Главная -> Словарь

Межмолекулярные водородные

Поверхностное натяжение сильно полярных жидкостей уменьшается при растворении в них менее полярных веществ, обладающих меньшим поверхностным натяжением . Две жидкости, полярности которых сильно отличаются, смешиваются плохо. Межфазовое натяжение на поверхности раздела таких систем, как бензол —вода, имеет приблизительно такую же величину, что и для чистых жидкостей .

где Wp — скорость жидкости в отверстиях распределителя в м/сек; ?0 — коэффициент сопротивления отверстий распределителя, обычно 1,82; d0 — диаметр отверстий диспергирующего устройства в м; УД и YC — удельные веса дисперсной и сплошной фаз в кгс/м3; а — межфазовое натяжение в кес/м; hn и hc — высоты, см. рис. 14-22. Необходимый для расчетов размер капли может быть вычислен

где Wgaxj, — линейная скорость сплошной фазы, отнесенная к полному сечению колонны, в м/сек; ус и уд — удельные веса сплошной и дисперсной фаз в кгс/м3; цс — вязкость сплошной фазы в сиз; ас_д — поверхностное межфазовое натяжение на границе сплошная — дисперсная фазы в дин/см; о"с_возд и °д-возд — поверхностное натяжение на границе сплошная фаза — воздух и дисперсная фаза — воздух в дин/см; Vc, V д — объемные скорости сплошной и дисперсной фаз в ма/; а — удельная поверхность насадки в м2/м3; Fc — свободное сечение насадки в м2/м2; g — ускорение силы тяжести в м/сек2. Решив выражение относительно W3!ixn, можно найти опти-

Межфазовое натяжение и адгезия. Существование поверхност» предполагает наличие двух сред, например, жидкости и воздуха. Поверхностное натяжение зависит от природы этих двух сред. Ра-

бота, требуемая для увеличения поверхности раздела между двумя несмешивающимися жидкостями или между жидкостью и твердым телом, и есть межфазовая свободная энергия, или межфазовое натяжение. Взаимное притяжение между молекулами жидкости, расположенными на поверхности раздела, и молекулами другой' жидкости или твердого тела противодействует силам'притяжения между этими молекулами и находящимися в объеме родственными молекулами, стремящимися втянуть эти молекулы внутрь объема. В результате межфазовое натяжение всегда ниже, чем наибольшее из двух поверхностных натяжений.

Жидкость ности твердого тела с поверхностным натяжением YS- После установления равновесия межфазовое натяжение бу-Лет YSL- и жидкость образует контактный угол 0, измеряемый в жидкости . При равновесии силы, действующие в межфазовой поверхности и на свободных поверхностях, должны быть равны, и

где ASL — адгезионное натяжение между твердым телом и органической жидкостью: yLW — межфазовое натяжение между указанной жидкостью и водой; KLW— косинус контактного угла между жидкостью и водой. Установлено, что этот косинус постоянен для данного твердого вещества, и для названных выше порошков, которые смачиваются преимущественно водой, он изменяется в пределах 0,869—0,905. Для воды Vtw равно нулю. Таким образом, адгезионное натяжение этих твердых материалов по отношению к воде изменяется в пределах 76,32—76,78 дин/см. Из уравнения можно видеть, что энергия погружения воды в воду равна поверхностному натяжению воды, т. е. 72 дин/см. Приведенные данные указывают на то, что такие «гидрофильные» твердые вещества несут на себе тонкий слой воды, и что при удалении с их поверхности органической жидкости не должна быть произведена дополнительная работа и соответствии с уравнением .

Для экспериментирования были взяты следующие твердые вещества: силикагель, известняк и голубая глина. Последняя названа так благодаря наличию в ней ионов двухвалентного железа, придающих ей характерный цвет. Эти вещества можно считать гидрофильными. Они оседают в воде и в не слишком полярных жидкостях до таких уровней, что разница в седиментационном объеме в данной жидкости и в воде пропорциональна межфазовому натяжению между этой жидкостью и водой. Следовательно, для этих жидкостей применимо уравнение Бартеля , с помощью которого можно рассчитать* адгезионное натяжение. Однако седи-ментационные объемы силикагеля в бензольных растворах ряда битумов оказались выше, чем это соответствовало их межфазовому натяжению по отношению к воде, а седиментационные объемы известняка и голубой глины были ниже, чем в воде. Это указывает на отрицательное межфазовое натяжение битумов по отношению к известняку и голубой глине.

