4.2 Поверхностная активность.

Для кривой как убывающей функции характерна отрицательная первая производная , называемая поверхностной активностью.

Поверхностная активность не является абсолютным свойством веществ, а зависит от природы поверхности раздела фаз. Спирты поверхностно – активны по отношению к воде, но инактивны по отношению к границе неполярного углеводорода с воздухом.

Молекулы поверхностно – активных веществ (ПАВ) состоят из полярной и неполярной частей, т.е. они дифильны (амфифильны). Углеводородная часть молекулы ответственна за растворимость в масле, тогда как полярная или группа имеет большое сродство к воде и увлекает за собой неполярную углеводородную часть в водный раствор. Если эти молекулы находятся на поверхности раздела воды с воздухом или маслом, то гидрофильные группы находятся в водной фазе, а липофильные углеводородные цепи – в воздушной или масляной фазе (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Расположение молекул ПАВ на границе воды с воздухом ( ) и с маслом (б)

Такое расположение молекул энергетически более выгодно, чем полное растворение в каждой фазе. Сильная адсорбция таких веществ на поверхности или в межфазном слое в форме ориентированного мономолекулярного слоя (монослоя) связана с высокой поверхностной активностью этих веществ. Поверхностная активность является динамическим явлением, так как конечное состояние поверхности или межфазного слоя определяется равновесием между адсорбцией и полным смешением вследствии теплового движения молекул.

Способность молекул ПАВ упаковываться в межфазном слое приводит к его растяжению, тогда как силы поверхностного натяжения приводят к сжатию поверхностного слоя. Если растягивающее (или поверхностное) давление адсорбированного слоя ПАВ обозначить через , то поверхностное или межфазное натяжение будет меньше исходного . Если межфазное натяжение между двумя жидкостями уменьшается до достаточно низкого значения при добавлении ПАВ, то то легко протекает эмульгирование, так как это требует относительно малого увеличения свободной поверхностной энергии системы. Если _, то жидкости либо смешиваются, либо происходит самопроизвольное эмульгирование.