მარტო ცხიმოვან მჟავებზე, არამედ სხვა ჰომოლოგიურ სერიებზეც - სპირტებზე, ამინებზე და ა.შ.

ბრინჯი. 18.1 ტრაუბეს წესი — დუკლო:

1- ძმარმჟავა, 2- პროპიონის მჟავა, 3- ბუტირის მჟავა, 4- ვალერინის მჟავა.

1) მხოლოდ დაბალ კონცენტრაციებში, როდესაც მნიშვნელობა - - მაქსიმალურია;

2) ოთახის ტემპერატურასთან ახლოს ტემპერატურისთვის. მაღალ ტემპერატურაზე 3-3,5 ფაქტორი მცირდება და მიდრეკილია ერთიანობისკენ. ტემპერატურის მატება ხელს უწყობს მოლეკულების დეზორბციას და შესაბამისად მცირდება მათი ზედაპირული აქტივობა (სხვაობა ჰომოლოგების ზედაპირულ აქტივობას შორის გათლილი ხდება);

3) მხოლოდ წყალხსნარებისთვის. სურფაქტანტი.

ამერიკელმა ფიზიკოსმა ლანგმუირმა აღმოაჩინა, რომ ტრაუბის წესი მოქმედებს მხოლოდ ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მცირე კონცენტრაციისთვის ხსნარში, რომელსაც აქვს ადსორბირებული მოლეკულების თავისუფალი განლაგება ზედაპირზე (ნახ. 18.6).

ბრინჯი. 18.6 ადსორბირებული მოლეკულების მდებარეობა ინტერფეისზე:

ა – დაბალ კონცენტრაციებში; ბ - საშუალო კონცენტრაციებში;

გ - გაჯერებულ ფენაში მაქსიმალური ადსორბციით

დუკლაუ-ტრაუბის წესი

გიბსის განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ ადსორბციის დროს ნივთიერების ქცევის მახასიათებელია წარმოებულის მნიშვნელობა, მაგრამ მისი მნიშვნელობა იცვლება კონცენტრაციის ცვლილებით (იხ. ნახ. 3.2). ამ სიდიდის დამახასიათებელი მუდმივის ფორმის მისაცემად, აღებულია მისი შემზღუდველი მნიშვნელობა (c 0-ზე). P. A. Rebinder (1924) უწოდა ამ მნიშვნელობას ზედაპირული აქტივობა g:

[g] = ჯ – მ 3 / მ 2 -მოლი \u003d ჯ – მ / მოლი ან N-m 2 / მოლი.

რაც უფრო მცირდება ზედაპირული დაძაბულობა ადსორბირებული ნივთიერების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, მით უფრო დიდია ამ ნივთიერების ზედაპირული აქტივობა და მით მეტია მისი გიბსის ადსორბცია.

ზედაპირული აქტივობა გრაფიკულად შეიძლება განისაზღვროს, როგორც მრუდის =f(c) ტანგენტის ტანგენტის უარყოფითი მნიშვნელობა y-ღერძთან მისი გადაკვეთის ადგილზე.

ამრიგად, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებისთვის: g > 0; 0. TID-ებისთვის: g 0, Г i

ეს ასევე ხსნის საქაროზას უმოქმედობას, რომლის მოლეკულას, არაპოლარული ნახშირწყალბადის ჩონჩხთან ერთად, აქვს მრავალი პოლარული ჯგუფი, ამიტომ მოლეკულას აქვს პოლარული და არაპოლარული ნაწილების ბალანსი.

2. ჰომოლოგიურ სერიაში ზედაპირული აქტივობის ცვლილების მკაფიო ნიმუშებია (გ): ის იზრდება ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძის მატებასთან ერთად.

ადსორბცია - ერთი ნივთიერების სპონტანური დაგროვების ფენომენი მეორის ზედაპირზე. ნივთიერება, რომელიც ადსორბირებულია ე.წ ადსორბენტი;ნივთიერება, რომლის ზედაპირზე ხდება ადსორბცია ადსორბენტი.

