Правило Дюкло-Траубе —

зависимость, связывающая поверхностную активность водного раствораорганического вещества с длиной углеводородного радикала в составе его молекулы. Согласно этому правилу, при увеличении длины углеводородного радикала на одну группу СΗ₂ поверхностная активность вещества увеличивается в среднем в 3,2 раза^[1].

Поверхностная активность зависит от строения молекул ПАВ; последние обычно состоят из полярной части (группы, обладающие большим дипольным моментом) и неполярной части (алифатические илиароматические радикалы). В границах гомологического ряда органических веществ, концентрация, необходимая для понижения поверхностного натяжения водного раствора до определённого уровня, снижается в 3-3,5 раза при увеличении углеродного радикала на одну -СΗ₂-группу.

Как уже отмечалось, поверхностно-активные молекулы, способные адсорбироваться на поверхности раздела раствор–газ, должны быть дифильными, т.е. иметь полярную и неполярную части.

Дюкло, а затем Траубе, изучая поверхностное натяжение водных растворов гомологического ряда предельных жирных кислот, установили, что поверхностная активность (− ) этих веществ на границе раствор–воздух тем больше, чем больше длина углеводородного радикала, причем в среднем она увеличивается в 3–3,5 раза на каждую группу –СН₂–. Эта важная закономерность получила название правила Траубе-Дюкло.

Правило Траубе - Дюклогласит:

в гомологическом ряду нормальных жирных одноосновных кислот поверхностная активность их (− ) по отношению к воде резко возрастает в 3–3,5 раза на каждую группу –СН₂– при равной молярной концентрации.

Другая формулировка правила Траубе - Дюкло: “Когда длина цепи жирной кислоты возрастает в арифметической прогрессии, поверхностная активность увеличивается в геометрической прогрессии”. Правило Траубе - Дюкло хорошо иллюстрируется рисунком 18.1.

Как видно из рисунка, чем выше стоит вещество в гомологическом ряду, тем сильнее оно понижает поверхностное натяжение воды при данной концентрации.

Причина зависимости, установленной правилом Траубе - Дюкло, заключается в том, что с увеличением длины радикала уменьшается растворимость жирной кислоты и увеличивается стремление ее молекул перейти из объема в поверхностный слой. Установлено, что правило Траубе - Дюкло соблюдается не только для жирных кислот, но и для других гомологических рядов – спиртов, аминов и т.д.

Рис. 18.1 Правило Траубе - Дюкло:

1− уксусная кислота,2− пропионовая кислота,3− масляная кислота,4−валериановая кислота.

Правило справедливо:

1) только при малых концентрациях, когда значение − – максимально;

2) для температур, близких к комнатной. При более высоких температурах множитель 3–3,5 уменьшается и стремится к единице. Увеличение температуры способствует десорбции молекул и поэтому поверхностная активность их уменьшается (различие между поверхностной активностью гомологов сглаживается);

3) только для водных растворов. ПАВ.

Американский физико-химик Ленгмюр установил, что правило Траубе справедливо лишь для малых концентраций ПАВ в растворе при свободном расположении адсорбированных молекул на поверхности (рис.18.6).

Рис. 18.6 Расположение адсорбированных молекул на границе раздела фаз:

а – при малых концентрациях; б – при средних концентрациях;

в – в насыщенном слое при максимально возможной адсорбции

(«частокол Ленгмюра»).

Дата добавления: 2015-07-15