Поверхностное натяжение. Поверхности раздела фаз - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Поверхностное натяжение. Поверхности раздела фаз. Доклад-сообщение содержит 40 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ХИМИИ Лекция 1. Поверхностное натяжение 1. Поверхность раздела фаз и ее количественные характеристики. 2. Зависимость поверхностного натяжения от температуры, природы граничащих сред, концентрации растворенных веществ. 3. Поверхностная активность. Правило Дюкло- Траубе. 4. Смачивание: иммерсионное, контактное. Количественные характеристики смачивания.

Слайд 2

Описание слайда:

Поверхности раздела фаз – слой, толщиной от одного до нескольких молекулярных диаметров, возникающий на границе раздела фаз. Существует 5 типов: Т-Г, Т-Ж, Т-Т, Ж-Г, Ж-Ж. 1. Поверхность раздела фаз и ее количественные характеристики

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

1. Поверхность раздела фаз и ее количественные характеристики Удельная поверхность фазы Sуд – это величина, равная отношению площади поверхности к её объему или массе: Sуд = S / V или Sуд = S / m [м2/м3 = 1/м или м2/кг] Она зависит от кривизны поверхности и дисперсности фаз.

Слайд 5

Описание слайда:

1. Поверхность раздела фаз и ее количественные характеристики 2. Свободная поверхностная энергия. Состояние, в котором находится вещество в поверхностном слое, существенно отличается от его состояния в глубине фазы. Каждая молекула на поверхности раздела фаз обладает большей энергий по сравнению с «глубинными» молекулами.

Слайд 6

Описание слайда:

Строение поверхностного слоя на границе жидкость-газ

Слайд 7

Описание слайда:

1. Поверхность раздела фаз и ее количественные характеристики Работа против внутреннего давления, которую необходимо совершить, чтобы увеличить площадь раздела фаз, называется свободной поверхностной энергией. При Т, р = соnst она совпадает с термодинамической функцией – энергией Гиббса. В этом случае её обозначают Gs.

Слайд 8

Описание слайда:

1. Поверхность раздела фаз и ее количественные характеристики

Слайд 9

Описание слайда:

1. Поверхность раздела фаз и ее количественные характеристики Поверхностное натяжение σ: силовое толкование. В данном случае исходят из модели Дюпре, которая представляет собой проволочную рамку с мыльной пленкой.

Слайд 10

Описание слайда:

Модель Дюпре

Слайд 11

Описание слайда:

1. Поверхность раздела фаз и ее количественные характеристики Нижняя сторона рамки подвижная, и если ничем не нагружена, поднимется вверх из-за стремления пленки сократиться, т.к. на рамку действует сила поверхностного натяжения Fп. Эту силу можно уравновесить грузиком весом Р= Fп. σ = Fп/2l [σ] = Н/м = Дж/м2

Слайд 12

Описание слайда:

1. Поверхность раздела фаз и ее количественные характеристики На практике поверхностное натяжение определяют не рамкой Дюпре, а на основе различных методов, один из которых сталагмометрический (метод подсчета капель, от греч. stalagma – капля).

Слайд 13

Описание слайда:

1. Поверхность раздела фаз и ее количественные характеристики Поверхностные явления - процессы, происходящие на границе раздела фаз, обусловленные особенностями состава и строения поверхностного слоя. Физические, связанные с изменением формы поверхностей раздела фаз dσ = 0, следовательно dGs = dS. К ним относят капиллярные явления, смачивание, прилипание и т.д. Химические, связанные с изменением химического состава поверхностного слоя dS = 0, следовательно dGs = dσ. К ним относят сорбционные явления.

Слайд 14

Описание слайда:

1. Поверхность раздела фаз и ее количественные характеристики Значение поверхностных явлений для фармации Многие процессы фарм. технологии - испарение, сублимация и конденсация, адсорбция, гетерогенный катализ, химические реакции на границе раздела фаз протекают на границе раздела фаз. Большинство лекарственных форм являются дисперсными системами с большой поверхностью: порошки, таблетки, эмульсии, суспензии, мази и т. д. Вопросы рациональной технологии, стабилизации, хранения, повышения эффективности терапевтического действия лекарств неразрывно связаны исследованиями поверхностных явлений.

