Поверхностные свойства растворов органических веществ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………4
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ, ПОСВЯЩЕННОЙ ИЗУЧЕНИЮ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ОБЪЕМНЫХ СВОЙСТВ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАСТВОРОВ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ…………………9
1.1. Практическая значимость изучения поверхностных свойств многокомпонентных растворов органических веществ………………………12
1.2.Обзор теоретических и экспериментальных исследований поверхностных свойств многокомпонентных растворов……………………………………….13
1.3. Изучение взаимосвязи между объемными и поверхностными свойствами растворов…………………………………………………………………………15
1.4. Установка для изучения физико-химических и поверхностных свойств «Тензиометр К 100»………………………………………………………………17
Выводы к первой главе…………………………………………………………...33 ГЛАВА II. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ………………………………………..34
2.1. Методические особенности измерения поверхностного натяжения методами отрыва кольца Дью Нуи и пластины Вильгельми…………………35
2.2. Методические особенности измерения плотности водных растворов, содержащих поверхностно-активные вещества на тензиометре К-100………44
2.3 Статистические методы определения погрешности измерения
поверхностного натяжения……………………………………………………...48
Выводы ко второй главе
ГЛАВА III. ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ТРОЙНЫХ РАСТВОРОВ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
3.1. Изучение концентрационной зависимости поверхностное натяжение растворов 1 системы…. (нужно определиться сколько и какие)
3.2. Изучение концентрационной зависимости поверхностное натяжение растворов 2 системы ….
3.3. Изучение концентрационной зависимости поверхностное натяжение растворов 3 системы ….
3.4.Временная зависимость поверхностного натяжения растворов многокомпонентных систем (1,2,3)
3.4.Определение ошибки измерения поверхностного натяжения и плотности
3.5. Расчет термодинамических свойств поверхности изученных систем (адсорбция, состав поверхностного слоя, молярных и парциально-молярных свойств поверхности и объема)
Выводы к третьей главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность исследований поверхностных свойств многокомпонентных растворов органических веществ обусловлена необходимостью изучения и управления процессами, происходящими на границе раздела фаз, что имеет важное значение для различных отраслей промышленности, таких как фармацевтика, нефтехимия, пищевая промышленность и др. Кроме того, результаты исследования поверхностных свойств многокомпонентных растворов органических веществ необходимы при разработке новых материалов, таких как биокомпозиты и наночастицы, полимеры, и смолы, краски и покрытия и т.д.
В последнее время активизировались исследования поверхностных явлений в системах, содержащих многокомпонентные композиции органических веществ [1,2]. Эти исследования направлены, прежде всего, на измерение поверхностного натяжения и плотности трехкомпонентных систем, содержащих воду, этанол и другие органические растворители, такие как бензол, гептан и ацетон. Кроме того, поверхностное натяжение (?) является точно измеряемым свойством поверхности жидкости, концентрационная зависимость которой позволяет найти многие фундаментальные свойства поверхностного слоя практически важные свойства поверхности [3].

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ, ПОСВЯЩЕННОЙ ИЗУЧЕНИЮ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ОБЪЕМНЫХ СВОЙСТВ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАСТВОРОВ ПОВ

