Строительные материалы и изделия стр.9

Адсорбция. Поверхность раздела фаз, обладая свободной энергией, притягивает к себе атомы (ионы) или молекулы веществ, находящихся в газовой фазе или жидком растворе, что ведет к понижению поверхностной энергии. Это явление называется адсорбцией, а обратный процесс называется десорбцией. В результате адсорбции концентрация вещества в объеме раствора снижается, а в поверхностном слое возрастает до тех пор, пока не установится равновесие. Если в растворе находится несколько веществ, то предпочтительнее адсорбируется то, которое сильнее уменьшает поверхностное натяжение. Твердая фаза является адсорбентом (веществом, на поверхности которого происходит адсорбция) по отношению к жидкости или газу. На поверхности раздела жидкость—жидкость или жидкость —газ могут адсорбироваться молекулы как из одной, так и из другой фазы. В этом случае адсорбат (адсорбированное вещество) представляет собой разделительный слой между ними.

При адсорбции выделяется теплота, так как снижается поверхностная энергия адсорбента.

Если с увеличением концентрации вещества поверхностное натяжение на границе раздела фаз понижается, то такое вещество называется поверхностно-активным (ПАВ). Вещества, повышающие поверхностное натяжение раствора с увеличением концентрации, называются поверхностно-инактивными (ПИАВ) (рис. 1.5, б). Такими веществами по отношению к воде являются неоргани-

Рис. 1.5. Изотермы адсорбции (а); зависимость поверхностного натяжения от концентрации в растворе поверхностно-активных и поверхност-но-инактивных веществ (б)\ условное изображение дифильной молекулы ПАВ (в) и ее конфигурация (г); ориентация молекул ПАВ на границе вода —воздух (д) и вода —твердое тело (е)

Рис. 1.5. Изотермы адсорбции (а); зависимость поверхностного натяжения от концентрации в растворе поверхностно-активных и поверхност-но-инактивных веществ (б)\ условное изображение дифильной молекулы ПАВ (в) и ее конфигурация (г); ориентация молекул ПАВ на границе вода —воздух (д) и вода —твердое тело (е)

ческие соли, которые взаимодействуют с водой сильнее, чем молекулы воды между собой.

Молекулы ПАВ дифильны, т.е. имеют гидрофобную (выталкиваемую из воды) углеводородную часть (цепочку из групп СН₂) и гидрофильную (втягиваемую в воду) функциональную группу: -СООН, —NH₂, -ОН, —о — , —S0₂0H и др. В условном изображении дифильной молекулы функциональную группу обозначают кружочком, а гидрофобный углеводородный радикал — чертой (рис. 1.5, в, г). В адсорбционном слое дифильные молекулы обращены полярной группой к полярной фазе (например, к воде), а неполярным углеводородным радикалом — к неполярной фазе (например, к воздуху) (рис. 1.5, д). На твердой поверхности ПАВ способны образовывать полимолекулярные слои (рис. 1.5, ё), при чем от числа мономолекулярных слоев зависит, будет ли поверхность гидрофильной (0 < 90°) или гидрофобной (0 > 90°).

Широко применяются ПАВ в технологии строительных материалов в качестве добавок пластификаторов бетонной смеси, полимерных композиций, керамической массы; эмульгаторов и стабилизаторов в лакокрасочных материалах; пенообразователей при получении пенобетона и пеносиликата и др.