Олеин қышқылы, пальмитин қышқылы және гескадециламин негізінде алынған моноқабаттар
АНЫҚТАМАЛАР 77
БЕЛГІЛЕНУІ ЖӘНЕ ҚЫСҚАРТЫЛУЫ 88
КІРІСПЕ 99
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 110
1 ӘДЕБИ ШОЛУ 110
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ 26 9
2.1 Зерттеу нысандары 226
2.2 Зерттеу әдістері 227
3 НӘТИЖЕЛЕРДІ ТАЛҚЫЛАУ 229
ҚОРЫТЫНДЫ 551
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ КӨЗДЕРІ 552
БЕЛГІЛЕНУІ ЖӘНЕ ҚЫСҚАРТЫЛУЫ 88
КІРІСПЕ 99
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 110
1 ӘДЕБИ ШОЛУ 110
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ 26 9
2.1 Зерттеу нысандары 226
2.2 Зерттеу әдістері 227
3 НӘТИЖЕЛЕРДІ ТАЛҚЫЛАУ 229
ҚОРЫТЫНДЫ 551
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ КӨЗДЕРІ 552
Беттік қабыршақтар – қазіргі химиядағы принципиалды жаңа объект және олардың кез-келген қасиеттері, мысалы, оптикалық, электрикалық және акустикалық, адсорбциялық – таңғажайып. Беттік қабыршақтар ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында практикалық қолданыс табады: электроникада,оптикада,қолданбалы химияда, биологияда, медицинада, ауыл шаруашылығында және т.б.
Көптеген суда ерімейтін амфифильді заттар су бетінде мономолекулалы қабат болып жайылғанда оның беттік керілуін төмендете алады. Ертіндінің аз көлемін суға тамызған кезде, ол өздігінен мономолекулалы қабат түрінде жайылады, ал су бетінің ауданын шекті кішірейткенде, судың беттік керілуін төмендетуге әкелетін, тығыз құрылымды түзеді.
Дипломдық жұмыстың зерттеу нысаны - олеин қышқылы, пальмитин қышқылы және гескадециламин негізінде алынған моноқабаттар.
Зерттеу жұмысының әдістемесі - алынған моноқабаттардың беттік қысымын өлшеу торзионды таразы және Вильгельми платина пластинкасы арқылы жүргізілді.
Жұмыстың мақсаты – майда еритін беттік-активті заттардың су бетіндегі қондырылған қабаттардың беттік қысымы мен олардың судың булануына әсерін зерттеу.
Зерттеу жұмысының мақсатына қарай келесі міндеттер қойылды:
- Олеин қышқылы, пальмитин қышқылы және гескадециламиннен моноқабаттар алу
- 200С, 250С, 300С, 350С, 400С, 450С кезінде олардың беттік қысымын анықтау
- 400С, кезінде олардың булану жылдамдығын анықтау
- Алынған нәтижелерді есептеп, графиктер тұрғызу
- Қорытынды шығарып, дипломдық жұмыс түрінде көрсету.
Нәтижелерді қорытындылай келе, алынған моноқабаттардың суға қарағанда беттік керілуі төмен, ал беттік қысымы жоғары және булану жылдамдығы төмен екендігі белгілі болды. Сондықтан, осындай қасиеттері бар қабыршақтарды көлдер мен су қоймаларының булануы мен кебуін тоқтатуда қолданудың маңызы зор.
Көптеген суда ерімейтін амфифильді заттар су бетінде мономолекулалы қабат болып жайылғанда оның беттік керілуін төмендете алады. Ертіндінің аз көлемін суға тамызған кезде, ол өздігінен мономолекулалы қабат түрінде жайылады, ал су бетінің ауданын шекті кішірейткенде, судың беттік керілуін төмендетуге әкелетін, тығыз құрылымды түзеді.
Дипломдық жұмыстың зерттеу нысаны - олеин қышқылы, пальмитин қышқылы және гескадециламин негізінде алынған моноқабаттар.