ადსორბცია სითხეების ზედაპირზე

სითხეებში გახსნილი ნივთიერებების ნაწილაკები შეიძლება შეიწოვება სითხეების ზედაპირზე. ადსორბცია თან ახლავს დაშლის პროცესს, რაც გავლენას ახდენს გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკების განაწილებაზე გამხსნელის ზედაპირულ ფენებსა და მის შიდა მოცულობას შორის.

თხევადი ზედაპირზე ადსორბცია შეიძლება გამოითვალოს გიბსის განტოლების გამოყენებით:

G - სპეციფიკური ადსორბციის მნიშვნელობა, მოლ/მ 2;

C - მოლური კონცენტრაცია, მოლ / მ 3;

dσ - ზედაპირული დაჭიმვის ცვლილება ΔС კონცენტრაციის ცვლილების შესაბამისი;

ზედაპირული აქტივობა.

თუ ნივთიერების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად ზედაპირული დაძაბულობა მცირდება Δ σ< 0, то его адсорбция Г считается положительной (Г >0). ეს ნიშნავს, რომ ნივთიერების კონცენტრაცია ზედაპირულ ფენაში უფრო მეტია, ვიდრე ხსნარის მოცულობაში.

თუ ნივთიერების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად ზედაპირული დაძაბულობა ფაზის საზღვარზე იზრდება Δ σ > 0, მაშინ ადსორბცია ითვლება უარყოფით Г.< 0, это означает, что концентрация вещества в объеме раствора больше, чем в поверхностном слое.

სურფაქტანტის ადსორბცია

სურფაქტანტები ბუნებით დიფილური ნივთიერებებია, მათ აქვთ პოლარული (ჰიდროფილური) და არაპოლარული (ჰიდროფობიური) ნაწილები.

მაგალითად, საპონი: C 17 H 35 COONa

არაპოლარული სიმბოლო პოლარული სიმბოლო

ნაწილების ნაწილები

სურფაქტანტები დადებითად შთანთქმის ნივთიერებებია, ესენია: ცხიმები, ცხიმოვანი მჟავები, კეტონები, ალკოჰოლები, ქოლესტერინი, საპნები და სხვა ორგანული ნაერთები. როდესაც ასეთი ნივთიერებები იხსნება წყალში, ხდება დადებითი ადსორბცია, რასაც თან ახლავს ნივთიერების დაგროვება ზედაპირულ ფენაში. ამ ნივთიერებების მოლეკულების ზედაპირზე გათავისუფლების პროცესი ძალიან სასარგებლოა, რადგან. იწვევს ზედაპირული დაძაბულობის შემცირებას ინტერფეისზე. სურფაქტანტის ადსორბციის სქემა:

ნივთიერების უნარს, შეამციროს ზედაპირული დაძაბულობა ინტერფეისზე, ეწოდება ზედაპირული აქტივობა.

დუკლო-ტრაუბეს წესი

სურფაქტანტების - ორგანული ნაერთების იგივე ჰომოლოგიური სერიის წევრების ზედაპირული აქტივობის მნიშვნელობა დამოკიდებულია ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძეზე: სურფაქტანტის გახანგრძლივება ერთი ჯგუფით -CH 2 - ზრდის ნივთიერების ზედაპირულ აქტივობას 3-3,5-ჯერ. .

განვიხილოთ დუკლოს-ტრაუბის წესი ალკოჰოლების ჰომოლოგიური სერიის ოთხი წარმომადგენლის მაგალითის გამოყენებით.

ზედაპირის დაძაბულობის იზოთერმი:

PIAV ადსორბცია

პოლარულ წყალთან მიმართებაში ასეთი ნივთიერებებია ელექტროლიტები: არაორგანული მჟავები, მარილები, ტუტეები. ამ ნივთიერებების დაშლა ზრდის ზედაპირულ დაძაბულობას, ამიტომ ზედაპირული ფენიდან ადსორბენტში გადაინაცვლებს ზედაპირული ფენა. ასეთ ადსორბციას ნეგატიური ეწოდება. მაგალითად: წყალში KS1-ის დაშლას თან ახლავს მარილის დაშლა, რასაც მოჰყვება მიღებული იონების დატენიანება.

PIAV ადსორბციის სქემა.

ფაზის ზედაპირის ფენის სტრუქტურის მახასიათებლები.

