Regla de Duzlo Traube. Regla de Duklo-Durabe

La presencia de partes hidrófilicas y olofílicas (hidrófobas) en moléculas PAV es un rasgo distintivo característico de su estructura. De acuerdo con la capacidad de disociación en soluciones acuosas, los surfactantes se dividen en ionogénicoy no iónico.A su vez, los surfactantes iónicos se dividen en aniónico, catiónico y anfolito (anfótero).

Peav aniónico.disociado en agua para formar un anión surfactante. Al surfactante de este tipo, que constituye la mayor parte de la producción mundial de todos los surfactantes, pertenece:

a) ácidos carboxílicos y sus sales (jabones) de la fórmula general RCOOM (donde m es METAL MONOvalENT), por ejemplo, palmitato de sodio C 15 H 31 coona, estearato de sodio C 17 h 35 coona, oleato de sodio C 17 h 33 coona;

b) alquil sulfatos roso 2 OM;

c) alquilarilsulfonatos Rarso 2 OM;

d) sustancias que contienen otros tipos de aniones de surfactantes, tales como fosfatos, tiosulfatos, etc.

En medios ácidos, las sales de ácido carboxílico se transfieren a ácidos débiles y bajos solubles, y en presencia de algunos cationes (calcio, magnesio) forma sales insolubles, lo que reduce bruscamente la efectividad de su acción como un surfactante, especialmente deteriora su acción detergente. . Los alquilo de sulfatos y los alquilo, que son sales de ácidos fuertes, tienen grandes ventajas a este respecto, y por lo tanto se pueden usar en soluciones ácidas y salinas.

Tensioactivos catiónicosdisociar en agua para formar un catión de surfactante. Los surfactantes cationarios incluyen:

a) sales de aminas alifáticas y aromáticas primarias, secundarias y terciarias;

b) sales de bases de amonio sustituidas con alquilo, etc.

Teofactantes catiónicos, los más tóxicos y menos biológicamente descompuestos de todos los surfactantes; A menudo se usan como inhibidores bactericidas, fungicidas, desinfectantes, corrosiones.

Ampholito Peav.estos incluyen dos grupos funcionales, uno de los cuales tiene agrio, y el otro es un auténtico, como el grupo carboxilo y amina. Dependiendo del pH del entorno de surfactante de anfolito, se muestran las propiedades anionactivas o catiónicas:

Tensioactivos no iónicosno se disocie en soluciones a los iones. Los métodos de su preparación se basan en la reacción de la adición de óxido de etileno a alcoholes, ácidos carboxílicos, aminas y otras conexiones. Por ejemplo, las alquilspirts oxyetiladas de la marca "OS" se sintetizan por reacción:

RoH + NH 2 C-CH 2 ® RO (CH 2 CH2O) N H

La cadena de polioxietileno determina las propiedades hidrófilas de los surfactantes no iónicos. Cambio de la longitud de la cadena de polioxietileno, es fácil ajustar sus propiedades de coloides químicas. Estos surfactantes se utilizan en cualquier medio (ácido y alcalino), así como en presencia de sales solubles. Los ésteres de polioxietileno de alquilfenoles de la marca OP tienen buenas propiedades detergentes.

Las desventajas de estos surfactantes incluyen una descomposición lenta debido a la presencia en su composición del radical aromático y, como resultado, su acumulación en instalaciones ambientales. Los surfactantes no iónicos con radicales alquilo son capaces de degradarse biológicamente de manera bastante completa y rápida.

Todos los surfactantes distintivos en relación con su comportamiento en el agua se dividen en verdaderamente soluble y coloidal.

El primer grupo incluye una gran clase de agua soluble en agua en agua, compuestos orgánicos con un pequeño radical hidrocarburo, como alcoholes inferiores, fenoles, ácidos y sus sales, aminas. Las sustancias de este tipo en la solución se encuentran en un estado disperso molecular hasta las concentraciones correspondientes a sus soluciones saturadas y la separación del sistema en dos fases sólidas. Estas sustancias se utilizan como hormigas de agentes espumantes, hidrófoberes durante la flotación, dispersantes que facilitan los procesos de formación de nuevas superficies, etc.

De particular interés son los surfactantes coloidales. Se entienden principalmente bajo el término tensioactivo. La característica distintiva principal de estas sustancias es la capacidad de formar sistemas dispersos heterogéneos termodinámicamente estables (liofílicos) (coloides asociativos o micelares). Las propiedades principales de los surfactantes coloidales causados \u200b\u200bpor su uso generalizado incluyen alta actividad superficial; La capacidad de formación de micelas espontáneas: la formación de soluciones coloológicas liofílicas a una concentración del surfactante por encima de un cierto valor llamado concentración crítica de formación de micelas.(Kkm); La capacidad de solubilizar es un fuerte aumento de la solubilidad de las sustancias en soluciones de surfactantes coloidales debido a su "implementación" dentro de las micelas; Habilidad alta para estabilizar varios sistemas dispersos.