Зерттеу жұмысының әдістемесі - алынған моноқабаттардың беттік қысымын өлшеу торзионды таразы және Вильгельми платина пластинкасы арқылы жүргізілді.
Жұмыстың мақсаты – майда еритін беттік-активті заттардың су бетіндегі қондырылған қабаттардың беттік қысымы мен олардың судың булануына әсерін зерттеу.
Зерттеу жұмысының мақсатына қарай келесі міндеттер қойылды:
- Олеин қышқылы, пальмитин қышқылы және гескадециламиннен моноқабаттар алу
- 200С, 250С, 300С, 350С, 400С, 450С кезінде олардың беттік қысымын анықтау
- 400С, кезінде олардың булану жылдамдығын анықтау
- Алынған нәтижелерді есептеп, графиктер тұрғызу
- Қорытынды шығарып, дипломдық жұмыс түрінде көрсету.
Нәтижелерді қорытындылай келе, алынған моноқабаттардың суға қарағанда беттік керілуі төмен, ал беттік қысымы жоғары және булану жылдамдығы төмен екендігі белгілі болды. Сондықтан, осындай қасиеттері бар қабыршақтарды көлдер мен су қоймаларының булануы мен кебуін тоқтатуда қолданудың маңызы зор.
1. М.В. Ковальчук, В.В. Клечковская, Л.А. Фейгин Молекулярный конструктор Ленгмюра-Блоджетт. Природа, 2003. – 256 – 278 б.
2. Блинов Л.М. Физические свойства и применение ленгмюровских моно-и мультимолекулярных структур. Успехи химии, Т. 52, Вып. 8, 1989. – 134 – 178 б.
3. Блинов Л.М. Ленгмюровские пленки. Успехи физических наук, Т.155, Вып. 3, 1988. -433- 480 б.
4. Чечель О.В., Николаев В.Н. Использование пленок Ленгмюра-Блоджетт в качестве регистрирующих слоев оптических носителей информации. Успехи химии, 1990. –86 – 89 б.
5. Тодуа П.А., Шестакова В.Н. Применение сверхтонких слоев органических материалов в перспективных устройствах твердотельной электроники, Изд-во стандартов Сер. Образцовые и высокоточные измерения, 1989. –121- 135 б.
6. Zylberajch C., Ruaudel-Teixier A., Barraud A. 2D monomolecular inorganic semiconducters inserd in a Langmuir-Blodgett matrix. Synth. Met, 1990. – 111 – 142 б.
7. Brugger A. Ultrathin Fe-oxided layers made from Langmuir-Blodgett films. Thin Solid Films, V. 338. №1-2, 1999.-231- 240 б.
8. Ajarsuka T., Tanaka H., Toyama J. Chemistry letters, 1990.-975-978 б.
9. Blinov L.M., Fridkin V.M., Palto S.P., Bune A.V., Dowben P.A., Ducharme S. Two-dimensional ferroelectrics. Physics Uspekhi, 2000. – 124-136 б.
10. В.В. Лучинин, Д.А. Козодаев, С.И. Голоудина, В.М. Пасюта, А.В. Корляков, В.И. Закржевский, В.В. Кудрявцев, В.П. Склизкова. Микроэлектронная структура на основе кремний-диэлектрик для изготовления полупроводниковых приборов и способ ее получения. Итоги науки и техники, 2000.- 896-954 б.
11. Рамбиди Н.Г., Замалин В.М., Сандлер Ю.М. Молекулярная элементная база перспективных информационно-логических устройств. Итоги науки и техники, 1997. – 196-205 б.
12. Чечель О.В., Николаев В.Н. Сверхплотная запись информации. Зарубежная радиоэлектроника, 1989. - 975-978 б.
13. Nyffeneger R.M., Penner R.M. Nanometr-Scale surface Modulation using the Scaning Probe Microscope. Progress science, 1991. - 754-778 б.