შუალედური ფაზა, რომელიც შეიცავს ერთ ან მეტ მოლეკულურ ფენას

თავისებურებები:

- სუფთა ნივთიერების მოცულობის შიგნით, მოლეკულური ურთიერთქმედების ყველა ძალა დაბალანსებულია

- ზედაპირულ მოლეკულებზე მოქმედი ყველა ძალის შედეგი მიმართულია სითხის შიგნით

- ზედაპირული ფენომენი უმნიშვნელოა, თუ თანაფარდობა სხეულის მასასა და ზედაპირს შორის არის სხეულის მასის სასარგებლოდ.

- ზედაპირული ფენომენი მნიშვნელობას იძენს მაშინ, როდესაც ნივთიერება იმყოფება ფრაგმენტულ მდგომარეობაში ან ყველაზე თხელი ფენის (ფილმის) სახით.

1 სმ 3 ისარი 10 -7, S = 6000 მ 2

1 მმ სისხლის ისარი 4 - 5 მილიონი ერითროციტი; 1ლ ისარი> 30 მლრ უჯრედი, S = 1000 მ 2

S ალვეოლი = 800 -1000 მ 2; S ღვიძლის კაპილარები = 600 მ 2

გიბსის ზედაპირის ენერგია

σ– ზედაპირული დაძაბულობა

გიბსის ენერგიის შემცირება:

ზედაპირის შემცირებით (უხეში ნაწილაკები)

ზედაპირული დაძაბულობის შემცირებით (სორბცია)

403)ზედაპირული დაძაბულობა

შესრულებული სამუშაო ზედაპირის ერთეულის შესაქმნელად

ერთეული J/m 2

ძალა, რომელიც მოქმედებს სითხის ზედაპირს შემოსაზღვრული ხაზის სიგრძის ერთეულზე და მიმართულია ამ ზედაპირის შემცირების მიმართულებით

ერთეულები N/m2

ზედაპირული დაძაბულობის დამოკიდებულება ნივთიერებების ბუნებაზე, ტემპერატურასა და წნევაზე.

სითხეების ზედაპირული დაძაბულობა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად და ნულდება კრიტიკულ ტემპერატურასთან ახლოს. წნევის მატებასთან ერთად, თხევადი აირის ინტერფეისზე ზედაპირული დაძაბულობა მცირდება, რადგან გაზის ფაზაში მოლეკულების კონცენტრაცია იზრდება და ძალა მცირდება. გახსნილ ნივთიერებებს შეუძლიათ გაზარდონ, შემცირდეს და პრაქტიკულად იმოქმედონ სითხეების პრაქტიკულ დაძაბულობაზე. სითხე-თხევადი ინტერფეისის ზედაპირული დაძაბულობა დამოკიდებულია მიმდებარე ფაზების ბუნებაზე. რაც უფრო დიდია, მით უფრო მცირეა მოლეკულური ურთიერთქმედების ძალა განსხვავებულ მოლეკულებს შორის.

სითხის ზედაპირული დაძაბულობის გაზომვის მეთოდები.

სითხის ზედაპირიდან ბეჭდის მოწყვეტის მეთოდი

კაპილარიდან გამომავალი საცდელი სითხის გარკვეული მოცულობის წვეთების რაოდენობის დათვლის მეთოდი (სტალაგმომეტრიული)

სითხეში ჩაძირული კაპილარიდან ჰაერის ბუშტის მოსაცილებლად საჭირო წნევის განსაზღვრის მეთოდი (რებინდერის მეთოდი)

სითხის აწევის სიმაღლის გაზომვის მეთოდი კაპილარში, რომლის კედლები კარგად არის დატენიანებული.

გახსნილი ნივთიერების განაწილება ზედაპირულ ფენასა და ფაზის მოცულობას შორის.

თეორიულად შესაძლებელია წარმოვიდგინოთ გახსნილი ნივთიერების განაწილების სამი შემთხვევა ზედაპირულ ფენასა და ფაზის მოცულობას შორის: 1) გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაცია ზედაპირულ ფენაში მეტია, ვიდრე ფაზის მოცულობაში. ) გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაცია ზედაპირულ ფენაში ნაკლებია ვიდრე ფაზების მოცულობაში 3) გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაცია ზედა ფენაში იგივეა რაც ფაზების მოცულობაში.

