ISSN:
1435-1536
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
,
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Summary By applying the theory of the association of water to spread films,Gibbs' equation andSzyszkowski's equation are made more intelligible under molecularkinetic aspects. The adsorption of the polar substances, dissolved in water, at the water/air interface leads to the multistage adsorption isotherm shown in fig. 2, which in this case is neither the adsorption of a pile of several molecule layers, nor a capillary condensation, but the formation of accurately defined states of association in the interface. Its formation is due to the solvates in the interior of the solution which also show clearly defined states of association and were described as “clusters”. These clusters manifest themselves in measurable characteristics, e. g. surface tension, specific gravity, refractive index, in the heat of solution, the solubility limit, etc. Such a cluster should be visualized as an organic molecule surrounded by a defined water shell, the water gathering round the molecule, which provides the matrix, in complex-type or quasi-crystalline state. The cluster is constantly subjected to thermal disturbances and, as analogon to the interface complexes, is thus in a state of equilibrium with the adjacent molecule associations. Owing to theBrownian movement, such clusters only penetrate into the interface if there is an unoccupied space in the interface to which the associations adhere. If this is not the case, the clusters rebound from the interface as from a rigid wall. Arriving in an unoccupied space they get rid of the water ballast forced on them in their state as clusters around the hydrophobic molecule part, thus losing potential energy. It is shown that the energy of the molecule is not capable of transferring to it the required cluster formation energy, which means that a detergent can not get back into the aqueous solution without energy supply, once it is in the air/water interface.
Notes:
Zusammenfassung Durch die Anwendung der von uns entwickelten Vorstellung der Assoziation des Wassers an gespreiteten Filmen werden dieGibbssche Gleichung und dieSzyszkomski-Gleichung molekular-kinetisch dem Verständnis nähergebracht. Die Adsorption der in Wasser gelösten polaren Substanzen an der Luft/Wasser-Grenzfläche führt zu der in Abb. 2 dargestellten mehrstufigen Adsorptionsisotherme. Es handelt sich hierbei nicht um die Adsorption von mehreren Moleküllagen übereinander und auch nicht um eine Kapillarkondensation, sondern um die Ausbildung diskreter Assoziationszustände in der Grenzfläche. Ihre Bildung ist die Folge der im Lösungsinneren befindlichen Solvate, die ebenfalls diskrete Assoziationszustände aufweisen und so als „Cluster” gekennzeichnet wurden. Diese Cluster manifestieren sich im realen Verhalten von Oberflächenspannung, Dichte, Brechungsindex, in der Lösungswärme, in der Löslichkeitsgrenze usw. Ein solches Cluster ist ein mit einer definierten Wasserhülle umgebenes organisches Molekül, bei dem das Wasser komplexartig oder quasi-kristallin um das matrixgebende Molekül lagert. Dieses Cluster ist ständiger thermischer Störung ausgesetzt und steht so als Analogon zu den Grenzflächenkomplexen mit den ihm benachbarten Molekülassoziationen im Gleichgewicht. Derartige Cluster dringen aufgrund derBrownschen Bewegung nur dann in die Grenzfläche ein, wenn eine Leerstelle in der mit Assoziaten besetzten Grenzfläche f rei ist. Andernfalls prallen sie von ihr wie von einer festen Wand ab. Beim Eintritt in die Leerstelle streifen sie den ihnen im Cluster um den hydrophoben Molekülteil aufgezwungenen Wasserballast ab und verlieren somit an potentieller Energie. Es wird gezeigt, daß dieMaxwell-Verteilung der thermischen Energie bei Zimmertemperatur für die in der Grenzfläche befindlichen Moleküle nur zu einem vernachlässigbar kleinen Anteil in der Lage ist, die erforderliche Cluster-Bildungsenergie aufzubringen, so daß ein einmal in der Luft/Wasser-Grenzfläche befindliches Detergenz praktisch nicht mehr in die wäßrige Phase zurück kann.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF01592265
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