Obrnuto pravilo Dyuklaua Traubea. Dyuklo-Traube pravilo

Prisutnost hidrofilnih i oleofilnih (hidrofobnih) ostataka u molekulama površinski aktivnih tvari karakteristična je karakteristična značajka njihove strukture. Po svojoj sposobnosti disocijacije u vodenim otopinama tenzidi se dijele na jonogeni i neionski. S druge strane, ionski tenzidi se dijele na anionske, kationske i amfolitičke (amfoterne).

Anionski tenzidi disociraju u vodi i tvore površinski aktivni anion. Površinski aktivne tvari ove vrste, koje čine većinu svjetske proizvodnje svih tenzida, uključuju:

a) karboksilne kiseline i njihove soli (sapuni) opće formule RCOOM (gdje je M monovalentni metal), na primjer natrijev palmitat C 15 H 31 COONa, natrijev stearat C 17 H 35 COONa, natrijev oleat C 17 H 33 COONa;

b) alkil sulfati ROSO 2 OM;

c) alkilarilsulfonati RArSO 2 OM;

d) tvari koje sadrže druge vrste aniona tenzida, poput fosfata, tiosulfata itd.

U kiselim medijima soli karboksilnih kiselina pretvaraju se u slabo disocirane i slabo topive kiseline, a u prisutnosti nekih kationa (kalcij, magnezij) tvore netopljive soli, što oštro smanjuje učinkovitost njihovog djelovanja kao tenzida, posebno pogoršava njihovu deterdžentnost. Alkil sulfati i alkil sulfonati, koji su soli jakih kiselina i stoga se mogu koristiti u kiselim i slanim otopinama, u tom pogledu imaju velike prednosti.

Kationski tenzidi disociraju u vodi i tvore površinski aktivni kation. Kationski tenzidi uključuju:

a) soli primarnih, sekundarnih i tercijarnih alifatskih i aromatskih amina;

b) soli alkil-supstituiranih amonijevih baza itd.

Kationski tenzidi su najotrovniji i najmanje biorazgradivi od svih tenzida; često se koriste kao baktericidna, fungicidna, dezinfekcijska sredstva i inhibitori korozije.

Amfolitički tenzidi sadrže dvije funkcionalne skupine, od kojih je jedna kisela, a druga bazična, na primjer karboksilne i aminske skupine. Ovisno o pH medija, amfolitički tenzidi pokazuju anionska ili kationska svojstva:

Neionski tenzidi ne otapaju se u ionima u otopinama. Metode njihove pripreme temelje se na dodavanju etilen oksida u alkohole, karboksilne kiseline, amine i druge spojeve. Na primjer, oksietilirani alkilni alkoholi marke "OS" sintetizirani su reakcijom:

ROH + nH 2 C-CH2 ® RO (CH 2 CH 2 O) n H

Polioksietilenski lanac određuje hidrofilna svojstva neionskih tenzida. Promjenom duljine polioksietilenskog lanca lako je regulirati njihova koloidna kemijska svojstva. Ovi tenzidi se koriste u bilo kojem okruženju (kiselom i alkalnom), kao i u prisutnosti topljivih soli. Polioksietilenski eteri alkilfenola marke OP imaju dobra svojstva deterdženta.

Nedostaci ovih površinski aktivnih tvari uključuju sporo raspadanje zbog prisutnosti aromatskog radikala u njihovom sastavu i, posljedično, njihovu akumulaciju u objektima okoliša. Neionski tenzidi s alkilnim radikalima sposobni su za potpunu i brzu biorazgradnju.

Svi amfifilni tenzidi prema svom ponašanju u vodi dijele se na uistinu topiva i koloidna.

Prva skupina uključuje veliku klasu amfifilnih organskih spojeva topljivih u vodi s malim ugljikovodičnim radikalom, na primjer, niže alkohole, fenole, kiseline i njihove soli, amine. Tvari ovog tipa u otopini su u molekularno dispergiranom stanju do koncentracija koje odgovaraju njihovim zasićenim otopinama i razdvajanja sustava u dvije kontinuirane faze. Ove se tvari koriste kao sredstva za vlaženje pjenila, vodoodbojna sredstva tijekom flotacije, disperzanti koji olakšavaju stvaranje novih površina itd.