გახსნილი ნივთიერებების კლასიფიკაცია სითხის (წყლის) ზედაპირულ დაძაბულობაზე მათი გავლენის მიხედვით.

კლასიფიკაცია 1) იხსნება ქვედა დაძაბულობის p-la. ალკოჰოლი, თქვენ 2) გახსნილი შემცველობა ოდნავ ზრდის ნატრიუმის შემცველობას. Inorg to-you, ფუძეები, მარილები. საქაროზა.

გიბსის განტოლება გახსნილი ნივთიერებების ადსორბციის დასახასიათებლად. განტოლების ანალიზი.

Г=-(C/RT)*(∆σ/∆C). G- ადსორბციის მნიშვნელობა ხსნარის ზედაპირზე. ∆σ/∆C-pov აქტივობა in-va ანალიზი: ∆σ/∆C=0, Г=0. ეს არის NVD. ∆σ/∆C>0, Г<0-поверхностно инактивные в-ва. ∆σ/∆C<0, Г>0-სურფაქტანტი.

სურფაქტანტების მოლეკულური სტრუქტურა და თვისებები.

sv-va: შეზღუდული ხსნადობა

აქვს უფრო დაბალი ზედაპირული დაძაბულობა, ვიდრე სითხეები

მკვეთრად იცვლება სითხის ზედაპირის თვისებები

სტრუქტურა: ამფიფილური - მოლეკულის სხვადასხვა ნაწილს ახასიათებს განსხვავებული დამოკიდებულება გამხსნელთან

ჰიდროფობიური თვისებები: ნახშირწყალბადის რადიკალი

ჰიდროფილური თვისებები: OH, NH 2, SO 3 H

სურფაქტანტების კლასიფიკაცია, მაგალითები.

მოლეკულური ან არაიონური - სპირტები, ნაღველი, ცილები

იონური ანიონური - საპნები, სულფონის მჟავები და მათი მარილები, კარბოქსილის მჟავები

იონური კათიონური - ორგანული აზოტის შემცველი ფუძეები და მათი მარილები

სურფაქტანტების ბუნების გავლენა მათ ზედაპირულ აქტივობაზე. დუკლო-ტრაუბეს წესი.

ჯაჭვის გახანგრძლივება რადიკალით - CH 2 - ზრდის ცხიმოვანი მჟავების შეწოვის უნარს 3,2-ჯერ.

გამოიყენება მხოლოდ განზავებული ხსნარებისთვის და ოთახის ტემპერატურასთან ახლოს, რადგან დეზორბცია იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად

წაიკითხეთ: ანემიები, რომლებიც ვითარდება გლობინის დნმ-ის სინთეზის დარღვევის შედეგად, როგორც წესი, არის ჰიპერქრომული მაკროციტური ჰემატოპოეზის მეგალობლასტური ტიპის. დამატებითი ანალიზი. მოგების მაქსიმიზაციის წესი ინკრემენტული ანალიზისთვის. როგორც წესი, ფილტვის შეშუპება ძალიან სწრაფად ვითარდება. ამასთან დაკავშირებით, ის სავსეა ზოგადი მწვავე ჰიპოქსიით და CBS-ის მნიშვნელოვანი დარღვევებით. ხსნარების კოაგულაცია ელექტროლიტების მიერ. კოაგულაციის ბარიერი; კოაგულაციური ელექტროლიტის კრიტიკული კონცენტრაციის დამოკიდებულება კოაგულაციის იონის მუხტზე (შულზე-ჰარდის წესი). ნივთიერებების ზედაპირული აქტივობა, მისი ფიზიკური მნიშვნელობა. დუკლო-ტრაუბეს წესი. Ექსპერიმენტი. სურფაქტანტის აქტივობის დონის განსაზღვრა.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების (სურფაქტანტების) მოლეკულები, რომლებსაც შეუძლიათ ადსორბირება ხსნარი-აირის ინტერფეისზე, უნდა იყოს ამფიფილური, ანუ ჰქონდეს პოლარული და არაპოლარული ნაწილები.

