Химиялық термодинамиканың негізі § термодинамиканың бірінші заңы термодинамикалық түсініктер мен анықтамалар
жүктеу/скачать 0,9 Mb.
|
Микро сож соож
| Беттік активті заттардың (БАЗ) беттік керілуі еріткіштікінен аз болуы керек. Олардың ерігіштік қабілеті нашар болады және де жеке молекулалық өте жұқа адсорбциялық қабат пайда болатындықтан, ол адсорбент бетінің қасиеттерін күрт өзгертеді. Сондай-ақ, БАЗ-дар өздерінің физикалық және химиялық қасиеттеріне орай үш топқа бөлінеді: молекулалық; анион активті; катион активті. Молекулалық БАЗ-ды ионогенсіз, ал қалған екеуін ионогенді дейді.
Спирт молекулалары, органикалық карбон кышқылдары, күрделі белокты қосылыстар мен басқа да заттар молекулалық немесе ионогенсіз БАЗ тобына жатады. Ионогенді анион активті БАЗ суда ерігенде иондарға диссоциацияланады және ондағы беттік активтілікті тек анион ғана көрсетеді. Оларға мысал ретінде сабын, сульфоқышқылдар және олардың тұздарын, басқа да қосылыстарды келтіруге болады. Ионогенді катион активті БАЗ суда еріген кезде иондарға ыдырайды, бірақ бұл ерітінділерде беттік активті-лік тек катиондарда ғана болады. Оларға құрамында азоты бар органикалық негіздер мен олардың тұздары жатады. Барлық БАЗ ортақ сипаттардың бірі — олардың молекулаларының полюсті және полюссіз екі бөлшектен тұратыны. Полюсті топқа ОН, СООН, NН2 сияқты гидрофильді, ал полюссізге көмірсутекті немесе ароматты радикалдар жатады. Полюсті бөлшектерде едәуір мәндегі дипольдік момент болады және олар жақсы гидраттанады, яғни әлсіз болса да сумен әрекеттеседі. Әлбетте полюсті топ БАЗ-дың суға жақындығын анықтайды. Полюсті топтағыдан, полюссіз бөлшекке енетін көмірсутекті радикалдар гидрофобты, яғни ол сумен әрекеттесе де, араласа да бермейтіндіктен, судағы БАЗ ерігіштігін төмендетеді. Шартты түрде БАЗ молекуласының полюсті немесе гидрофильді бөлігін дөңгелекшемен, ал оның полюссіз немесе гидрофобты бөлігін таяқшамен белгілейді (4-сурет). Енді осындай молекуланы суда ерітсе, онда БАЗ молекуласы сумен әрекеттескенде оның полюсті бөлігі су ішіне ұмтыла орналасса, ал оның полюссіз немесе бөлігі өзін судың сыртында болады. Мұндайда судың беткі қабатын шексіз үлкейді деп көз алдымызға елестетсек, полюсті бөлігі судың бетінде тік орналасады. Олай болса, судың полюссіз бөлшекті сыртқа итеру күшінің әсерінен су беті осы гидрофобты топпен қанығады. Осы бағытта жүргізілген көптеген тәжірибелер көрсетіп отырғандай, БАЗ радикал құрамына енетін көмірсутекті тізбектің ұзындығы арткан са-йын, оның судағы ерігіштігі нашарлай түсіп, оның басым көпшілігі сұйық бетіне орналасады. Мұның салдарынан олардың адсорбциялау қабілеті артады. Ендеше гидрофобты топтың сұйық бетіне молырақ жиналғандығынан да оның беттік керілуі азаяды. Сондықтан да заттардың беттік активтілігі және соған орай 4 адсорбциялау қабілеті полюсті топтың табиғатына, молекула құрылысы мен көмірсутекті тізбектің ұзындығына тәуелді болады екен. Бұл пікірді дәйекті дәлелдеу мақсатымен жүргізілген зерттеулерге қарағанда, қосылыс құрамына енетін көмірсутекті тізбек ұзындығы артқан сайын (мысалы, органикалық карбон қышқылдарын алса), олардың судағы ерігіштігі нашарлай береді. Қаныққан карбон қышқылдарының судағы ерітінділерін зерттегенде, қышқыл құрамындағы көмірсутекті тізбек әрбір — СН2— тобына көбейген сайын, олардың адсорбциялау қабілеті шамамен 2—3 есе артады екен. Бұл Траубе-Дюкло ережесі деп аталады: карбон қышқылындағы тізбек ұзындығы арифметикалық прогрессиямен өссе, ал олардың беттік активтілігі геометриялық прогрессиямен артады. Траубе-Дюкло ережесі тек аса сұйық, төменгі концентрациядағы ерітінділер үшін ғана қолданылады. Мысалы БАЗ концентрациясы аз болғанда, олардың гидрофобты (радикалды) бөлігі ерітінді бетіне орналасады (43, а, б-сурет). Ал егер оның концентрациясын жайлап жоғарылатса, онда адсорбцияланған молекулалар ерітінді бетін толтырып, қаныққан қабат құрайды (43, в-сурет). Бұл суреттен суда еріген БАЗ молекулаларының қалыңдығы бір молекула өлшеміне теңелетіндей, яғни жеке молекуладан (моно- .... молекуладан) тұратын адсорбцияланған зат көрінеді. Осы тұста Траубе-Дюкло ережесінің қалыпты температура үшін қолданыла-тынын айта кету қажет. Өйткені адсорбция кезінде температура жоғары болса, онда десорбция құбылысы басымырақ болып, адсорбция нашарлайды, мұның нәтижесінде беттік активтілік төмендейді. жүктеу/скачать 0,9 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|