14. Кудрявцев В.В., Баклагина Ю.Г., Биценко М.И и др. Информационный бюллетень РФФИ, Т.3, 1995. - 543-578 б.
15. Wu A., Akagi T., Jikei M. Thin Solid Films, 1996. - 96-120 б.
16. Ried T. Gas permeability of LB films: characterization and application, 2000. - 142-156 б.
17. http://goldbook.iupac.org/M04015.html
18. Абрамзон А.А. Давление пленок твердых поверхностно-активных веществ.//Журн.физ. химии.-1978.-Т.52, №4.-928-932 б.
19. Халатур П.Г. Структура полимерных монослоев. 2. Ориентированные монослои поверхностно-активных веществ на границе раздела фаз.// Коллоидн.журн.-1982.-Т.69, №3.- 611-613 б.
20. Туршатов А.А., Семчиков Ю.Д., Зайцев С.Д., Смирнова Л.А. Монослои Ленгмюра сополимеров стирола с акриловой и метакриловой кислотами.//Высокомолек. соед.-1998.-т.40, №7.-1238-1241б.
21. Файнерман А.Е., Липатов Ю.С., Майструк В.К. Исследование поверхностных явлений в полимерах. Свойства мономолекулярных слоев олигомеров.//Коллоидн. журн.-1970.-Т.32, №2.- 282-287 б.
22. Волкова Н.Г., Трапезников А.А., Широкова Т.Ю. Двумерное давление и упруговязкие свойства монослоев трипсина на границе раздела вода-гексан и влияние на них димедрола.// Коллоидн. журн.-1982.-Т.44, №4.-654-661 б.
23. Штыков С.Н., Климов Б.Н., Смирнова Т.Д., Глуховской Е.Г., Истрошкина Е.В., Сумина Е.Г. Свойства пленки Ленгмюра-Блоджетт на основе метилового оранжевого и полиамидокислоты.// Журн. физ. химии.-1997.-Т.71, №7.- 1292-1295 б.
24. Арсланов В.В., Зотова Г.В., Гагина И.А. Монослои и пленки Ленгмюра - Блоджетт стеарата иттрия.//Коллоидн. журн.-1997.-Т.59, №5.- 613-607 б.
25. Кучук Г.А., Жавнерко Г.К., Агабеков В.Е., Пшеничный Г.В., Беляцкий В.Н. Ленгмюровские пленки на основе N,N’-диоктадецил-3,4,9,10-пе-рилентетракарбоксидиимида.//Журн.физ.хим.-1997.-Т.71, №8.- 1476-1480 б.
26. Огарев В.А. Мономолекулярные пленки полидиметилсилоксана на жидких поверхностях.//Коллоидн. журн.-1997.-Т.59, №5.-676-685 б.
27. Русанова Т.Ю., Глуховской Е.Г., Мельников Г.В., Штыков С.Н. Получение и спектральное исследование пиренсодержащих пленок Ленгмюра-Блоджетт на основе стеариновой кислоты.// Тез.докладов Всерос.семин. «Проблемы и достижения люминесцентной спектроскопии».- Саратов, 1998.- 19 б.
28. Peterson I.R., Brezesinski G., Struth B., Scalas E. Grazing-incidence X-ray diffraction study of octadecanoic acid monolayers.//J.Phys.Chem.B.-1998.-Vol. 102, №47.- 9437-9442 б.
29. Gidalwithz P., Mindyuk O.Y., Stetzer M.R., Heiney P.A., Kurnaz M.L., Schwartz D.K., Osko B.M., McCayley J.P., Smith A.B. A conformational phase transition in a Langmuir film of an amphiphilic azakrown.//J.Phys.Chem.B.-1998.-Vol. 102, №35.-6688-6691 б.
30. Sakai H., Umemura J. Molekular-orientation change in Langmuir films of stearic acid and cadmium stearate upon surface compression, as studied by infrared external-reflection spectroskopy.//Bull.Chem.Soc.Jap.-1997.-Vol. 70, №5.-1027-1032 б.