Koloidni tenzidi su od posebnog interesa. Prvenstveno ih razumije izraz tenzid. Glavna karakteristika ovih tvari je sposobnost stvaranja termodinamički stabilnih (liofilnih) heterogenih dispergiranih sustava (asocijativni ili micelarni koloidi). Glavna svojstva koloidnih tenzida, koja određuju njihovu široku uporabu, uključuju visoku površinsku aktivnost; sposobnost spontanog stvaranja micela - stvaranje liofilnih koloidnih otopina pri koncentraciji tenzida iznad određene određene vrijednosti, tzv. kritična koncentracija micela(KKM); sposobnost otapanja - naglo povećanje topljivosti tvari u otopinama koloidnih tenzida zbog njihovog "uvođenja" u micelu; visoka sposobnost stabilizacije različitih raspršenih sustava.

Površinska aktivnost koloidnih tenzida uglavnom ovisi o duljini ugljikovodičnog radikala. Povećanje duljine radikala za jednu -CH2 - skupinu dovodi do povećanja površinske aktivnosti za približno 3,2 puta ( Pravilo Duclos-Traube). Ovo se pravilo poštuje uglavnom za uistinu topljive tenzide.

Za organske medije pravilo Duclos - Traube je obrnuto: površinska aktivnost opada s povećanjem duljine ugljikovodičnog radikala surfaktanta.

U zaključku se može primijetiti da je glavna kvantitativna karakteristika tenzida površinska aktivnost koja određuje njihovu sposobnost da smanje površinsku napetost, izazovu emulgiranje, pjenjenje, disperziju i stabilizaciju, vlaženje i druge pojave.

Adsorpcija - fenomen spontanog nakupljanja jedne tvari na površini druge. Tvar koja se adsorbira naziva se adsorptivno; tvar na čijoj površini dolazi do adsorpcije - adsorbent.

Adsorpcija na površini tekućina

Čestice tvari otopljene u tekućinama mogu se adsorbirati na površini tekućina. Adsorpcija prati proces otapanja, utječući na raspodjelu čestica otopljene tvari između površinskih slojeva otapala i njegovog unutarnjeg volumena.

Adsorpcija na površini tekućine može se izračunati pomoću Gibbsove jednadžbe:

G - vrijednost specifične adsorpcije, mol / m 2;

C - molarna koncentracija, mol / m 3;

dσ - promjena površinske napetosti koja odgovara promjeni koncentracije ΔS;

Površinska aktivnost.

Ako se s povećanjem koncentracije tvari površinski napon smanji Δ σ< 0, то его адсорбция Г считается положительной (Г >0). To znači da je koncentracija tvari u površinskom sloju veća nego u volumenu otopine.

Ako se s povećanjem koncentracije tvari poveća površinski napon na granici Δ σ> 0, pretpostavlja se da je adsorpcija negativna G< 0, это означает, что концентрация вещества в объеме раствора больше, чем в поверхностном слое.

Adsorpcija tenzida

Površinski aktivne tvari - tvari koje su difilne prirode, imaju polarne (hidrofilne) i nepolarne (hidrofobne) dijelove.

Na primjer, sapun: C 17 H 35 COONa

simbol nepolarni simbol polar

dijelovi dio

Površinski aktivne tvari su pozitivno adsorbirane tvari, a to su: masti, masne kiseline, ketoni, alkoholi, kolesterol, sapuni i drugi organski spojevi. Kada se takve tvari otope u vodi, dolazi do pozitivne adsorpcije, popraćene nakupljanjem tvari u površinskom sloju. Proces oslobađanja molekula ovih tvari na površinu vrlo je koristan, jer dovodi do smanjenja površinske napetosti na sučelju. Shema adsorpcije tenzida:

Sposobnost tvari da smanji površinsku napetost na sučelju naziva se površinska aktivnost.

Pravilo Duclos-Traube

Vrijednost površinske aktivnosti površinski aktivnih tvari - članova jedne homologne serije organskih spojeva ovisi o duljini ugljikovodičnog radikala: produljenje tenzida za jednu skupinu - CH 2 - povećava površinsku aktivnost tvari za 3-3,5 puta .

Razmotrimo pravilo Duclos-Traube na primjeru četiri predstavnika homologne serije alkohola.

Izoterma površinske napetosti:

Adsorpcija FIAV -a

U odnosu na polarnu vodu, takve tvari su elektroliti: anorganske kiseline, soli, lužine. Otapanjem ovih tvari povećava se površinska napetost, pa će se FIAW izgurati iz površinskog sloja u adsorbent. Ova adsorpcija naziva se negativna. Na primjer: otapanje KC1 u vodi popraćeno je disocijacijom soli, nakon čega slijedi hidratacija dobivenih iona.

