Поверхностно активные вещества

 

5. Величина поверхностного натяжения

 

Поверхностное натяжение  – термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

Поверхностное натяжение  имеет двойной физический смысл — энергетический (термодинамический) и силовой (механический).

Энергетическое (термодинамическое) определение: поверхностное натяжение — это удельная работа увеличения поверхности при её растяжении при условии постоянства температуры.

Силовое (механическое) определение: поверхностное натяжение — это сила, действующая на единицу длины линии, которая ограничивает поверхность жидкости^[1].

Сила поверхностного натяжения  направлена по касательной к поверхности  жидкости, перпендикулярно к участку  контура, на который она действует  и пропорциональна длине этого  участка.

Коэффициент пропорциональности   — сила, приходящаяся на единицу длины контура — называется коэффициентом поверхностного натяжения. Он измеряется в ньютонах на метр. Но более правильно дать определение поверхностному натяжению, как энергии (Дж) на разрыв единицы поверхности (м²). В этом случае появляется ясный физический смысл понятия поверхностного натяжения.

В 1983 году было доказано теоретически и подтверждено данными из справочников (Журнал физической химии. 2009, № 10, с. 2528—2530), что понятие поверхностного натяжения жидкости однозначно является частью понятия внутренней энергии (хотя и специфической: для симметричных молекул близких по форме к шарообразным). Приведенные в этой журнальной статье формулы позволяют для некоторых веществ теоретически рассчитывать значения поверхностного натяжения жидкости по другим физико-химическим свойствам, например, по теплоте парообразования или по внутренней энергии.

 В 1985 году аналогичный  взгляд на физическую природу  поверхностного натяжения, как  части внутренней энергии, при  решении другой физической задачи  был опубликован В. Вайскопфом.

Поверхностное натяжение  может быть на границе газообразных, жидких и твёрдых тел. Обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе «жидкость — газ». В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз.

В общем случае прибор для  измерения поверхностного натяжения  называется тензиометр.

Тезинометр дю Нуи – один из видов тензиометров, лабораторных приборов, используемых для измерения величины поверхностного натяжения жидкостей. Измерение осуществляется с помощью проволочного кольца (так называемым «методом отрыва кольца»). Назван в честь французского биофизика Пьера Леконта дю Нуи.

Принцип действия тензиометра заключается  в измерении силы отрыва проволочного кольца из платиноиридиевого сплава от поверхности раздела жидкость-воздух. Сила отрыва измеряется в условных единицах, затем производится вычисление по формулам, позволяющее получить значение натяжения в миллиньютонах  на метр (мН/м).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Поверхностно активные вещества (ПАВ) – химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела термодинамических фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность – способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз – это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю.

Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицелло образования или ККМ), с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор концентрация на границе раздела фаз остается постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объёмном растворе (мицелло образование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы.

Важнейшим сырьём в производстве современных поверхностно-активных веществ для синтетических моющих средств являются высшие жирные спирты, которые в зависимости от реагента дают неионогенные или анионные ПАВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Абрамзон А.А., Гаевой Г.М. Поверхностно-активные вещества. — Спб.: Химия, 2010 — 357 с.
2. Остроумов С. А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы. — М.: МАКС-Пресс, 2009 — 269 с.
3. Паршикова Т. В. Поверхностно-активные вещества как фактор регуляции развития водорослей. — Киев: Фитосоциоцентр, 2009 — 347 с.