7. Поверхностное натяжение. Зависимость поверхностного натяжение от различных факторов. Методы измере­ния поверхностного натяже­ния.

Пов.нат. – численно = работе обратимого изотермич. обр-я ед пов-ти. ПН-частная производная от любого ТД потенциала по площади поверх. Раздела фаз при соотв. Сonst параметрах. ПН – колич. Равно поверхностной силе, действ.на ед.длины контура, огранич. Поверхность жидк.Сила ПН направлена тангенциально пов-ти раздела фаз. [σ]=Дж/м2=Н/м.

Факторы: 1) температура: с ув-емT пов.нат. уменьшается: усилива­ется тепловое дв-е мол-л, кот.ведет к ослаблению меж­мол. вз-я => ум-ся внутр.давл => ум-ся пов.нат.

2) природа фазы: чем больше межмол. вз-е внутри фазы, тем больше пов.нат на границе раздела фаз. 3) природа грани­чащих фаз: чем больше меж­мол. вз-е между контакти­рующими фазам, тем меньше пов.нат на границе раздела этих фаз. Если жид. Раств-ся друг в друге, то пов.нат на границу ж1/ж2 приблизит-но равны разности пов.нат вза­имно насыщ.жид-й на границе с возд. 4) влияние добавок: 1.ПНАВ; 2.ПИАВ (р-ры элек­тролитов, кот. в воде дисс-ют с обр-ем ионов, ионы гидроти­руются, т.к. Еион/н2о>Eн2о/н2о, поэтому ионы интенсивно втяг-ся вглубь р-ра и әσ/әС>0. 3.ПАВ(орган. мол-лы с несиммет­рич.дефильным строением из непол. УВ-рад и пол группы. Молекула ПАВ из-за дефильного строения по-разному взаим.с мол-ми воды в рас-ре полярная часть легко гидратируется, а неполярный УВ-радикал слабо взаим с водой, но при этом мешает диполям воды взаим.друг с другом. Энергия сист увелич. Поэтому энергетич выгоднее удалить неполярные радикалы из объема с образ.ориентированного слоя,в кт полярная часть обращена к воде, а неполярная в воздух). Методы определения: 1) статч: осн. на изуч. утстойч. равновес. сост, к кот.самопроизв.прих.сист. 1.метод капиллярного подня­тия (рис+формула) 2. м.висячей или лежачей капли: осн.на изуч-и формы капель в поле силы тяж. Ведется учет отклон-я их формы от сферич. (рис) 3. м.уравновеш-я пла­стинки: толщ.d закреп.на коро­мысле весов погруж.в ис­след.жид.,кот.хорошо.смач.её пов-ть. σ=F/2d.Суммарный вес жидк.и сила F, кт надо приложить для уравновешивания пластинки не зависит от формы миниска и при угле Q=0 равен ПН. 2)полустатич: осн. на изуч. усл, при кот сист. теряет равновесие. 1. метод наиб.давл.в пузырьке газа σ =1/2ΔPmax*r0(рис).Растет пузырек воздуха 2. метод отрыва кольца σ=F/4πr*K (рис). Усилие по отрыву от кольца пропорционально ПН. 3.сталагмометрич: осн. на оп­ред. веса капель,отрыв.под дейст.силы тяж. в момент от­рыва капли её вес уравно­веш.силами пов.нат, умнож.на d капилл. Р=2πr0σ/K (рис)

3) днамческие: метод колеб­лющихся струй: изуч.св-ва по­верх.жид.через малые пром-ки врем после их образ-я. С пом-ю эллиптич.отв-я образ.струю в форме эллиптич.цил. под д-ем сил пов.нат.,кот стрем.придать ф-му цил с круговым сечением и инерционных сил устан поперечное колеб.струи.Большая и малая ось эллипса постоянно меняются.

8. Внутренняя поверхност­ная энергия. Поверхностная энергия – это избыток энергии в тонком слое вещества у по­верхности соприкосновения фаз по сравнению с энергией вещества внутри фазы. Полная поверхностная энергия скла­дывается из работы образования поверхности, т.е. работы, не­обходимой для преодоления сил межмолекулярного взаимодействия при переме­щении молекул из объема фазы в поверхност­ный слой, и теплового эф­фекта, связанного с этим про­цессом. В соответ­ствии с тер­модинамическими зависимостями удельная пол­ная п.э. равна: dU=- T (∂σ/∂T)+σ/ при V=const уравнение Гиб­бса-Гельм­гольца.