სურფაქტანტის მოლეკულების პოლარული ნაწილი შეიძლება იყოს ჯგუფები საკმარისად დიდი დიპოლური მომენტით: -СООН, - ОН, -NH 2, - SH, -CN, -NO 2 .-СNS,

CHO, -SO 3 N.

სურფაქტანტის მოლეკულის არაპოლარული ნაწილი, როგორც წესი, არის ალიფატური ან არომატული რადიკალები. ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძე ძლიერ გავლენას ახდენს მოლეკულის ზედაპირულ აქტივობაზე.

დუკლოსმა და შემდეგ ტრაუბემ, გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავების ჰომოლოგიური სერიის წყალხსნარების ზედაპირული დაძაბულობის შესწავლისას დაადგინეს, რომ ამ ნივთიერებების ზედაპირული აქტივობა ხსნარ-ჰაერის ინტერფეისზე უფრო დიდია, რაც უფრო გრძელია ნახშირწყალბადის რადიკალი. უფრო მეტიც, როდესაც ნახშირწყალბადის რადიკალი გაფართოვდება ერთი - CH 2 - ჯგუფით, ზედაპირული აქტივობა იზრდება 3-3,5-ჯერ (საშუალოდ 3,2-ჯერ). ეს პოზიცია ცნობილი გახდა, როგორც დუკლო-ტრაუბეს წესი .

მისი კიდევ ერთი ფორმულირებაიშლება შემდეგზე: ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვის ექსპონენტურად ზრდისას, ზედაპირის აქტივობა ექსპონენტურად იზრდება.

რა არის ასეთი დამოკიდებულების მიზეზი (ფიზიკური მნიშვნელობა), რომელიც დაადგინა ჯერ დუკლოსმა, შემდეგ კი, უფრო ზოგადი სახით, ტრაუბემ? ეს მდგომარეობს იმაში, რომ ჯაჭვის სიგრძის მატებასთან ერთად მცირდება ცხიმოვანი მჟავის ხსნადობა და, შესაბამისად, იზრდება მისი მოლეკულების ტენდენცია მოცულობიდან ზედაპირულ ფენაში გადაადგილებისკენ. მაგალითად, ბუტირის მჟავა წყალთან ყველა თვალსაზრისით ერევა, ვალერინის მჟავა იძლევა მხოლოდ 4%-იან ხსნარს, ყველა სხვა ცხიმოვანი მჟავა, უფრო მაღალი მოლეკულური მასით, წყალში კიდევ უფრო ნაკლებად ხსნადია.

Duclos-Traube-ის წესი, როგორც მოგვიანებით გაირკვა, დაცულია არა მხოლოდ ცხიმოვან მჟავებზე, არამედ სხვა სურფაქტანტებზე, რომლებიც ქმნიან ჰომოლოგიურ სერიას, ალკოჰოლებს, ამინებს და ა.შ. მისი თეორიული (თერმოდინამიკური) დასაბუთება მოგვცა ლანგმუირმა.

როდესაც სურფაქტანტი წყალში შეჰყავთ, პრაქტიკულად არაჰიდრატირებული ნახშირწყალბადის ჯაჭვები აშორებს წყლის მოლეკულებს და აერთიანებს მის სტრუქტურაში. ამის მისაღწევად საჭიროა მუშაობა მოლეკულური ძალების წინააღმდეგ, რადგან წყლის მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედება გაცილებით დიდია, ვიდრე წყლის მოლეკულებსა და ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მოლეკულებს შორის. საპირისპირო პროცესი - სურფაქტანტის მოლეკულების გათავისუფლება ზედაპირულ ზედაპირზე ნახშირწყალბადების ჯაჭვების ორიენტირებით გაზის არაპოლარულ ფაზაში - ხდება სპონტანურად სისტემის გიბსის ენერგიის შემცირებით და მუშაობის "მომატებით". ადსორბცია. რაც უფრო გრძელია ნახშირწყალბადის რადიკალი, მით მეტია წყლის მოლეკულების რაოდენობა, რომელიც გამოყოფს მას და მით მეტია ზედაპირული მოქმედების მოლეკულების ზედაპირზე გამოსვლის ტენდენცია, ე.ი. რაც უფრო დიდია მათი ადსორბცია და ადსორბციის სამუშაო. ადსორბციის მუშაობა, როდესაც ჯაჭვი გაფართოვდება ერთი რგოლით - CH 2 - იზრდება იგივე მნიშვნელობით, რაც იწვევს ადსორბციის წონასწორობის მუდმივობის (ადსორბციის კოეფიციენტი K) ზრდას იმავე რაოდენობის ჯერ (3,2-ჯერ 20 ° C ტემპერატურაზე). ) . ეს, თავის მხრივ, იწვევს ზედაპირული აქტივობის ზრდას ~ 3,2-ჯერ.