La actividad de la superficie de los surfactantes coloidales depende principalmente de la longitud del radical hidrocarburo. Un aumento en la longitud radical por grupo -CH2 conduce a un aumento en la actividad de la superficie en aproximadamente 3.2 veces ( regla de Duklo - TRAUBE). Esta regla se cumple principalmente por surfactantes verdaderamente solubles.

Para medios orgánicos, DUKLO - TRABUBE REGLA DIBUJA: la actividad de la superficie se reduce con un aumento en la longitud del radical hidrocarburo del surfactante.

En conclusión, se puede observar que la característica cuantitativa principal del surfactante es la actividad de la superficie, lo que determina su capacidad para reducir la tensión superficial, causar emulsificación, espumación, dispersión y estabilización, humectación y otros fenómenos.

Adsorción - Fenómeno de la acumulación espontánea de una sustancia en la superficie de otro. Sustancia que se le llama adsorbido adsorción;la sustancia en la superficie de la cual se produce la adsorción - adsorbente.

Adsorción en la superficie de los líquidos.

En la superficie de los líquidos, se pueden admitir partículas de sustancias disueltas en líquidos. La adsorción acompaña al proceso de disolución, afectando la distribución de las partículas de la sustancia disuelta entre las capas de superficie del disolvente y su volumen interno.

La adsorción en la superficie del líquido se puede calcular utilizando la ecuación de Gibbs:

G - El valor de la adsorción específica, MOL / M 2;

C - concentración molar, mol / m 3;

dσ: cambio en la tensión superficial correspondiente al cambio en la concentración de ΔC;

Actividad de la superficie.

Si con un aumento en la concentración de sustancias, la tensión superficial disminuye δ σ< 0, то его адсорбция Г считается положительной (Г > 0). Esto significa que la concentración de la sustancia en la capa superficial es mayor que en el volumen de la solución.

Si, con un aumento en la concentración de la sustancia, la tensión superficial en el límite de la separación de la fase aumenta Δ σ\u003e 0, luego la adsorción se considera negativa< 0, это означает, что концентрация вещества в объеме раствора больше, чем в поверхностном слое.

Adsorción de Peav.

Pav - Dimilansas en la naturaleza, tienen partes polares (hidrófilicas) y no polares (hidrófobas).

Por ejemplo, jabón: desde 17 h 35 coona.

el símbolo del símbolo no polar de polar.

partes de la parte.

PAV es sustancias de adsorción positiva, incluyen: grasas, ácidos grasos, cetonas, alcoholes, colesterol, jabones y otros compuestos orgánicos. En la disolución de tales sustancias en el agua, se produce adsorción positiva, acompañada por la acumulación de la sustancia en la capa superficial. El proceso de salida de las moléculas de estas sustancias a la superficie es muy rentable, porque conduce a una disminución de la tensión superficial en el borde de la partición de la fase. Plan de adsorción de pavimentación:

La capacidad de la sustancia para reducir la tensión superficial en el borde de la partición de la fase se llama actividad de la superficie.

Regla de Duklo-Durabe

La magnitud de la actividad de la superficie de los surfactantes de una serie homóloga de compuestos orgánicos depende de la longitud del radical hidrocarburo: el alargamiento del surfactante por grupo -CH 2 aumenta la actividad de la superficie de la sustancia por 3-3.5 veces.

Considere la regla de Duklo-Traube sobre el ejemplo de cuatro representantes de la serie homóloga de alcoholes.

Tensión superficial isoterma:

Adsorción de PIAV

En relación con el agua polar, estas sustancias son electrolitos: ácidos inorgánicos, sales, álcali. La disolución de estas sustancias aumenta la tensión superficial, por lo que el pH se empujará fuera de la capa superficial dentro del adsorbente. Dicha adsorción se llama negativa. Por ejemplo: la disolución de KS1 en agua está acompañada por una disociación de sal, seguido de la hidratación de los iones generados.

Esquema de adsorción de guisantes.

Particularidades de la estructura de la superficie de la capa de fase.

Fase intermedia que contiene una o más capas moleculares.

Características:

- Dentro del volumen de sustancia pura, todas las fuerzas de interacción intermolecular equilibradas.

- Las fuerzas resultantes que actúan sobre las moléculas de la superficie se dirigen dentro del líquido.