Слайд 15

Описание слайда:

2. Зависимость поверхностного натяжения от температуры, природы граничащих сред, концентрации растворенных веществ Поверхностное натяжение (и поверхностная энергия) зависит от: температуры природы граничащих сред концентрации растворенных веществ

Слайд 16

Описание слайда:

2. Зависимость поверхностного натяжения от температуры, природы граничащих сред, концентрации растворенных веществ 1. Влияние температуры на поверхностное натяжение. С повышением температуры поверхностное натяжение уменьшается, т.к. среднее расстояние между молекулами увеличивается и потому ослабляются силы, действующие между молекулами. Температура, при которой поверхностное натяжение обращается в ноль, называется критической. При этом исчезает различие между двумя агрегатными состояниями вещества. При температурах, далеких от критической, как показали эксперименты, зависимость близка к линейной.

Слайд 17

Описание слайда:

2. Зависимость поверхностного натяжения от температуры, природы граничащих сред, концентрации растворенных веществ Для количественных расчетов используют величину β = dσ/dT – температурный коэффициент поверхностного натяжения. Она не является постоянной величиной, имеет отрицательное значение.

Слайд 18

Описание слайда:

2. Зависимость поверхностного натяжения от температуры, природы граничащих сред, концентрации растворенных веществ Для упрощенных вычислений обычно используют среднее значение β на достаточно широком интервале. Вдали от критической температуры для многих однокомпонентных неассоциированных жидкостей зависимость имеет вид: σ = σ0 + β(Т – Т0), где σ и σ0 – поверхностное натяжение при температуре Т и Т0 соответственно.

Слайд 19

Описание слайда:

2. Зависимость поверхностного натяжения от температуры, природы граничащих сред, концентрации растворенных веществ 2. Влияние на поверхностное натяжение природы фазообразующих веществ. Термином «полярность» П обозначают интенсивность молекулярных сил сцепления вещества, которая в основном определяется моментом диполя, поляризуемостью и диэлектрической проницаемостью вещества. Зависимость поверхностного натяжения от полярности жидкой фазы в системе жидкость – газ определяется природой жидкости.

Слайд 20

Описание слайда:

2. Зависимость поверхностного натяжения от температуры, природы граничащих сред, концентрации растворенных веществ

Слайд 21

Описание слайда:

2. Зависимость поверхностного натяжения от температуры, природы граничащих сред, концентрации растворенных веществ П. А. Ребиндером было показано, что поверхностное натяжение в системах жидкость - газ и жидкость - жидкость определяется главным образом разностью полярностей фаз. Этот вывод обычно формулируют в виде известного правила Ребиндера: Чем больше разность полярностей ΔП фаз, тем больше поверхностное натяжение на их границе раздела.

Слайд 22

Описание слайда:

Зависимость поверхностного натяжения от разности полярностей фаз в системе жидкость-жидкость

Слайд 23

Описание слайда:

2. Зависимость поверхностного натяжения от температуры, природы граничащих сред, концентрации растворенных веществ 3. Влияние концентрации на поверхностное натяжение (многокомпонентные системы). Поверхностное натяжение растворов, как правило, отличается от σ чистого растворителя. Зависимость поверхностного натяжения раствора от концентрации растворенного вещества при условии Т=const называют изотермой поверхностного натяжения.

Слайд 24

Описание слайда:

3. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. Способность растворенных веществ изменять поверхностное натяжение растворителя называется поверхностной активностью. Мерой поверхностной активности является g = dσ/dc. Знак производной dσ/dc указывает на характер зависимости σ от с.

Слайд 25

Описание слайда:

3. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе Для водных растворов различают три основных типа изотермы поверхностного натяжения, которые соответствуют трем типам веществ, по разному влияющим на поверхностное натяжение: ПАВ – поверхностно активные вещества – снижают σ. Для них характерно отрицательное значение dσ/dc<0. К ним относят амфифильные органические молекулы.