σ уменьшается линейно с рос­том Т. И в линейной области ∂σ/∂T = const, ∂²σ/∂T²=0, диф­ференциаль­ное уравнение по Т дает: ∂U/∂T=∂σ/∂T-∂σ/∂T-Т(∂²σ/∂T²), ∂U/∂T=0. Таким образом, величина U является температурным инва­риантом. Благодаря этому свойству удельная поверхно­стная энергия – одна из важ­нейших характеристик меж­молекулярных сил в чистых жидкостях.

9. Физическая адсорбция и хемосорбция. Количествен­ные характеристики адсорб­ции. Адсорбция – процесс са­мопроизвольного изменения концентрации компонентов системы между поверхност­ным слоем и объемной фазой. В зависимости от характера сил, действующих между час­тицами адсорбата и адсор­бента, различают физическую и химическую (хемосорбцию). Физическая адсорбция проис­ходит под влиянием сил Ван-дер-Ваальса и по своей при­роде аналогична процессам конденсации паров адсорбата. Хемосорбция обусловлена пе­рекрыванием электронных ор­биталей частиц адсорбата и адсорбента, т.е. вызывается их химическим взаимодействием. Теплота хемосорбции соизме­рима с теплотами химических реакций.Qфиз<=20 кДж/моль,Qхим=80-800кДж/моль. Хемосорбция необра­тима, физическая обратима. Физическая малоспецифична, химическая специфична (ад­сорбция происходит, только если возможна хим. реакция). Физ. адсорбция сопровожда­ется образованием полислоев, химическая монослойна. Скорость физ велика, мгновенно. У хим меньше. Тувелич – Афиз уменьш – Ахим увелич. Количественные характери­стики: 1)а - Абсолютная ад­сорбция-число моль и гр адсорбата приход.на ед.поверхности или массы адсорбента 2)г – Избыточная (Гиб­бсова) адсорбция - Избыток адсорбата в по­верх­ностном слое по срав­нению с его количеством в таком же объеме фазы, приходящейся на единицу по­верхности, или массы адсор­бента.

Энергетические характеристики адсорбции: интегральная теплота – общее кол-во тепла,кт выделяется при адсорбции,отнесенное к массе адсорбента и равна убыли энтальпии Q=-дельтаН. Диф.теплота – q = убыли энальпии при изменении адсорбции на dA.

10.Адсорбция паров и газов на однородной поверхности. Изотерма адсорбции Лен­гмюра. Основные положения теории Ленгмюра, которая описывает данный вид ад­сорбции: 1.Адсорбция мономолекулярна, 2.Адсорбция локализована, 3.Энергетическая однород­ность пов-ти(все центры ад­сорбции обладают равной энергией и адсорбированные молекулы не взаимодействуют друг с другом). Ур-е Ленгмюра Г=Г∞bc/1+bc. Отклонения от ур-я Ленгмюра при физ.адсорбции связаны с образ.полислоев, при хим. – с неоднородностью поверхн. Условия применимости: 1)линейность в координатах,2)не зависит от температуры, 3) с увеличением Т в экспоненциально падает.

11.ПАВ и ПИВ.Поверхн ак­тивность.Прав Дюкло-Траубе.Ур-ие Гиббса.

ПИВ- р-ры элек­тролитов, кот. в воде дисс-ют с обр-ем ионов, ионы гидроти­руются, т.к. Еион/н2о>Eн2о/н2о, поэтому ионы интенсивно втяг-ся вглубь р-ра и әσ/әС>0. ПАВ-орган молек с не­симметр дефильным строе­нием сост из неполярного уг­левод радикала и полярной группы. Молекула ПАВ из-за дефильного строения по-разному взаим.с мол-ми воды в рас-ре полярная часть легко гидратируется, а неполярный УВ-радикал слабо взаим с водой, но при этом мешает диполям воды взаим.друг с другом. Энергия сист увелич. Поэтому энергетич выгоднее удалить неполярные радикалы из объема с образ.ориентированного слоя,в кт полярная часть обращена к воде, а неполярная в воздух. Правило Д-Т:С увелич длины углеводородного ради­кала на одну группу СН2 по­верх активность растет в гомо­логич ряду в 3-3,5 раза. =3-3,5.Г бесконеч­ность одинак потому, что оп­ред величина одной группы. Ур-ие Гиббса.