Shema adsorpcije FIAV -a.

Značajke strukture površinskog sloja faze.

Međufaza koja sadrži jedan ili više molekularnih slojeva

Osobitosti:

- Unutar volumena čiste tvari uravnotežene su sve sile međumolekulske interakcije

- Rezultat svih sila koje djeluju na površinske molekule usmjeren je u tekućinu

- Površinski učinci su zanemarivi ako je omjer između tjelesne težine i površine u korist tjelesne težine

- Površinski fenomeni postaju značajni kada je tvar u fragmentiranom stanju ili u obliku najtanjega sloja (filma)

1 cm 3 strijela 10 -7, S = 6 000 m 2

1 mm krvna strelica 4 - 5 milijuna eritrocita; 1l strelica> 30 mlr ćelija, S = 1000 m 2

S alveole = 800 -1000 m 2; S kapilare jetre = 600 m 2

Površinska Gibbsova energija

σ - površinska napetost

Smanjenje Gibbsove energije:

Smanjenjem površine (povećanje čestica)

Smanjenjem površinske napetosti (sorpcija)

403)površinska napetost

Rad na stvaranju jedinice površine

Mjerne jedinice J / m 2

Sila koja djeluje po jedinici duljine crte koja omeđuje površinu tekućine i usmjerena je prema smanjenju te površine

Mjerne jedinice N / m 2

Ovisnost površinske napetosti o prirodi tvari, temperaturi i tlaku.

Površinska napetost tekućina opada s porastom temperature i postaje jednaka nuli u blizini kritične temperature. S povećanjem tlaka, površinska napetost na sučelju tekućina-plin opada, budući da se koncentracija molekula u plinskoj fazi povećava, a sila smanjuje. Otopljene tvari mogu povećati, smanjiti i praktički utjecati na praktičnu napetost tekućina. Površinska napetost na sučelju tekućina-tekućina ovisi o prirodi faznog kontakta. Što je veća, manja je snaga molekularne interakcije između različitih molekula.

Metode mjerenja površinske napetosti tekućine.

Metoda odvajanja prstena od površine tekućine

Metoda brojanja broja kapi određenog volumena ispitivane tekućine koja istječe iz kapilare (stalagmometrijska)

Metoda za određivanje pritiska potrebnog za odvajanje mjehurića zraka od kapilare uronjene u tekućinu (Rebinder metoda)

Metoda za mjerenje visine podizanja tekućine u kapilari čije su stijenke njome dobro navlažene

Raspodjela otopljene tvari između površinskog sloja i volumena faze.

teoretski se mogu prikazati tri slučaja raspodjele otopljene tvari između površinskog sloja i volumena faze: 1) kraj otopljene tvari u površinskom sloju veći je nego u volumenu faze. 2) kraj otopljene tvari u površinskom sloju manji je nego u volumenu faza. 3) kraj otopljene tvari u površinskom sloju isti je kao i u volumenu faza.

Klasifikacija otopljenih tvari prema njihovom utjecaju na površinsku napetost tekućine (vode).

klasifikacija 1) otopljena tvar je smanjila napetost otopine. Alkoholi, do - vas. 2) otopljena tvar neznatno povećava sadržaj natrija. Inorg to - vas, baze, soli. 3) otopljena tvar praktički ne mijenja nat r - la. Saharoza.

Gibbsova jednadžba za karakteristike adsorpcije otopljenih tvari. Analiza jednadžbe.

G = - (C / RT) * (∆σ / ∆C). G-vrijednost adsorpcije na površini otopine. ∆σ / ∆C-reaktivnost na otocima Analiza: ∆σ / ∆C = 0, G = 0. Ovo je NVG. ∆σ / ∆C> 0, G<0-поверхностно инактивные в-ва. ∆σ/∆C<0, Г>0-tenzid.

Molekularna struktura i svojstva tenzida.

Sveti otok: Ograničeno topljiv

Imaju nižu površinsku napetost od tekućina

Dramatično promijenite površinska svojstva tekućine

Struktura: difilična - različite dijelove molekule karakterizira različit omjer prema otapalu

Hidrofobna svojstva: ugljikovodični radikal

Hidrofilna svojstva: OH, NH2, SO3H

Klasifikacija tenzida, primjeri.

Molekularni ili neionski - alkoholi, žuč, proteinske tvari

Ionski anionski - sapuni, sulfonske kiseline i njihove soli, karboksilne kiseline

Ionski kationski - organske baze koje sadrže dušik i njihove soli

Utjecaj prirode tenzida na njihovu površinsku aktivnost. Duclos - pravilo Traube.