აღსანიშნავია, რომ ამ ფორმულირებით Duclos-Traube-ის წესი დაცულია მხოლოდ წყალხსნარებისთვის და ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისთვის.

არაპოლარულ გამხსნელებში ერთი და იგივე ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ხსნარებისთვის, Duclos-Traube-ის წესი შებრუნებულია: ნახშირწყალბადის რადიკალის სიგრძის მატებასთან ერთად, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ხსნადობა იზრდება და ისინი ზედაპირული ფენიდან ხსნარში გადადიან.

მაღალ ტემპერატურაზე, საშუალო ფაქტორი 3,2 მცირდება, მიდრეკილია ლიმიტის ერთიანობაზე: ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ზედაპირული აქტივობა მცირდება მოლეკულური დეზორბციის შედეგად და სხვაობა ჰომოლოგიური სერიის წევრთა ზედაპირულ აქტივობას შორის მცირდება. .

მის მოლეკულაში. ამ წესის მიხედვით, ნახშირწყალბადის რადიკალის ერთი СΗ 2 ჯგუფის სიგრძის გაზრდით, ნივთიერების ზედაპირული აქტივობა საშუალოდ 3,2-ჯერ იზრდება.

ზედაპირული აქტივობა დამოკიდებულია სურფაქტანტის მოლეკულების სტრუქტურაზე; ეს უკანასკნელი ჩვეულებრივ შედგება პოლარული ნაწილისგან (ჯგუფები დიდი დიპოლური მომენტით) და არაპოლარული ნაწილისგან (ალიფატური ან არომატული რადიკალები). ორგანული ნივთიერებების ჰომოლოგიური სერიის საზღვრებში, კონცენტრაცია, რომელიც საჭიროა წყალხსნარის ზედაპირული დაძაბულობის გარკვეულ დონეზე შესამცირებლად, მცირდება 3-3,5-ჯერ, ნახშირბადის რადიკალის ერთი -СΗ 2 - ჯგუფის გაზრდით.

წესი ჩამოაყალიბა ი.ტრაუბემ (გერმანული)რუსული 1891 წელს მისი ექსპერიმენტების შედეგად ჩაატარა წყალში მრავალი ნივთიერების (კარბოქსილის მჟავები, ეთერები, სპირტები, კეტონები) ხსნარებზე. ე. დუკლოს წინა კვლევები, თუმცა ისინი სულისკვეთებით ახლოს იყვნენ ტრაუბეს ნაწარმოებებთან, არ გვთავაზობდა კონცენტრაციის რაიმე მკაფიო დამოკიდებულებას, ამიტომ, უცხოურ ლიტერატურაში, წესი მხოლოდ ტრაუბეს სახელს ატარებს. . ტრაუბის წესის თერმოდინამიკური ინტერპრეტაცია 1917 წელს ი.ლანგმუირმა მისცა.

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წ.

ნახეთ, რა არის „დუკლოს წესი“ სხვა ლექსიკონებში:

დუკლო-ტრაუბეს წესი- დუკლოს ტრაუბეს წესი: ერთი ჰომოლოგიური სერიის ნივთიერებების ნახშირბადის ჯაჭვის სიგრძის გაზრდით, ადსორბცია არაპოლარულ ადსორბენტზე პოლარული გამხსნელიდან იზრდება დაახლოებით 3-ჯერ ნახშირწყალბადის ჯაჭვის ზრდით ერთი მეთილენის ჯგუფის CH2-ით. ... ... ქიმიური ტერმინები

