Зависимость поверхностного натяжения

ОТ ПРИРОДЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ

РАСТВОРЕННОГО ВЕЩЕСТВА

Измерения поверхностного натяжения растворов показали, что различные растворенные вещества по–разному влияют на поверхностное натяжение растворов.

1. Вещества, понижающие поверхностное натяжение, называются поверхностно-активными (ПАВ). По отношению к водным растворам поверхностно-активными являются спирты, жирные кислоты и их соли, амины и другие вещества, имеющие дифильное строение, т. е. полярную часть (функциональные группы) и неполярную часть (углеводородный радикал). Молекулу ПАВ принято изображать так:

Поверхностно-активными по отношению к воде являются вещества менее полярные, чем вода (так, дипольный момент воды равен 1,84 Д, а у этанола – 1,70 Д). Они взаимодействуют с водой слабее, чем молекулы воды между собой, значит, попадая на поверхность, они уменьшают поверхностное натяжение.

2. Вещества, повышающие поверхностное натяжение, называются поверхностно-инактивными (ПИВ). К ним относятся сильные электролиты: соли, щелочи, кислоты. Ионы, образующиеся в результате диссоциации, взаимодействуют с водой сильнее, чем молекулы воды между собой. Поэтому значительная часть ионов увлекается молекулами воды в объем раствора. Однако немногие оставшиеся на поверхности ионы создают вблизи поверхности силовое поле, тем самым, повышая поверхностное натяжение.

Существуют вещества, растворение которых практически не приводит к изменению поверхностного натяжения. Такие вещества являются поверхностно-неактивными. К ним относятся вещества, которые имеют много полярных групп, например сахароза С₁₂Н₂₂О₁₁.

Зависимость поверхностного натяжения от концентрации растворенного вещества == f(с) для указанных групп веществ представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Зависимость поверхностного натяжения от концентрации растворенного вещества

Из графика видно, что для поверхностно-активных веществ < 0, для поверхностно-инактивных > 0 , а для поверхностно-неактивных = 0 (на графике _o – поверхностное натяжение воды). Необходимо обратить внимание на то, что для ПАВ характерно резкое снижение даже при малых концентрациях. По мере роста концентрации ПАВ график становится более пологим и, наконец, переходит в горизонтальную прямую, что означает, что поверхностное натяжение достигло своего минимального значения. Увеличение поверхностного натяжения под влиянием ПИВ происходит незначительно, что связано с тем, что концентрация ионов в поверхностном слое незначительна и по составу он близок к чистому растворителю. Необходимо подчеркнуть, что понятия ПАВ и ПИВ не носят абсолютный характер, они определяются выбранным растворителем, его поверхностным натяжением ( _o).