Изучение основ действия ПАВ в аналитических системах невозможно без обсуждения особенностей взаимодействия ПАВ с водой. В связи с этим кратко рассмотрим структуру жидкой воды и специфику гидратации ПАВ в водных растворах.
Экспериментально установлено, что молекулы воды имеют четыре полюса зарядов, расположенных в вершинах тетраэдра. Каждая молекула образует четыре водородные связи, выступая в качестве донора и акцептора протонов и взаимодействуя с четырьмя окружающими ее другими молекулами воды. Такая тетраэдрическая координация приводит к образованию ажурной структуры с пустотами, что впервые было показано в работе Дж. Бернала и Р. Фаулера. При этом размеры этих пустот больше размера самих молекул. Такая структура воды сходна со структурой льда с тем отличием, что в случае жидкой воды упорядочение имеет ближний порядок и исчезает на расстоянии более 0,8 нм.
Существует множество моделей, описывающих структуру воды. Условно их можно разделить на две большие группы.
Общим для моделей двух состояний (модели Л. К. Полинга, О. Я. Самойлова и др.) является представление о наличии ажурной структуры воды. При этом допускаются различные конфигурации этих структур. С точки зрения данных моделей молекулы в жидкой воде, с одной стороны, связаны водородными связями и образуют различные пространственные структуры с большим числом пустот, с другой – находятся в несвязанном состоянии.
Модели двух структур предполагают одновременное существование в жидкой воде по крайней мере двух неодинаковых структур – разорванных или замкнутых полимерных ассоциатов молекул воды (кластеров) и разделяющих их мономерных молекул с частично разорванными водородными связями.
Ни одна из существующих моделей и теорий не дает исчерпывающего объяснения всего многообразия физических свойств воды. Поэтому при рассмотрении процессов, протекающих при растворении различных веществ, в том числе поверхностно-активных, необходимо учитывать весь комплекс имеющихся представлений, основанный на факте существования в жидкой воде ассоциированных и неассоциированных молекул воды.
Согласно О. Я. Самойлову взаимодействие любой растворенной частицы с водой включает две составляющие различной природы:
1) гидрофильную гидратацию, которая определяется главным образом электростатическими свойствами частиц. Например, для ионов металлов она растет с увеличением заряда, уменьшением радиуса и уменьшением структурированности растворителя;
2) гидрофобную гидратацию, которая заключается в усилении структурирования воды в ближайшем окружении частицы, что эквивалентно упорядочению водородных связей между молекулами воды при одновременном ослаблении взаимодействия вода–частица. Гидрофобная гидратация наиболее полно проявляется для неполярных гидрофобных частиц. Пространство, занимаемое гидрофобной частицей, становится недоступным для молекул воды, что приводит к образованию вокруг частицы слоя более структурированной воды (айсберга). Считается, что гидрофобная гидратация отличается от гидрофильной гораздо большим радиусом действия.
Способность углеводородов стабилизировать структуру воды в настоящее время является общепризнанной. Впервые эта гипотеза была предложена Г. Фрэнком и М. Эвансом и в последующем доказана различными учеными. С помощью спектроскопических методов показано, что введение дифильных веществ, имеющих развитый углеводородный радикал, приводит к более резкому появлению полосы поглощения, характерной для льда.
Тип взаимодействия ионных и неионогенных ПАВ с водой различен, что придает их растворам различные свойства. Наличие диссоциирующей в водном растворе ионной группы, связанной с углеводородным радикалом, и относительно свободных противоионов, способных разрушать структуру воды, наряду со структурирующими воду метиленовыми группами в гидрофобной части одной молекулы приводит к антагонистическому воздействию отдельных частей одной молекулы на состояние растворителя в разбавленных растворах ионогенных ПАВ. Кроме того, при определенном пространственном расположении молекул этих веществ между заряженными группами может проявляться электростатическое взаимодействие. Также необходимо учитывать и возможность образования ионных двойников из поверхностно-активных ионов и противоионов и, следовательно, нейтрализацию заряда ионизированных молекул ПАВ.
Неионогенные ПАВ свободны от структурного антагонизма, но, с другой стороны, они, как правило, отличаются от ионогенных веществ значительным размером молекул, так как для придания им растворимости на каждые две метиленовые группы следует вводить не менее одной оксиэтиленовой группы в гидрофильную часть. В результате, например, уже у 6-этокси-додеканола длина молекулы почти вдвое больше, чем у додецилсульфата натрия, причем около двух третей молекулы приходится на гидрофильную оксиэтиленовую цепочку.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Mirjana Lj. Kijevcanin, Ines S. A. Densities, Viscosities, and Surface and Interfacial Tensions of the Ternary Mixture Water + Ethyl Butyrate + Methanol at 303.15 K / J. Chem. Eng. 2003.N48. Pр. 1266-1270
2. Santos, B. M. S.; Ferreira, A. G. M.; Fonseca, I. M. A. Surface and Interfacial Tensions of the Systems Water+n-Butyl Acetate+Methanol and Water+n-Pentyl Acetate+Methanol at 303.15 K. / Fluid Phase Equilib. 2003. N 208. Pp 1-21.
3. Dadashev R.Kh. Thermodynamics of surface phenomena. Moscow: Fizmatizdat, 2008. 278 р.
4. Трофимова, Ф. А. Проблемы производства глинопорошков для буровых растворов в России / Ф. А. Трофимова, Т. З. Лыгина, В. В. Власов // Бурение и нефть. – 2006. – №12. – С. 14.
5. Шантарин, В. Д. Физико-химия дисперсных систем / В. Д. Шантарин, В. С. Войтенко – М.: Недра, 1990. – 315 с.
6. Зубрева, Ю. С. Многокомпонентные полимерные системы для регулирования устойчивости дисперсий / Ю. С. Зубрева, Ж. Н. Малышева, А. В. Навроцкий // Современные наукоемкие технологии. – 2009. – №4. – С. 74–76.
7. Dadashev, R. H. Thermodynamics of surface phenomena. / R. H. Dadashev. – Great Abington: Cambridge international science publishing, 2008.- 281 p.
8. Семенченко, В. К. Поверхностные явления в металлах и сплавах. / В. К. Семенченко – М.: Гостехиздат, 1957. – 491 с.
9. Абрамзон, А. А. Поверхностно-активные вещества: Справочник / А. А. Абрамзон, В. В. Бочаров, Г. М. Гаевой. – Л.: Химия, 1978. – 376 с.
10. Офицеров A.А. Поверхностное натяжение многокомпонентных растворов // Изв. вузов. Черная металлургия. 1966. №7. С. 18—20.

Весь текст будет доступен после покупки