Адсорбционные равновесия на подвижных границах раздела фаз

Способность растворенных веществ изменять поверхностное натяжение растворителя называется поверхностной активностью.

Вещества уменьшающие поверхностное натяжение растворителя называются поверхностно-активными веществами (ПАВ) – спирты, органические карбоновые и сульфокислоты, белки.

Если растворенное вещество незначительно повышает поверхностное натяжение, то это поверхностно-инактивное вещество (ПИВ) – неорганические соли, кислоты и основания.

Если растворенное вещество не изменяет поверхностное натяжение, то это поверхностно-неактивное вещество (ПНВ) – сахароза, глицин.

Изменение поверхностного натяжения в зависимости от концентрации растворенного вещества.

Правило Дюкло-Траубе.

Поверхностная активность веществ одного и того же гомологического ряда возрастает примерно в 3 раза при увеличении углеродной цепи на одну метиленовую (-СН₂-) группу. Так, при переходе от уксусной (СН₃СООН) к масляной (С₃Н₇СООН) кислоте поверхностная активность увеличивается в 9 раз, к валериановой (С₄Н₉СООН) – в 27. Следовательно, чем больше гидрофобная составляющая ПАВ, тем быстрее будет убывать поверхностное натяжение.

Количественной мерой адсорбции служит величина адсорбции Г (гамма). Связь между величиной адсорбции, концентрацией растворенного вещества и поверхностным натяжением, а точнее -поверхностной активностью устанавливается уравнением Гиббса: , где Г - адсорбция моль/м², - поверхностная активность, С – концентрация растворенного вещества, моль/л, R – универсальная газовая постоянная, Дж/моль*К, Т – абсолютная температура, К.

Как следует из уравнения Гиббса, адсорбция зависит от поверхностной активности. Последняя изменятся в гомологических рядах согласно правилу Дюкло-Траубе. Следовательно, чем больше длина цепи, тем больше адсорбция.

Величина адсорбции зависит от природы соприкасающихся фаз, природы и концентрации растворенного вещества. С увеличением концентрации ПАВ величина адсорбции сначала резко возрастает, но затем дальнейшее увеличение концентрации ПАВ вызывает незначительное увеличение и, в конце концов, величина адсорбции перестает зависеть от концентрации.

Величина Г_max называется предельной адсорбцией, она соответствует образованию насыщенного (мономолекулярного) адсорбционного слоя. Величина адсорбции уменьшается при увеличении температуры, что обусловлено усилением интенсивности теплового движения молекул и разупорядочиванием структуры поверхностного слоя.