Produženje lanca radikalom - CH 2 - povećava sposobnost masnih kiselina da se adsorbiraju 3,2 puta

Primjenjivo samo za razrijeđene otopine i za temperature blizu sobne temperature, jer desorpcija raste s porastom temperature

Kao dio svoje molekule. Prema ovom pravilu, s povećanjem duljine ugljikovodičnog radikala za jednu skupinu CΗ 2, površinska aktivnost tvari povećava se u prosjeku 3,2 puta.

Površinska aktivnost ovisi o građi molekula površinski aktivnih tvari; potonji se obično sastoje od polarnog dijela (skupine s velikim dipolnim momentom) i nepolarnog dijela (alifatski ili aromatski radikali). Unutar granica homolognog niza organskih tvari, koncentracija potrebna za snižavanje površinske napetosti vodene otopine na određenu razinu smanjuje se 3-3,5 puta s povećanjem ugljikovog radikala za jednu -CΗ 2 -skupinu.

Pravilo je formulirao I. Traube (Njemački) ruski 1891. kao rezultat njegovih eksperimenata provedenih na otopinama mnogih tvari (karboksilne kiseline, eteri, alkoholi, ketoni) u vodi. Iako su prethodne studije E. Duclosa po duhu bile bliske djelima Traubea, nisu nudile jasnu ovisnost koncentracije, pa pravilo u stranoj literaturi nosi samo ime Traube. ... Termodinamičko tumačenje Traubeove vladavine dao je 1917. I. Langmuir.

Zaklada Wikimedia. 2010. godine.

Pogledajte što je "pravilo Duclos" u drugim rječnicima:

Pravilo Duclos-Traube- Pravilo Duclos Traube: s povećanjem duljine ugljikovog lanca tvari iz jedne homologne serije, adsorpcija na nepolarnom adsorbentu iz polarnog otapala povećava se približno 3 puta s povećanjem lanca ugljikovodika za jednu metilensku skupinu CH2 ... ... Kemijski pojmovi

- (ravni tlak, dvodimenzionalni tlak), sila koja djeluje po jedinici duljine sučelja (barijere) čiste površine tekućine i površine iste tekućine, prekrivene adsorpcijom. sloj tenzida. P. d. Usmjeren je prema ... ... Fizička enciklopedija

- (Francuska) Francuska republika (République Française). I. Opći podaci F. država u zapadnoj Europi. Na sjeveru teritorij F. ispiru Sjeverno more, Pas de Calais i La Manche, a na zapadu Biskajski zaljev ... ... Velika sovjetska enciklopedija

IMUNITET- IMUNITET. Sadržaj: Povijest i suvremenost. stanje doktrine I. 267 I. kao fenomen prilagodbe ........ 283 I. lokalno .................... 285 I. na otrove životinja .... .. ........ 289 I. kod praživotinja. i spirohete, infekcije. 291 I. do ... ...

- (Francuska) država na Zapadu. Europa. Područje 551 601 km2. NAS. 52 300 tisuća ljudi (od 1. siječnja 1974.). 90% stanovništva su Francuzi. Glavni grad Pariza. Ogromna većina vjernika su katolici. Prema ustavu iz 1958., F., osim metropole, uključuje: ... ...

Rod. u Moskvi 3. travnja 1745., umro u Sankt Peterburgu 1. prosinca. 1792. Genealogije slika obitelji Fonvizin počinju imenom Petra Volodimerova, pod nazivom Barun. "Kraljevstvu velikog suverenog cara i velikog vojvode Ivana Vasiljeviča, svi ... ... Velika biografska enciklopedija

- (FKP) glavni. u prosincu 1920. na kongresu Francuske socijalističke partije (SFIO) u Toursu revolucionarno. većina ovog kongresa, koji su se odlučili pridružiti Kominterni. U svibnju 1921. na upravnom kongresu usvojilo je ime. Francuski komunist. pošiljka. U… Sovjetska povijesna enciklopedija

- (iz povijesti (vidi) i grčkog grapa pišem, doslovni opis povijesti) 1) Povijest ist. znanosti, koja je jedan od najvažnijih oblika samospoznaje ljudskog društva. I. nazvao. također tijelo istraživanja posvećeno određenoj temi ili povijesti ... ... Sovjetska povijesna enciklopedija