31. Janietz D., Ahuja R.C., Möbius D. Langmuir monolayers of sheetshaped multialkyne amphiphiles.// Langmuir.-1997.-Vol. 13, №2.-305-309 б.
32. Werkman P.J., Schouten A.J. Langmuir monolayers formation of metal complexes from polymerizable amphiphilic ligands.//Thin Solid Films.-1996.-Vol. 284-285.-24-26 б.
33. Schmid F., Lange H. Influence of the head group size on the direction of tilt in Langmuir monolayers.//J. Chem. Phys.-1997.-Vol.106, №9.-3757-3760 б.
34. Wüstner R., Reiche J., Förster S. Surface dilational behavior of docosanic acid monolayers spread on the Surface of drops of polymer solution.//Thin Solid Films.-1997.-Vol. 307, №1-2.- 100-105 б.
35. Romen N.V., Trillo J.M., Conde O., Casas M., Iribarnegaray E. Influence of several factors on the response of calcitonin monolayers to compression at the air-water interface.// Langmuir.-1997.-Vol.13, №1.-71-75 б.
36. Peñâcorada F., Reiche J., Zetzsche T., Dietel R., Brehmer L., De Saja J.A. Stabilization of fatty acid mono- and multilayers by simultaneous polyelectrolyte complexation and salt formation with cadmium ions.// Thin Solid Film.-1997.-Vol. 295, №1-2.- 246-249 б.
37. Кенигсберг Т.П., Арико Н.Г., Агабеков В.Е. Адсорбция на мономолекулярных слоях поливинилстеарата.//Журн.физ.химии.-1997.-T.71, №2.- 324-328 б.
38. Jochi M., Mehrotra R. Thermal studies of cadmium arachinate LB films using fourier transform infrared spectroskopy and optical micros-copy.//Indian J. And Mater Sci [Indian J.Techol.]-1997.-Vol. 4, №4- 145-148 б.
39. Клямкин А.А., Егоров В.В., Зубов В.П. Влияние температуры электролита и этанола на поведение катионного поверхностно-активного мономера в монослоях на границе вода-газ.// Коллоидн. журн.-1993.-Т.55, №3.-91-108 б.
40. Kato T., Ariyama A., Joshida M. First obserwation of a thermal contrac-tion-type phase transition in A-T isobars of monolayers at the air/water interface with temperature incrense.//Chem Lett.-1992.-№4.-565-566 б.
41. Caminato G., Senatra P., Gabrielli G. Anomalous temperature dependence in monolayers at water-air interface.//Langmuir.-1991.-Vol.7, №3-604-607 б.
42. De Wolf C., Brezesinski G., Weidmann G., Möhwald H., Kjaer K., Howes P.B. Influence of temperature on the phase behavior of 1,2-diol derivates.// J.Phys.Chem B.-1998.-Vol. 102, №17.-3238-3242 б.
43. Белоусов С.И., Sautter E., Годовский Ю.К., Макарова Н.Н., Pechhold W. Пленки Ленгмюра из полисилоксанов. Линейные полисилоксаны.//Высокомолек.соед.-1996.- Т.38, №9.-1532-1537 б.
44. Чаленко В.Г., Архаров А.В., Глубокова Л.В. Температурная зависимость скорости растекания мономолекулярной пленки додеканола-1.//Коллоидн.журн.-1990.-Т.52, №2.- 402-406 б.
45. Sanchez-Gonzalez J., Galvez-Rutz M.J. Behavior and stability of lipid mixed monolayer at the air-water interface.// Progr. Colloid and Polym Sci.-1995.-Vol. 98.-248-254 б.
46. А. И. Русанов. Равновесные тонкие жидкие пленки. // Коллоидный журнал - том 69, № 1, Январь-Февраль 2007.- 43-54 б.
47. А. И. Русанов. Сущность нового подхода к уравнению состояния монослоя. // Коллоидный журнал - том 69, № 2, Март-Апрель 2007. 149-161 б.
