Юный техник 1978-02, страница 28
поверхности раздела фаз и понижать вследствие этого их поверхностную энергию (поверхностное натяжение). Чтобы это определение было совсем понятным, напомним, что под адсорбцией понимают прилипание молекул каких-то веществ к поверхности твердого тела или жидкости. Фаза — это вода, бензин или нефть в приведенных выше примерах. Поверхностная энергия — та совокупная энергия, которую способны проявить молекулы твердого тела или жидкости, находящиеся на самой поверхности. Поверхностное натяжение — как бы следствие проявления поверхностной энергии — та сила, которая стремится сжать тело. Например, причиной образования при дроблении жидкостей капель — шариков, а не тел какой-то другой формы является именно поверхностное натяжение, которое заставляет жидкость принимать такую форму, при которой площадь тела будет наименьшей при данном объеме. Молекулу поверхностно-активного вещества можно представить в виде головастика, у которого головой является группировка атомов, придающих ему гидрофильиость, что в переводе означает «водолюбие». Именно такой водолюбивой «головой» молекула ПАВов адсорбируется на поверхности твердых частиц водолюбивых же веществ — кварца, стекла, капелек воды. К числу водолюбивых группировок атомов относятся карбоксильные О // группы —С сульфогруппы ОН О // — S , гидроксильиые груп пы — ОН. Группировка атомов, образующая хвост головастика, обусловливает гидрофобность — «ненависть к воде». Именно этим хвостом молекула ПАВов может примкнуть к поверхности тоже гидрофобных твердых частиц — парафина или беизина. Гидрофобными группировками являются углеводородные радикалы —СН2 — (СН2)п — СН3 при достаточно большой их длине, например, при п, равном 10—20. Химики обозначают молекулы такого типа общей формулой RX и называют дифильными. Если у молекулы большая голова и маленький хвост, то ПАВы, образованные такими молекулами, будут «липнуть» в основном к гидрофильным поверхностям, если наоборот, то к гидрофобным. Для количественной оценки этой важнейшей способности ПАВов американский ученый Гриффин ввел понятие гидрофильно-липо-фильного баланса, который представляет собой отношение молекулярной массы гидрофильной группы к общей молекулярной массе молекулы. Именно дифильное строение молекулы ПАВов обусловливает их стремление сосредоточиться (адсорбироваться) на какой-то поверхности раздела: вода их выталкивает из-за гидрофобного хвоста, углеводородная жидкость — из-за гидрофильной головы. Только иа границе раздела двух сред эти молекулы обретают «спокойствие», приткнувшись головой к воде или другому гидрофильному телу или хвостом — к гидрофобному. При таком «притыкании» в первом случае наружу будут торчать углеводородные хвостики, а во втором — гидрофильные группировки атомов (см. рис.). Впервые картину распределения молекул ПАВов на поверхности представил в 1917 году знаменитый американский ученый Ирвинг Ленгмюр, который исследовал ' адсорбционную способ- 26 |