- (ბრტყელი წნევა, ორგანზომილებიანი წნევა), ძალა, რომელიც მოქმედებს სუფთა სითხის ზედაპირის ინტერფეისის (ბარიერის) სიგრძის ერთეულზე და იმავე სითხის ზედაპირზე, რომელიც დაფარულია ადსორბციით. სურფაქტანტის ფენა. P. d. მიმართულია გვერდზე ... ... ფიზიკური ენციკლოპედია

- (საფრანგეთი) საფრანგეთის რესპუბლიკა (République Française). I. ზოგადი ინფორმაცია F. სახელმწიფო დასავლეთ ევროპაში. ჩრდილოეთით ფ. დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

იმუნიტეტი- იმუნური. შინაარსი: ისტორია და თანამედროვეობა. ი-ს მოძღვრების მდგომარეობა. 267 I. როგორც ადაპტაციის ფენომენი ........ 283 I. ადგილობრივი .................. 285 I. ცხოველურ შხამებზე ...... ........ 289 I. პროტოზოინით. და სპიროქეტა, ინფექციები. 291 I.-მდე……

- (საფრანგეთი) სახელმწიფო დასავლეთში. ევროპა. ფართობი 551 601 კმ2. Ჩვენ. 52 300 ათასი ადამიანი (1974 წლის 1 იანვრიდან). მოსახლეობის წმინდა 90% ფრანგია. დედაქალაქი არის პარიზი. მორწმუნეთა დიდი უმრავლესობა კათოლიკეა. 1958 წლის კონსტიტუციით მეტროპოლიის გარდა ფ.-ში შედის: ... ...

გვარი. მოსკოვში 3 აპრილს. 1745 წ., გარდაიცვალა პეტერბურგში 1 დეკემბერს. 1792. ფონვიზინების გვარის გენეალოგიური ნუსხა იწყება პეტრე ვოლოდიმეროვის სახელით, სახელწოდებით ბარონი. ”დიდი სუვერენული მეფის და დიდი ჰერცოგის იოანე ვასილიევიჩის სამეფოში, ყველა ... ... დიდი ბიოგრაფიული ენციკლოპედია

- (FKP) მთავარი. დეკემბერში 1920 წელს საფრანგეთის სოციალისტური პარტიის (SFIO) კონგრესზე ქალაქ ტურში რევოლუციონერი. ამ ყრილობის უმრავლესობით, რომელმაც გადაწყვიტა კომინტერნთან გაწევრიანება. 1921 წლის მაისში, ადმინისტრაციულ ყრილობაზე, მან მიიღო სახელი. ფრანგი კომუნისტი. ტვირთი. AT… საბჭოთა ისტორიული ენციკლოპედია

- (ისტორიიდან (იხ.) და ბერძნული გრაპო ვწერ, ისტორიის პირდაპირი აღწერილობა) 1) ისტ. მეცნიერება, რომელიც ადამიანთა საზოგადოების თვითშემეცნების ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი ფორმაა. ი.ნაზ. ასევე კვლევების კრებული კონკრეტულ თემაზე ან ისტორიულ ... ... საბჭოთა ისტორიული ენციკლოპედია

I მედიცინა მედიცინა არის მეცნიერული ცოდნისა და პრაქტიკის სისტემა, რომელიც მიზნად ისახავს ჯანმრთელობის განმტკიცებას და შენარჩუნებას, ადამიანების სიცოცხლის გახანგრძლივებას და ადამიანის დაავადებების პროფილაქტიკას და მკურნალობას. ამ ამოცანების შესასრულებლად M. სწავლობს სტრუქტურას და ... ... სამედიცინო ენციკლოპედია

ფერმენტები- (სინ. ფერმენტები; ფრანგული დიასტაზა), ბიოლ. აგენტები, რომლებიც კატალიზაციას უკეთებენ ქიმ. რეაქციები, რომლებიც საფუძვლად უდევს უჯრედისა და ორგანიზმის სასიცოცხლო აქტივობას. რიგი დამახასიათებელი თვისებებია თერმოლიანობა, მოქმედების სპეციფიკა, მაღალი კატალიზური ეფექტურობა, ... ... დიდი სამედიცინო ენციკლოპედია