48. М. А. Калинина, В. В. Арсланов, Д. С. Турыгин, И. А. Гагина. Молекулярное распознавание нуклеооснований урацила и аденина монослоями ленгмюра на основе металлокомплексов дифильного циклена
// Коллоидный журнал - том 71, № 5, Сентябрь-Октябрь 2009,- 609-615 б.
49. Кисленко В.Н., Олейных Л.П., Курта О.С. Влияние природы карбоксилсодержащего полимера и ионов металла на стойкость пленки в водных растворах. // Укр.хим.журн., 2009, Т.75, № 9-10. – 61 б.
50. Безкровная О.Н., Мчедлов- Петросян Н.О., Водолазкая Н.А., Алексеева В.И., Саввина Л.П., Якубоская А.Г. Полимерные пленки Ленгмюра - Блоджетт, содержащие ксантеновые красители.// Журнал прикл.химии, 2008, Т.81, Вып.4. – 659 б.
51. Шиков А.Е., Макаров В.Г., Рыженков В.Е., Растительные масла и масляные экстракты: технология, тсандартизация, свойства. – М.: Издательский дом «Русский врач» - 2004.- 264 б.
52. Пчелин В.А. О методах измерения поверхностного натяжения растворов полимеров.//Заводская лаборатория.-1973, №11.-1359-1362 б.
53. Пчелин В.А., Ткачев А.Б. О методах измерения поверхностного натя-жения в статических условиях.//Коллоидн. журн.-1971.-Т.33, №6.-919-921 б.
54. Burri J., Hartland S. Eine methode zur Bestimmung einer Wilhelmy-Platte.//Coll. and Polymer. Sci.-1977.-Vol.255.-675-681 б.
55. Schulze H.I., Gottschalk G. Zur Messung der Oberflächenspannung von Lösungen nach der Wilhelmy-Methode mit einem neuen Plättchenmaterial.//Chem.Techn.-1975.-Vol.27, №1.-41-43 б.
56. Newman A.W., Good R.I. Termodynamics of Contact Angles.//J.Colloid Interface Sci.-1972.-Vol.38. 341-421 б.
57. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества./Справоч-ник. Под ред. Абрамзона А.А. и Щукина Е.Д.-Л.:Химия,1984.-169-170 б.
58. Рафиков С.Р., Будтов В.П., Моноков Ю.Б. Введение в физико-химию полимеров.-М.:Наука, 1978.-328 б.
59. Бейсебеков М.К. Ассоциаты синтетических полиэлектролитов с катионными поверхностно-активными веществами и их физиологическая активность.// Автореф.дис. канд.хим.наук.-Алма-Ата, 1985.-21 б.
60. Блинов Л.М. Физические свойства и применение лэнгмюровских моно- и мультимолекулярных структур.//Успехи химии.-1983.-T.52, №8.-263-1302 б.
61. Арсланов В.В. Полимерные монослои и пленки Лэнгмюра-Блоджетт. Влияние химической структуры полимера и внешних условий на формирование и свойства организованных планарных ансамблей.//Успехи химии.-1994.-T.63, №1.-3-42 б.
62. Помогайло А.Д. Гибридные полимер - неорганические нанокомпозиты.// Успехи химии.-2000.-Т.69, №1.- 60-89 б.
63. Ивановский А.А. Моделирование нанотубулярных форм вещества.// Успехи химии.-1999.-Т.68, №2.- 119-135 б.
64. Ролдугин В.И. Квантоворазмерные металлические коллоидные системы.// Успехи химии.-2000.-Т.69, №40.-899-923 б.
65. Огарев В.А. Исследования в области нерастворимых монослоев и тонких пленок на границе раздела фаз и закономерности смачивания поверхностей твердых тел. Автореф. дис. докт. хим. наук.- М., 1975.-55 б.
66. Фадеев А.С., Левачев С.М., Ямпольская Г.П., Рудой В.М., Измайлова В.Н. Свойства монослоев коллагена, сформированных на границе фаз вода-воздух. Влияние рН и ионной силы субфазы.//Коллоидн. журн.- 1999.-Т.61, №4.-558-566 б.
