В главе «Поверхностные явления» изучаются поверхностные эффекты и особенности поведения вещества, обусловленные наличием межфазных границ. Наиболее ярко влияние поверхности на свойства проявляется в наносистемах, объектах современных технологий, где доля вещества, находящегося на границе раздела фаз, настолько велика, что именно поверхностные явления становятся доминирующими в определении свойств систем. Далее представлено несколько лабораторных работ, которые позволяют студентам на практике познакомиться с поверхностными явлениями и основами экспериментальных методов исследования наносистем. Глава построена по модульному принципу и обеспечивает выполнение работ в любой последовательности.
РАБОТА 15. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ И ПОВЕРХНОСТНАЯ АКТИВНОСТЬ. АДСОРБЦИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ЖИДКОСТИ И ВОЗДУХА
Задачи работы
► Измерить поверхностное натяжение растворов нескольких поверхностно-активных веществ (ПАВ) гомологического ряда.
► Построить изотермы поверхностного натяжения, найти поверхностные активности гомологов и рассчитать коэффициент Траубе.
► На основании изотерм поверхностного натяжения построить изотермы адсорбции Ленгмюра.
► Рассчитать константы уравнения Ленгмюра и размеры молекул ПАВ.
Теоретическое пояснение
Границы раздела фаз содержат атомы и молекулы, характеризуемые повышенной энергий, которая является следствием неуравновешенности сил, действующих на поверхностные молекулы со стороны других молекул (сравните молекулы А и Б на рис. 6.1). Поверхностную энергию принято характеризовать свободной поверхностной энергией Гиббса1. Энергию Гиббса, требуемую на образование единицы поверхности, называют поверхностным натяжением σ. Единицей измерения поверхностного натяжения является Дж/м2.