Самопроизвольные процессы на границе деления фаз.

Схематически поверхностные явления разделяют на две группы.

В первой группе поверхностных явлений значения поверхностного натяжения является величиной постоянной, а уменьшение энергии Гиббса обусловлено уменьшением поверхности раздела фаз. Этот процесс происходит за счет создания сферической и гладкой поверхностей жидкости или укрупнения частиц.

Во второй группе избыток свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз компенсируется за счет самопроизвольного уменьшения поверхностного натяжения.

Самопроизвольное уменьшение поверхностного натяжения

происходит во время адсорбции.

Адсорбция – это произвольный процесс изменения концентрации компонентов в поверхностном слое С_S по сравнению с их концентрацией в объеме фазы С_V, то есть на границе раздела фаз раствор – газ или раствор – раствор, который зависит от величины поверхностного натяжения этих веществ. Например, если поверхностное натяжение растворителя больше, чем поверхностное натяжение растворенного вещества, то последнее может проявлять поверхностную активность, уменьшая поверхностное натяжение раствора.

Основой всего живого на земле является вода. Она составляет приблизительно 66% массы тела человека и является растворителем во всех биологических системах. Поэтому именно относительно воды все вещества разделяют на поверхностно-активные (ПАВ), поверхностно-неактивные (ПНВ), и поверхностно-индифферентные (ПОВ) вещества. Такое деление является условным, ибо большое количество веществ, которые являются поверхностно-активными в водных растворах, могут быть поверхностно-неактивными в других растворителях.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) – это соединения, которые адсорбируются на поверхности деления фаз (С_S > С_V) и уменьшают поверхностное натяжение воды. ПАР разделяют на анионоактивные, катионоактивные, нетоногенные и амфолитные (амфотерные).

К анионоактивным ПАВАМ принадлежат такие, которые при диссоциации образуют поверхностно-активный анион, это: соли высших карбоновых кислот, соли сульфокислот, соли алкилсульфатных кислот.

К катионоактивным ПАВАМ принадлежат вещества, которые во время диссоциации образуют поверхностно-активный катион. Неионогенные – это соединения, которые не образуют ионов. А амфолитые ПАВ выявляют как катионо-, так и анионоактивные свойства.

В молекуле ПАВ различают две части: неполярную (углеводородная цепь) и полярную (функциональную группу). Углеводородная часть молекул гидрофобная (отталкивает воду), а полярная группа, которая имеет значительный дипольный момент в и интенсивно взаимодействует с водой, является гидрофильной (то есть притягивает воду). Молекулы, имеющие такое строение, называют дифильными. Они способны к взаимодействию как с неполярными, так и с полярными веществами, например с водой. Самым выгодным положением для такой молекулы является ее размещение на границе раздела фаз.

Поверхностно-неактивными (ПНР) называют вещества, которые увеличивают поверхностное натяжение воды и концентрируются в объеме раствора. К поверхностно-неактивным веществам принадлежат неорганические кислоты, основания, соли и некоторые сильно полярные органические соединения.

Поверхностно-индифферентными (ПИВ) называют вещества, что не изменяют поверхностное натяжение растворителя. Их поверхностная и объемная концентрация одинаковые. Примером является сахароза, и другие углеводы.