- Los fenómenos de superficie son insignificantes si las relaciones entre el peso corporal y la superficie a favor del peso corporal

- Los fenómenos de superficie adquieren un valor cuando la sustancia está en un estado fragmentado o en forma de una capa más sutil (películas)

1 cm 3 flecha 10 -7, S \u003d 6,000 m 2

1 mm flecha de sangre 4 - 5 millones de eritrocitos; Flecha 1L\u003e Células de 30 MLR, S \u003d 1000 m 2

S alveol \u003d 800 -1000 m 2; S capilares hígado \u003d 600 m 2

Energía superficial gibbs

Σ- Tensión de la superficie

Reduciendo Gibbs Energy:

Debido a la disminución en el área de superficie (agrandamiento de partículas)

Reduciendo el tamaño de la tensión superficial (sorción)

403) tensión superficial

Trabajo realizado en la creación de una unidad de la superficie.

Unidades de medida j / m 2

La fuerza que actúa por unidad de la línea que limita la superficie del líquido y se dirige hacia la reducción de esta superficie.

Unidades de medida n / m 2

La dependencia de la tensión superficial de la naturaleza de las sustancias, la temperatura y la presión.

La tensión superficial de los líquidos disminuye con la temperatura creciente y cerca de la temperatura crítica se convierte en cero. Con un aumento de la presión, la tensión superficial en el límite del gas líquido disminuye, la concentración de moléculas en la fase gaseosa aumenta y la fuerza disminuye. Disuelto en BES puede aumentar, reducir y influir virtualmente en la tensión práctica de los líquidos. La tensión superficial en la frontera del líquido depende de la naturaleza de las fases de las espirablas. Es cuanto mayor, menor será el poder de la interacción molecular entre las moléculas heterogéneas.

Métodos para medir la tensión superficial del fluido.

El método de separación de los anillos de la superficie del líquido.

El método de contar el número de gotas de cierta cantidad de líquido en estudio que fluye desde el capilar (estalagmométrico)

El método para determinar la presión, que es necesaria para la separación de la burbuja de aire del capilar, sumergido en el líquido (método de reboinillo)

El método para medir la altura de la elevación del fluido en el capilar, cuyas paredes están bien humedecidas

Distribución de la sustancia disuelta entre la capa superficial y el volumen de la fase.

tres casos de distribución de IN-BES disueltos entre la capa superficial y el volumen de la fase son teóricamente, 1) es mayor que en el volumen de la fase.2) de la terminación de la terminación en la capa de libra. Que en el El volumen de fases.3) del terminal disuelto en el VO en la capa de libra es el mismo que en el volumen de las fases.

Clasificación de sustancias disueltas por su influencia en la tensión superficial del líquido (agua).

clasificación 1) disuelta en la baja tensión. Los alcoholes, k-you.2) disueltos en entraran ligeramente aumenta la NAT. Neorg K-You, bases, sal.3) disuelto en virtualmente no cambió NAT P-L. Sacarosa.

Gibbs Ecuación para la característica de adsorción de sustancias disueltas. Análisis de la ecuación.

R \u003d - (C / RT) * (Δσ / Δc). Sr. Adsorción en la P-RA. Actividad Δσ / ΔC-POV IN-VA.análisis: Δσ / Δc \u003d 0, R \u003d 0. Este es un PNV. Δσ / Δc\u003e 0, g<0-поверхностно инактивные в-ва. ∆σ/∆C<0, Г>0-Surfactante.

La estructura de las moléculas y las propiedades de los surfactantes.

sV-VA: Limitado soluble

Tiene una tensión superficial más pequeña que los líquidos.

Cambia bruscamente las propiedades de la superficie del fluido.

Estructura: DIFIS - diferentes áreas de la molécula se caracterizan por una proporción diferente de disolvente

Propiedades hidrófobas: radical hidrocarburo.

Propiedades hidrófilas: OH, NH 2, SO 3 H

Clasificación de surfactantes, ejemplos.

Molecular o no iónico - alcoholes, bilis, sustancias proteicas.

Anionactive iónico - jabones, ácidos sulfónicos y sus sales, ácidos carboxílicos

Bases y sales iónicas catiónicas que contienen nitrógeno orgánico

La influencia de la naturaleza del surfactante en su actividad superficial. Regla Dukelo - TRABUBE.

Eliminación de la cadena en el radical - CH2 - Aumenta la capacidad de los ácidos grasos a la adsorción en 3.2 veces

Aplicable para soluciones diluidas y para temperaturas cercanas a la habitación, porque La desorción aumenta con la creciente temperatura.

Como parte de su molécula. De acuerdo con esta regla, con un aumento en la longitud del radical hidrocarburo por un grupo Cη 2, la actividad de la superficie de la sustancia aumenta en un promedio de 3.2 veces.