I Medicina Medicina je sustav znanstvenih spoznaja i praktične djelatnosti čiji su ciljevi jačanje i očuvanje zdravlja, produljenje ljudskog života, sprječavanje i liječenje ljudskih bolesti. Za ispunjenje ovih zadataka M. proučava strukturu i ... ... Medicinska enciklopedija

ENZIMI- (sin. enzimi; francuske dijastaze), biol. sredstva koja kataliziraju većinu kemikalija. reakcije koje su u osnovi vitalne aktivnosti stanice i tijela. Niz karakterističnih svojstava su termolabilnost, specifičnost djelovanja, visoka katalitička učinkovitost, ... ... Velika medicinska enciklopedija

Kao što je već napomenuto, molekule tenzida (tenzida) koji se mogu adsorbirati na sučelju otopina-plin moraju biti difilni, tj. Imati polarne i nepolarne dijelove.

Polarni dio molekula tenzida može biti skupina s dovoljno velikim dipolnim momentom: -COOH, -OH, -NH 2, -SH, -CN, -NO 2. -CNS,

CHO, -SO 3 N.

Nepolarni dio molekule tenzida je obično alifatski ili aromatski radikal. Duljina ugljikovodičnog radikala snažno utječe na površinsku aktivnost molekule.

Duclos, a zatim Traube, proučavajući površinsku napetost vodenih otopina homologne serije zasićenih masnih kiselina, otkrili su da je površinska aktivnost ovih tvari na sučelju otopina-zrak veća, što je dulja duljina radikala ugljikovodika. Štoviše, produženjem ugljikovodičnog radikala za jednu - CH2 - skupinu, površinska aktivnost raste 3-3,5 puta (u prosjeku 3,2 puta). Ova odredba postala je poznata kao Pravilo Duclos-Traube .

Njegova druga formulacija svodi se na sljedeće: s povećanjem lanca masnih kiselina u aritmetičkoj progresiji površinska aktivnost raste eksponencijalno.

Koji je razlog (fizičko značenje) takve ovisnosti, koju je prvo ustanovio Duclos, a zatim, u općenitijem obliku, Traube? Sastoji se u činjenici da se s povećanjem duljine lanca smanjuje topljivost masne kiseline pa se povećava sklonost njezinih molekula da se presele iz mase u površinski sloj. Na primjer, maslačna kiselina se u svakom pogledu miješa s vodom, valerična kiselina daje samo 4% otopinu, sve ostale masne kiseline veće molekulske mase topljive su u vodi u još manjoj mjeri.

Pravilo Duclos-Traube, kako je kasnije utvrđeno, promatra se ne samo za masne kiseline, već i za ostale tenzide koji tvore homologne serije, alkohole, amine itd. Njegovo teorijsko (termodinamičko) utemeljenje dao je Langmuir.

Kada se tenzidi unose u vodu, praktički nehidratizirani lanci ugljikovodika razdvajaju molekule vode, ugrađujući se u njezinu strukturu. Provedba ovoga zahtijeva obavljanje posla, protiv molekularnih sila, budući da je interakcija između molekula vode znatno veća nego između molekula vode i molekula površinski aktivnih tvari. Obrnuti proces - oslobađanje molekula površinski aktivnih tvari na sučelje s orijentacijom ugljikovodičnih lanaca u nepolarnoj fazi plina - događa se spontano sa smanjenjem Gibbsove energije sustava i "dobitkom" u radu adsorpcije . Što je dulji ugljikovodikov radikal, veći se broj molekula vode odvaja i veća je tendencija molekula surfaktanta da izlaze na površinu, t.j. to više njihova adsorpcija i adsorpcijski rad. Rad adsorpcije s produljenjem lanca za jednu kariku - CH 2 - povećava se za istu količinu, što dovodi do povećanja konstante adsorpcijske ravnoteže (adsorpcijski koeficijent K) za isti broj puta (3,2 puta pri 20 ° C ) ... To pak dovodi do povećanja površinske aktivnosti za ~ 3,2 puta.

Valja napomenuti da se s ovom formulacijom pravilo Duclos-Traube poštuje samo za vodene otopine i za temperature blizu sobne temperature.

Za otopine istih tenzida u nepolarnim otapalima, Duclos-Traubeovo pravilo je obrnuto: povećanjem duljine radikala ugljikovodika, topljivost tenzida se povećava i oni prelaze iz površinskog sloja u otopinu.

Na višim temperaturama prosječni faktor 3.2 opada, težeći jedinici u granici: s porastom temperature, površinska aktivnost uslijed desorpcije molekula opada, a razlika između površinske aktivnosti članova homolognog niza se izglađuje van.