Слайд 26

Описание слайда:

3. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. ПНВ, поверхностно неактивные вещества – не влияют на σ. dσ/dc=0. К ним относят органические вещества с большим содержанием полярных групп, например сахароза. ПИВ, поверхностно инактивные вещества – повышают σ. dσ/dc>0. К ним относят сильные электролиты.

Слайд 27

Описание слайда:

3. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе.

Слайд 28

Описание слайда:

Модель молекулы поверхностно-активного вещества: а) строение гептановой молекулы; б) строение гептанового спирта; в) общая модель молекулы ПАВ

Слайд 29

Описание слайда:

3. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. К ПАВ относят органические соединения с несимметричным строением молекул, состоящих из полярных (-СООН, -ОН, -NH2 , -NO2 , –CHO, -SO3H) и неполярных групп (углеводородного радикала). Неполярная группа является гидрофобной частью молекулы, полярная – гидрофильной.

Слайд 30

Описание слайда:

3. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. Механизм воздействия ПАВ на поверхностное натяжение воды. Полярные группы («головы») молекул располагаются в водной(полярной) фазе, а гидрофобные радикалы («хвосты») вытесняются из водной среды и переходят в менее полярную фазу, например в воздух. Из-за увеличения взаимодействия ПАВ с соседней фазой снижается результирующая сила, направленная внутрь фазы.

Слайд 31

Описание слайда:

Механизм воздействия ПАВ на поверхностное натяжение

Слайд 32

Описание слайда:

3. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. Механизм воздействия ПИВ на поверхностное натяжение воды. Введение в водный раствор ионов лишь усиливает полярность среды, т.е. увеличивает разность полярностей граничащих фаз и, как следствие, увеличивает поверхностное натяжение.

Слайд 33

Описание слайда:

3. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. Правило Дюкло-Траубе: поверхностная активность вещества одного и того же гомологического ряда возрастает приблизительно в 3 -3,5 раза при увеличении углеводородной цепи на одну метиленовую группу — СН2— (для разбавленных растворов)

Слайд 34

Описание слайда:

Семейство изотерм поверхностного натяжения для гомологического ряда жирных кислот

Слайд 35

Описание слайда:

4. Смачивание Смачивание - разновидность адгезии, относящаяся к взаимодействию типа Г-Ж. Адгезией (прилипанием, сцеплением) называют притяжение между разнородными конденсированными телами при их молекулярном контакте. иммерсионное смачивание, имеющее место при полном погружении твердого тела в жидкость; в таком случае в смачивании участвуют две фазы: жидкость и твердое тело; контактное смачивание, протекает с участием трех фаз: твердой, жидкой, газообразной (например, капля жидкости на твердой поверхности)

Слайд 36

Описание слайда:

Иммерсионное смачивание. Количественной характеристикой смачивания является теплота смачивания, которая выделяется при полном погружении твердого вещества в жидкость. Ее экспериментально определяют калориметрическим методом. Выделение теплоты происходит за счет того, что граница типа Т-Г (с более высокой поверхностной энтальпией) заменяется на границу Г-Ж (с меньшей поверхностной энтальпией). Теплоту смачивания обычно относят к единице поверхности или массы смачиваемого вещества и выражают в Дж /м2 или Дж/кг.

Слайд 37

Описание слайда:

4. Смачивание Контактное смачивание. В этом варианте смачивания помещают каплю жидкости на твердую поверхность. Капля принимает такую форму, при которой по ее контуру устанавливается равновесие сил поверхностного натяжения.

Слайд 38

Описание слайда:

Положение капли воды: а) на гидрофильной поверхности; б) на гидрофобной поверхности

Слайд 39

Описание слайда:

Количественной мерой процесса смачивания может служить угол, образованный каплей и твердой поверхностью – краевой угол смачивания Θ. Считается, что жидкость смачивает поверхность, если Θ < 90°. По этому признаку твердые поверхности разделяются на гидрофильные - смачиваются водой и другими полярными жидкостями и гидрофобные - избирательно смачиваются неполярными жидкостями.