La actividad de la superficie depende de la estructura de las moléculas PAV; Este último generalmente consiste en una parte polar (grupos con un momento de dipolo grande) y parte no polar (radicales alifáticos o aromáticos). En los límites de la serie homóloga de sustancias orgánicas, la concentración requerida para reducir la tensión superficial de la solución acuosa a un cierto nivel se reduce en 3-3.5 veces con un aumento en el radical de carbono mediante uno-cη 2-grupo.

La regla fue formulada por I. TRAUBE. (eso.)ruso En 1891, como resultado de sus experimentos realizados en soluciones de conjuntos de sustancias (ácidos carboxílicos, éteres, alcoholes, cetonas) en agua. Los estudios anteriores de E. Ducloh, aunque estaban cerca de espíritu a la obra de Traube, pero no ofrecieron ninguna dependencia clara de la concentración, por lo tanto, en la literatura extranjera, la regla solo el nombre del Traube. . La interpretación termodinámica de la regla de Traube se dio en 1917 por I. Langmur.

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Como ya se señaló, las moléculas de los surfactantes (surfactantes) capaces de adsorber en el borde del gas de la solución deben ser diliófores, es decir, tener una parte polar y no polar.

La parte polar de las moléculas de surfactantes puede ser grupos con un momento dipolo bastante grande: --on, - IT, -NN 2, - SN, -CN, -NO 2.-SNS,

SNO, -SO 3 N.

La parte no polar de la molécula de surfactante suele ser radicales alifáticos o aromáticos. La longitud del radical hidrocarburo afecta fuertemente la actividad superficial de la molécula.

Duklo, y luego un TRAUBE, estudiando la tensión superficial de las soluciones acuosas de una serie homóloga de ácidos grasos limitantes, encontró que la actividad de la superficie de estas sustancias en el borde de la solución-aire es mayor que la más grande de la longitud del radical hidrocarburo. . Además, al alargar el radical hidrocarburo en One-CH2, la actividad de la superficie aumenta en 3-3.5 veces (por un promedio de 3.2 veces). Esta situación se ha conocido como regla de Duklo-Durabe .

Otra redacción Se reduce a lo siguiente: Con un aumento en la cadena de ácidos grasos en la progresión aritmética, la surfactividad aumenta en la progresión geométrica.

¿Cuál es la razón (significado físico) de tal dependencia establece el primer dukelo, y luego, en una forma más general, TRAUBE? Se encuentra en el hecho de que con un aumento en la longitud de la cadena, la solubilidad del ácido graso se reduce y, por lo tanto, aumenta sus moléculas para pasar del volumen a la capa superficial. Por ejemplo, el ácido de aceite se mezcla con agua en todos los aspectos, el valeriano solo da una solución del 4 por ciento, todos los demás ácidos grasos, con un peso molecular más grande, soluble en agua a un menos.

La regla de Dukell-Traube, tal como se estableció, se observa no solo para ácidos grasos, sino también para otros tensioactivos que forman filas homólogas, alcoholes, aminas, etc. La justificación de etc. se le dio a Langmur.

Con la introducción de surfactantes al agua, las cadenas de hidrocarburos casi no radicales están empujando moléculas de agua, incrustadas en su estructura. El cumplimiento de esto requiere la realización del trabajo, contra las fuerzas moleculares, ya que la interacción entre las moléculas de agua es significativamente mayor que entre las moléculas de agua y las moléculas de surfactantes. El proceso inverso: el rendimiento de las moléculas de surfactantes en la superficie interfacial con la orientación de las cadenas de hidrocarburos en la fase no polar del gas, está espontáneamente con una disminución en la energía del sistema GIBBS y las "ganancias" de la adsorción. . Cuanto más largo sea el radical hidrocarburo, mayor será el número de moléculas de agua, descubre y mayor será el deseo de las moléculas de vigilancia a la salida a la superficie, es decir, Además, su trabajo de adsorción y adsorción. El funcionamiento de la adsorción al alargar la cadena en un enlace, CH2 aumenta el mismo valor, lo que conduce a un aumento en la constante de equilibrio de adsorción (coeficiente de adsorción K) en el mismo número de veces (3.2 veces a 20 ° C). Esto a su vez conduce a un aumento en la actividad de la superficie a ~ 3.2 veces.

Cabe señalar que con esta redacción, la regla de Duklo-Traube se observa solo para soluciones acuosas y para temperaturas cercanas a la habitación.

Para las soluciones del mismo surfactante en disolventes no polares, la regla de Duklo-Traube se refiere: con un aumento en la longitud del radical hidrocarburo, la solubilidad del surfactante aumenta y tiende a moverse de la capa superficial a la solución.

A temperaturas más altas, el multiplicador promedio disminuye, luchando en el límite a uno: con un aumento de la temperatura, la actividad de la superficie como resultado de la desorción de las moléculas cae y la diferencia entre la actividad de la superficie de la serie homóloga se suaviza.