В статическом методе применяют частицы минерала размером от 6,3 до 12,7 мм; их промывают дистиллированной водой для удаления пыли, а затем сушат при повышенной температуре. Подготовленные таким образом частицы смешивают с определенным количеством битума, обычно при 150 °С для твердых битумов или при более низкой температуре для жидких битумов или смол. После охлаждения смесь заливают водой и выдерживают без перемешивания 20 ч при 25—30 СС для жидких битумов и при 60 °С для твердых. Учитывая влияние катионов на межфазовое натяжение, рекомендуется использовать свежеперегнанную воду. Влияние растворенных в воде катионов на межфазовое натяжение было продемонстрировано Ли 2 за вычетом сил тяжести для случая вертикального направления расслаивания. Уравнивая эти силы, получим:

Межмолекулярные водородные связи могут образовываться между молекулами одного и того же вещества и разных веществ, а также между молекулами ПАВ и растворителя . В результате такого взаимодействия изменяются важнейшие физико-химические свойства исходных соединений: увеличивается молекулярная масса в зависимости от разбавления и типа разбавителя, образуются ассоциаты с аномалией температур плавления и кипения, может измениться растворимость ПАВ.

ванная часть электрического дипольного момента молекул исследованных нами жидких алканов Л/-ццд возникает потому, что в нормальных и разветвленных алканах имеются межмолекулярные водородные связи. Этот вывод подтверждают представления, развитые М.И.Шахпароновым /1,2,6,73,112-116/, о существовании слабых межмолекулярных водородных связей С-Н...С в жидких углеводородах.

Изолированные молекулы алканов обладают небольшим электрическим дипольным моментом. В жидкой фазе группы СНд и СН2 образуют, как правило, межмолекулярные водородные связи C-Н...С^-. Возникновение водородных связей сопровождается перераспределением электронной плотности взаимодействующих молекул и, следовательно, изменением их электрических дипольных моментов .

Межмолекулярные водородные связи С-Н...С могут быть линейными и изогнутыми. В рамках применяемого здесь метода их описания и точности существующих экспериментальных данных об ? и ?" алканов эти различия не существенны.

Различают внутримолекулярную и межмолекулярную водородные связи. Межмолекулярные водородные связи — это связи между различными молекулами. Образование таких связей носит название ассоциации, если в процессе участвуют молекулы одного типа, или сольватации, если молекулы, образующие связь, разного типа.

•сильной группы, образующей межмолекулярные водородные связи

Водородная связь и ассоциация гликолей. В гликолях, как и в других гидроксилсодержащих соединениях, образуются водородные связи. Однако вследствие наличия двух ОН-групп, в отличие от спиртов и воды, образуются два типа водородных связей: межмолекулярные и внутримолекулярные. В ИК-спектре жидкого этиленгликоля при комнатной температуре наблюдается только широкая полоса в области частот 3353см"1. В разбавленном растворе этиленгликоля в четыреххлористом углероде наблюдаются две интенсивные полосы при частотах 3604 и 3635 см"1. Полоса 3353 см"1 относится к ОН-группе, образующей межмолекулярные водородные связи, полоса 3604 см"1 — к ОН-группе с внутримолекулярной водородной связью и полоса 3635 см"1 — к свободной ОН-группе :

При смешении гликолей с водой, аминами и другими соединениями, имеющими электроотрицательные атомы, также образуются межмолекулярные водородные связи. «Аномальные» свойства рас-, творов гликолей объясняются образованием ассоциатов определенного молекулярного состава. Смешение этиленгликоля с водой сопровождается выделением тепла и сжатием полученной смеси, причем максимальное выделение тепла наблюдается в растворе, отвечающем составу С2Н42-2Н30 . Образование гидрата С2Н42-2Н20 подтверждается изменением диэлектрической проницаемости и вязкости водно-гликолевых растворов . Эвтектическая точка системы этиленгликоль — вода также близка к составу С2Н42-2Н20 .

групп и степени замещения гликоля. Эфиры гликолей относятся к ассоциированным жидкостям, образующим внутри- и межмолекулярные водородные связи .

Внутримолекулярная водородная связь является преобладающей только для разбавленных растворов эфиров. По мере увеличения концентрации возрастают межмолекулярные водородные связи эфиров. Количественное изучение этой связи чрезвычайно затруднено из-за наличия в объеме жидкости единой сетки водородных связей. Приходится пользоваться косвенными методами, которые основаны на измерении влияния добавок, разрушающих' или упрочняющих водородные связи эфирных растворов: плотность и вязкость , теплота смешения и изменение температуры замерзания , изменение диэлектрической проницаемости и релаксации , рассеяние света и электронная парамагнитная релаксация .

Межмолекулярные водородные связи ослабляют О—О-св димерах и тем самым уменьшают энергию распада гидроперо* да на радикалы. При больших степенях превращения в лении цепей начинают принимать участие продукты, нака вающиеся в реакционной смеси. Существенное влияние на ))) гидропероксидов оказывают органические кислоты, способе образовывать с гидропероксидами комплекс, распадающийся" свободные радикалы более быстро, чем исходный гидроперо*