67. Калинина М.А., Арсланов В.В., Царькова Л.А., Рахнянская А.А. Монослои Лэнгмюра из алкилированных тетраазацикленов на поверхности воды.// Коллоидн. журн.- 2000.-Т.62, №5.-610-615 б.
68. Абрамзон А.А. Зайченко Л.П., Файнгольд С.И. Поверхностно-активные вещества.-Л.:Химия, 1988.-200 б.
2. Блинов Л.М. Физические свойства и применение ленгмюровских моно-и мультимолекулярных структур. Успехи химии, Т. 52, Вып. 8, 1989. – 134 – 178 б.
3. Блинов Л.М. Ленгмюровские пленки. Успехи физических наук, Т.155, Вып. 3, 1988. -433- 480 б.
4. Чечель О.В., Николаев В.Н. Использование пленок Ленгмюра-Блоджетт в качестве регистрирующих слоев оптических носителей информации. Успехи химии, 1990. –86 – 89 б.
5. Тодуа П.А., Шестакова В.Н. Применение сверхтонких слоев органических материалов в перспективных устройствах твердотельной электроники, Изд-во стандартов Сер. Образцовые и высокоточные измерения, 1989. –121- 135 б.
6. Zylberajch C., Ruaudel-Teixier A., Barraud A. 2D monomolecular inorganic semiconducters inserd in a Langmuir-Blodgett matrix. Synth. Met, 1990. – 111 – 142 б.
7. Brugger A. Ultrathin Fe-oxided layers made from Langmuir-Blodgett films. Thin Solid Films, V. 338. №1-2, 1999.-231- 240 б.
8. Ajarsuka T., Tanaka H., Toyama J. Chemistry letters, 1990.-975-978 б.
9. Blinov L.M., Fridkin V.M., Palto S.P., Bune A.V., Dowben P.A., Ducharme S. Two-dimensional ferroelectrics. Physics Uspekhi, 2000. – 124-136 б.
10. В.В. Лучинин, Д.А. Козодаев, С.И. Голоудина, В.М. Пасюта, А.В. Корляков, В.И. Закржевский, В.В. Кудрявцев, В.П. Склизкова. Микроэлектронная структура на основе кремний-диэлектрик для изготовления полупроводниковых приборов и способ ее получения. Итоги науки и техники, 2000.- 896-954 б.
11. Рамбиди Н.Г., Замалин В.М., Сандлер Ю.М. Молекулярная элементная база перспективных информационно-логических устройств. Итоги науки и техники, 1997. – 196-205 б.
12. Чечель О.В., Николаев В.Н. Сверхплотная запись информации. Зарубежная радиоэлектроника, 1989. - 975-978 б.
13. Nyffeneger R.M., Penner R.M. Nanometr-Scale surface Modulation using the Scaning Probe Microscope. Progress science, 1991. - 754-778 б.
14. Кудрявцев В.В., Баклагина Ю.Г., Биценко М.И и др. Информационный бюллетень РФФИ, Т.3, 1995. - 543-578 б.
15. Wu A., Akagi T., Jikei M. Thin Solid Films, 1996. - 96-120 б.
16. Ried T. Gas permeability of LB films: characterization and application, 2000. - 142-156 б.
17. http://goldbook.iupac.org/M04015.html
18. Абрамзон А.А. Давление пленок твердых поверхностно-активных веществ.//Журн.физ. химии.-1978.-Т.52, №4.-928-932 б.
19. Халатур П.Г. Структура полимерных монослоев. 2. Ориентированные монослои поверхностно-активных веществ на границе раздела фаз.// Коллоидн.журн.-1982.-Т.69, №3.- 611-613 б.
20. Туршатов А.А., Семчиков Ю.Д., Зайцев С.Д., Смирнова Л.А. Монослои Ленгмюра сополимеров стирола с акриловой и метакриловой кислотами.//Высокомолек. соед.-1998.-т.40, №7.-1238-1241б.
21. Файнерман А.Е., Липатов Ю.С., Майструк В.К. Исследование поверхностных явлений в полимерах. Свойства мономолекулярных слоев олигомеров.//Коллоидн. журн.-1970.-Т.32, №2.- 282-287 б.
22. Волкова Н.Г., Трапезников А.А., Широкова Т.Ю. Двумерное давление и упруговязкие свойства монослоев трипсина на границе раздела вода-гексан и влияние на них димедрола.// Коллоидн. журн.-1982.-Т.44, №4.-654-661 б.
23. Штыков С.Н., Климов Б.Н., Смирнова Т.Д., Глуховской Е.Г., Истрошкина Е.В., Сумина Е.Г. Свойства пленки Ленгмюра-Блоджетт на основе метилового оранжевого и полиамидокислоты.// Журн. физ. химии.-1997.-Т.71, №7.- 1292-1295 б.
24. Арсланов В.В., Зотова Г.В., Гагина И.А. Монослои и пленки Ленгмюра - Блоджетт стеарата иттрия.//Коллоидн. журн.-1997.-Т.59, №5.- 613-607 б.
25. Кучук Г.А., Жавнерко Г.К., Агабеков В.Е., Пшеничный Г.В., Беляцкий В.Н. Ленгмюровские пленки на основе N,N’-диоктадецил-3,4,9,10-пе-рилентетракарбоксидиимида.//Журн.физ.хим.-1997.-Т.71, №8.- 1476-1480 б.
26. Огарев В.А. Мономолекулярные пленки полидиметилсилоксана на жидких поверхностях.//Коллоидн. журн.-1997.-Т.59, №5.-676-685 б.
27. Русанова Т.Ю., Глуховской Е.Г., Мельников Г.В., Штыков С.Н. Получение и спектральное исследование пиренсодержащих пленок Ленгмюра-Блоджетт на основе стеариновой кислоты.// Тез.докладов Всерос.семин. «Проблемы и достижения люминесцентной спектроскопии».- Саратов, 1998.- 19 б.
28. Peterson I.R., Brezesinski G., Struth B., Scalas E. Grazing-incidence X-ray diffraction study of octadecanoic acid monolayers.//J.Phys.Chem.B.-1998.-Vol. 102, №47.- 9437-9442 б.
29. Gidalwithz P., Mindyuk O.Y., Stetzer M.R., Heiney P.A., Kurnaz M.L., Schwartz D.K., Osko B.M., McCayley J.P., Smith A.B. A conformational phase transition in a Langmuir film of an amphiphilic azakrown.//J.Phys.Chem.B.-1998.-Vol. 102, №35.-6688-6691 б.
30. Sakai H., Umemura J. Molekular-orientation change in Langmuir films of stearic acid and cadmium stearate upon surface compression, as studied by infrared external-reflection spectroskopy.//Bull.Chem.Soc.Jap.-1997.-Vol. 70, №5.-1027-1032 б.
31. Janietz D., Ahuja R.C., Möbius D. Langmuir monolayers of sheetshaped multialkyne amphiphiles.// Langmuir.-1997.-Vol. 13, №2.-305-309 б.
32. Werkman P.J., Schouten A.J. Langmuir monolayers formation of metal complexes from polymerizable amphiphilic ligands.//Thin Solid Films.-1996.-Vol. 284-285.-24-26 б.
33. Schmid F., Lange H. Influence of the head group size on the direction of tilt in Langmuir monolayers.//J. Chem. Phys.-1997.-Vol.106, №9.-3757-3760 б.
34. Wüstner R., Reiche J., Förster S. Surface dilational behavior of docosanic acid monolayers spread on the Surface of drops of polymer solution.//Thin Solid Films.-1997.-Vol. 307, №1-2.- 100-105 б.
35. Romen N.V., Trillo J.M., Conde O., Casas M., Iribarnegaray E. Influence of several factors on the response of calcitonin monolayers to compression at the air-water interface.// Langmuir.-1997.-Vol.13, №1.-71-75 б.
36. Peñâcorada F., Reiche J., Zetzsche T., Dietel R., Brehmer L., De Saja J.A. Stabilization of fatty acid mono- and multilayers by simultaneous polyelectrolyte complexation and salt formation with cadmium ions.// Thin Solid Film.-1997.-Vol. 295, №1-2.- 246-249 б.
37. Кенигсберг Т.П., Арико Н.Г., Агабеков В.Е. Адсорбция на мономолекулярных слоях поливинилстеарата.//Журн.физ.химии.-1997.-T.71, №2.- 324-328 б.
38. Jochi M., Mehrotra R. Thermal studies of cadmium arachinate LB films using fourier transform infrared spectroskopy and optical micros-copy.//Indian J. And Mater Sci [Indian J.Techol.]-1997.-Vol. 4, №4- 145-148 б.
39. Клямкин А.А., Егоров В.В., Зубов В.П. Влияние температуры электролита и этанола на поведение катионного поверхностно-активного мономера в монослоях на границе вода-газ.// Коллоидн. журн.-1993.-Т.55, №3.-91-108 б.
40. Kato T., Ariyama A., Joshida M. First obserwation of a thermal contrac-tion-type phase transition in A-T isobars of monolayers at the air/water interface with temperature incrense.//Chem Lett.-1992.-№4.-565-566 б.
41. Caminato G., Senatra P., Gabrielli G. Anomalous temperature dependence in monolayers at water-air interface.//Langmuir.-1991.-Vol.7, №3-604-607 б.
42. De Wolf C., Brezesinski G., Weidmann G., Möhwald H., Kjaer K., Howes P.B. Influence of temperature on the phase behavior of 1,2-diol derivates.// J.Phys.Chem B.-1998.-Vol. 102, №17.-3238-3242 б.
43. Белоусов С.И., Sautter E., Годовский Ю.К., Макарова Н.Н., Pechhold W. Пленки Ленгмюра из полисилоксанов. Линейные полисилоксаны.//Высокомолек.соед.-1996.- Т.38, №9.-1532-1537 б.
44. Чаленко В.Г., Архаров А.В., Глубокова Л.В. Температурная зависимость скорости растекания мономолекулярной пленки додеканола-1.//Коллоидн.журн.-1990.-Т.52, №2.- 402-406 б.
45. Sanchez-Gonzalez J., Galvez-Rutz M.J. Behavior and stability of lipid mixed monolayer at the air-water interface.// Progr. Colloid and Polym Sci.-1995.-Vol. 98.-248-254 б.
46. А. И. Русанов. Равновесные тонкие жидкие пленки. // Коллоидный журнал - том 69, № 1, Январь-Февраль 2007.- 43-54 б.
47. А. И. Русанов. Сущность нового подхода к уравнению состояния монослоя. // Коллоидный журнал - том 69, № 2, Март-Апрель 2007. 149-161 б.
48. М. А. Калинина, В. В. Арсланов, Д. С. Турыгин, И. А. Гагина. Молекулярное распознавание нуклеооснований урацила и аденина монослоями ленгмюра на основе металлокомплексов дифильного циклена
// Коллоидный журнал - том 71, № 5, Сентябрь-Октябрь 2009,- 609-615 б.
49. Кисленко В.Н., Олейных Л.П., Курта О.С. Влияние природы карбоксилсодержащего полимера и ионов металла на стойкость пленки в водных растворах. // Укр.хим.журн., 2009, Т.75, № 9-10. – 61 б.
50. Безкровная О.Н., Мчедлов- Петросян Н.О., Водолазкая Н.А., Алексеева В.И., Саввина Л.П., Якубоская А.Г. Полимерные пленки Ленгмюра - Блоджетт, содержащие ксантеновые красители.// Журнал прикл.химии, 2008, Т.81, