Адсорбция на границе жидкость - газ. Поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества. Изотермы поверхностного натяжения. Уравнение изотермы адсорбции Гиббса. Поверхностная активность.

Поверхностно-активные вещества, вещества, способные накапливаться (сгущаться) на поверхности соприкосновения двух тел, называемой поверхностью раздела фаз, или межфазной поверхностью. На межфазной поверхности П.-а. в. образуют слой повышенной концентрации — адсорбционный слой.

Любое вещество в виде компонента жидкого раствора или газа (пара) при соответствующих условиях может проявить поверхностную активность, т. е. адсорбироваться под действием межмолекулярных сил на той или иной поверхности понижая её свободную энергию. Однако поверхностно-активными обычно называются лишь те вещества, адсорбция которых из растворов уже при весьма малых концентрациях (десятые и сотые доли %) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения.

Все ПАВ. можно разделить на две категории по типу систем, образуемых ими при взаимодействии с растворяющей средой. К одной категории относятся мицеллообразующие ПАВ., к другой - не образующие мицелл. В растворах мицеллообразующих ПАВ. выше критической концентрации мицеллообразования (ККМ) возникают коллоидные частицы (мицеллы), состоящие из десятков или сотен молекул (ионов). Мицеллы обратимо распадаются на отдельные молекулы или ионы при разбавлении раствора (точнее, коллоидной дисперсии) до концентрации ниже ККМ. Таким образом, растворы мицеллообразующих ПАВ. занимают промежуточное положение между истинными (молекулярными) и коллоидными растворами (золями), поэтому их часто называют полуколлоидными системами. К мицеллообразующим ПАВ. относят все моющие вещества,эмульгаторы, смачиватели, диспергаторы и др.

Молекула ПАВ состоит из:

• неполярной гидрофобной углеводородной группы (“хвост”)  
• полярной гидрофильной группы (“голова”):

                        -ОН, -СООН, -С(О)-О,-NН2; -SО3H.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ): уменьшают поверхностное натяжение (σ) растворителя.      

σ раствора < σ растворителя; g > О.

   ПАВ: спирты, органические кислоты, сложные эфиры, белки, холестерин, жиры, липиды, мыла.

Поверхностно-неактивные вещества (ПНВ): не изменяют поверхностное натяжение растворителя.

σ раствора = σ растворителя; g = О.

   ПНВ: сахароза.

Изотермы поверхностного натяжения.

Зависимость поверхностного натяжения (σ)от концентрации растворенного вещества при постоянной температуре – изотерма поверхностного натяжения.   (график)

Уравнение изотермы адсорбции Гиббса.

Г = -(дельта G/дельта C)*(C/RT)

Г - количество адсорбированного вещества
С - молярная концентрация раствора
R - универсальная газовая постоянная = 8,31 Дж/моль.град(К)
(дельта G/дельта C)-поверхностная активность растворенного вещества.

(дельта G/дельта C) <0        Г > 0, т.е. ↑с  ↓σ (ПАВ)          

С вещества в поверхностном слое  >   С вещества в объёме фазы

(дельта G/дельта C) >0        Г < 0, т.е. ↑с  ↑σ (ПИВ) (поверхностно инактивные в-ва)          

С вещества в поверхностном слое <   С вещества в объёме фазы

Поверхностная активность.

Способность растворенного вещества изменятьповерхностное натяжение – поверхностная активность (g)

Мера поверхностной активности:

g = - (дельта G/ дельта С)