Термодинамические характеристики поверхностных слоев, возникающих в процессах адсорбции растворенных веществ на поверхности воды и водных растворов алифатических спиртов

• Автор: Федорова, Анастасия Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Закономерности адсорбции растворенных веществ на гра нице раздела фаз жидкостьгаз и на поверхности твердых
1.2. Состояние адсорбированных веществ в поверхностных ело ях границ раздела фаз жидкостьтвердое и жидкое I ьгаз

1.3. Сольватация электролитов и неэлектролитов в водных и водноорганических средах

1.3.1. Растворы неэлектролитов

1.3.2. Растворы электролитов

1.4. Термодинамические модели адсорбции электролитов и не электролитов.

2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССОВ АД СОРБЦИИ НА ГРАНИЦАХ РАЗДЕЛА ФАЗ ЖИДКОСТЬГАЗ

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Используемые вещества и реактивы
3.2. Поверхностное натяжение водных и неводных растворов
3.2.1. Методы и установки для измерения поверхностного натя жения
3.2.2. Методики измерения поверхностного натяжения
3.2.3. Расчет изотерм избыточной адсорбции растворенных ве ществ из изотерм поверхностного натяжения
3.2.4. Поверхностные натяжения и изотермы избыточной ад сорбции водных растворов хлоридов водорода, натрия ш калия.
3.2.5. Поверхностные натяжения и изотермы избыточной ад
сорбции 1,1электролитов в водных растворах этанола
3.2.6. Поверхностные натяжения и изотермы избыточной ад сорбции растворов малеата натрия и стирола
3.2.7. Изотермы и теплоты адсорбции малеата натрия и стирола на скелетном никелевом катализаторе из растворов
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Термодинамика адсорбции растворенных веществ на гра
нице раздела фаз жидкостьгаз
4.2. Состояние растворенных веществ в поверхностных слоях
4.2.1. Состояние растворенных веществ в поверхностных слоях на границах раздела фаз жидкостьгаз.
4.2.2. Состояние растворенных веществ в поверхностных слоя 2 на границах раздела фаз жидкостьтвердое.
5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


В зависимости от способности к диссоциации низкомолекулярные ПАВ разделяют на ионогенные иПАВ и неионогенные нПАВ 4, 5, 9, , . Первые в растворах диссоциируют с образованием поверхностноактивных ионов, а вторые не способны к диссоциации и находятся в растворах в виде молекул. ПАВ аПАВ, при диссоциации которых образуются поверхностноактивные анионы. К данному классу относят карбоновые кислоты и их соли алкилсульфаты, алкиларилсульфонаты, ряд других соединений. ПАВ кПАВ, при диссоциации которых образуются поверхностно активные катионы. К данному классу относят первичные, четвертичные аммониевые основания, вторичные и третичные амины и пр. ПАВ, содержащие две функциональные группы, одна из которых имеет кислый, а другая основной характер. В зависимости от кислотности водных растворов эти ПАВ проявляют как анион, так и катионактивные свойства. Примерами высокомолекулярных ПАВ могут служить поливиниловые спирты, желатин, казеин, полиакриламид и т. Несмотря на широкую классификацию, закономерности адсорбции различных типов ПАВ подобны. ПАВ снижают поверхностное натяжение раствора за счет определенной ориентации их молекул в поверхностном слое. Например, при адсорбции из полярных растворителей, в частности воды, на поверхностях жидкостьгаз или твердое телораствор неполярная алкильная часть молекул всегда ориентируются на межфазной поверхности в направлении неполярной фазы, а полярные группы погружаются в водный раствор. Кроме того, для водных растворов ПАВ адсорбция экзотермична, снижается с ростом температуры и возрастает с ростом алкильной цепи. К ПИАВ традиционно относят неорганические электролиты соли, кислоты и пр. Исходя из приведенной классификации, далее будут рассмотрены экспериментальные результаты и теоретические представления по вопросу адсорбции ПАВ и ПИАВ из растворов. Основные особенности процессов адсорбции на границах раздела фаз жидкостьгаз и жидкостьжидкость заключаются в следующем. Постоянство изотропных свойств жидкостей и жидких растворов определяет их структурную и энергетическую однородность. Состояние адсорбционных слоев на поверхности жидкостей определяет, в основном, энергия межмолекулярных взаимодействий. Химические взаимодействия с высокой энергией адсорбционной связи в поверхностных слоях полностью отсутствуют. Поэтому энергии адсорбционной связи адсорбата невелики и быстро убывают с расстоянием. Молекулы адсорбата способны перемещаться по границе раздела фаз в результате поверхностной диффузии и переходить в сопряженные гомогенные фазы. Поэтому адсорбат на поверхности жидкостей всегда находится в делокализованном состоянии. Очевидно, в процессах адсорбции с участием растворов в качестве объемных фаз существенное влияние на характеристики адсорбционных равновесий оказывают процессы сольватации растворенных веществ. В частности, именно сольватационные взаимодействия ограничивают область действия адсорбционных потенциалов жидкой поверхности, и адсорбция компонентов раствора на границе раздела фаз жидкостьгаз протекает в мономолекулярных адсорбционных слоях. Из фундаментального уравнения Гиббса следует, что характер зависимости поверхностного натяжения от концентрации непосредственно связан с поверхностной активностью растворенных веществ. Поверхностное натяжение жидкостей может быть точно измерено экспериментально 3, 9, , , а энергетические характеристики поверхностей жидкостей могут быть определены из результатов таких измерений. Поэтому процесс адсорбции на границе раздела фаз жидкостьгаз достаточно хорошо изучен, а экспериментальные данные адсорбционных исследований наиболее надежны. Исходя из вышеизложенного, целесообразно в процессах адсорбции на жидких поверхностях рассматривать изотермы поверхностного натяжения. Как следует из фундаментального уравнения Гиббса по характеру зависимости от концентрации они антибатны изотермам избыточной адсорбции. При изучении и описании процессов адсорбции из растворов на поверхности жидкостей может быть использована классификация изотерм, предложенная Гильсом , для адсорбции из разбавленных растворов на поверхности твердых адсорбентов.