ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙ (монослой), слой в-ва толщиной в одну молекулу на пов-сти раздела фаз. Возникает при адсорбции, поверхностной диффузии, в результате испарения р-рителя из р-ра, содержащего нелетучий компонент. На твердых пов-стях М.с. обычно образуется вследствие адсорбции ПАВ из разбавл. р-ров или газов при относительно низких давлениях. С ростом концентрации (или давления пара) адсорбируемого в-ва М.с. может переходить в полимолекулярный поверхностный слой.

Емкостью М.с. пт наз. предельное заполнение молекулами адсорбир. в-ва пов-сти адсорбента. Если известна средняя площадь sm, занимаемая в насыщенном М.с. адсорбир. молекулой, то уд. пов-сть адсорбента А = nmsmNA, где пт выражена в молях на единицу массы адсорбента, NA-постоянная Авогадро. При эксперим. определении уд. пов-сти высокодисперсных порошков или высокопористых тел в качестве адсорбируемого в-ва обычно используют N2 или Аr, для к-рых sm равна 0,162 и 0,166 нм2 соотв. и слабо зависит от природы адсорбента.

На пов-сти жидкости М.с. нерастворимых и слаборастворимых ПАВ могут находиться в разл. "агрегатных" состояниях. Если расстояние, разделяющее молекулы в М.с., велико по сравнению с их размерами и молекулы почти не взаимод., слой наз. газообразным (G-пленка). М. с. с предельно плотной упаковкой молекул наз. конденсированным; его уподобляют двухмерной жидкости (L-пленка) или двухмерному твердому телу (S-пленка). В газообразном М.с. на границе водная среда-газ гидрофобные группы дифильных молекул ПАВ располагаются вдоль пов-сти раздела фаз, в конденсированных М.с. они ориентированы по нормали или под углом к межфазной пов-сти. Макромолекулы в М. с. могут находиться в виде клубков, спиралей или иных структурных форм. Молекулы линейных полимеров обычно принимают плоскую конформацию, располагаясь вдоль пов-сти раздела фаз. Однако отдельные участки цепи могут образовывать "петли" и "хвосты", выступающие далеко за пределы поверхностного слоя. Нек-рые макромолекулы, напр. белковые, имеющие в р-ре форму спирали, при выходе из объема фазы в поверхностный слой полностью или частично разворачиваются. Граница (подвижный барьер), отделяющая на пов-сти участок чистой жидкости от участка, покрытого М.с., испытывает давление, наз. поверхностным или плоским (двухмерным). В общем случае p = s0 — s(Г), где s0 и s(Г)-поверхностное натяжение соотв. чистой жидкости и жидкости, покрытой М. с., к-рый образовался в результате адсорбции в-ва массой Г, определяемой согласно известному адсорбц. ур-нию Гиббса (обычно Г выражают в молях на единицу площади межфазной пов-сти). В случае нерастворимого ПАВ p м. б. измерено непосредственно с помощью прибора, наз. п л ен о ч н ы м и в е с а м и, или в е с а м и Л е н г м ю р а.

Данные измерений позволяют строить изотермы в координатах p-площадь s, приходящаяся на одну молекулу (или ps-p), по виду к-рых изучают состояние М.с. в зависимости от его насыщения, т-ры Т, хим структуры ПАВ, состава и св-в жидкой фазы. Разреженный М.с. характерен для малых значений Г (или p) и достаточно высоких т-р. Насыщенные М. с. могут быть жидкорастянутыми (L1 -пленки), жидкоконденсиро-ванными (L2-плeнки) и твердоконденсированными, или твердыми (S-пленки). В нек-рых случаях по наклону линейного участка изотермы в координатах ps-p можно определить значения sm (см. рис.).

3027-1.jpg

Диаграмма состояния мономолекулярного слоя в координатах поверхностное давление p-площадь s, приходящаяся на одну адсорбир. молекулу. С, L2,I, L1 и S-соотв. газообразное, жидкоконденсированное, промежуточное, жидкорастянутое и твердоконденсированное состояния.

Переход от состояния L1 к L2 иногда идет через промежут. состояние I. Возможны условия, при к-рых вообще не реализуются нек-рые из состояний М.с. Переход L3027-2.jpg G при снижении p или G3027-3.jpgL при возрастании p осуществляется через "гетерог." область, где при p = const в термодинамич. равновесии находятся участки пов-сти, покрытые М.с. в состояниях L и G. Состояние G описывается ур-нием, аналогичным ур-нию Ван-дер-Ваальса:

3027-4.jpg

где а-эмпирич. постоянная, характеризующая силу меж-мол. взаимодействий в М.с., b-эффективная площадь сечения молекулы (обычно принимают b3027-5.jpgsm), k-постоянная Больцмана.

В эксперим. исследованиях М.с. образуются также при переносе конденсир. пленок нерастворимых ПАВ с пов-сти жидкости на пов-сть пластины из металла, стекла или др. материала при пересечении границы жидкости с газовой (обычно воздушной) средой (м е т о д Л е н г м ю р а-Б л о д-ж е т). В зависимости от направления перемещения пластины возможна "прямая" или "обратная" ориентация молекул ПАВ на твердой подложке и соотв. гидрофобизация или гидрофилизация пластины. Несколько М.с., нанесенных последовательно, позволяют получать полимолекулярные пленки с высокой степенью упорядоченности.

Структура и св-ва М.с. сильно зависят от строения образующих его молекул, степени ионизации полярных групп, природы контактирующих фаз и др. М.с., особенно S- и L-пленки, влияют на скорость массопереноса через пов-сть раздела фаз, трение, адгезию. М.с. нек-рых в-в эффективно снижают испарение летучих нефтепродуктов, защищают металлы от коррозии. Состояние М.с., его электрич. и реологич. св-ва решающим образом сказываются на устойчивости эмульсий и пен. Важную роль играют М.с. (липидные, липопротеидные и др.) в клеточных мембранных процессах.


===
Исп. литература для статьи «МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙ»:
Адамсон А., Физическая химия поверхностей, пер. с англ., М., 1979; Измайлова В. Н. и др., в кн.: Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества, Л., 1984, с. 90-161; Рохленко А. А., там же, с. 162-76; Джейкок М., Парфит Дж., Химия поверхности раздела фаз, пер. с англ., М., 1984; Грег С., Синг К., Адсорбция, удельная поверхность, пористость, пер. с англ., 2 изд.М., 1984. Л. А. Шиц.


Страница «МОНОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СЛОЙ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков