Question

Определите, возможно ли растекание водного раствора валериановой кислоты по поверхности ртути, исходя из значения поверхностного и межфазного натяжения: σ(р-р-воздух)=25 (мДж/м)^2, σ(Hg-воздух)=475 (мДж/м)^2, σ(Hg-р-р)=329 (мДж/м)^2. Если раствор будет растекаться по поверхности ртути, то как при этом ориентируются полярные группы валериановой кислоты: к воде или ртути? Объясните почему.

Answer 1

Уравнение Дюпре для равновесной работы адгезии в расчете на границу поверхности раздела фаз:
Wa = (σ 1,3 + σ 2,3) – σ 1,2,
где : σ 1,2 - поверхностное натяжение тел 1 и 2 после адгезии,
σ 1,3 и σ 2,3- поверхностные натяжения тел 1 и 2 на границе со средой 3 до адгезии.
Отсюда:
Wa = σ(р-р-воздух) + σ(Hg-воздух) – σ(Hg-р-р) = (25 + 475) – 329 = 171 мДж/м²
Wк = 2σ(р-ра) = 2 ∙ 25 = 50 мДж/м²
f=Wa – Wк = 171 – 50 = 121 мДж/м² > 0, т.е. раствор валериановой кислоты растекается по поверхности ртути.
Полярные (гидрофильные) карбоксильные группы –COOH валериановой кислоты С4H9COOH ориентируются к воде, образуя с молекулами воды устойчивые водородные связи.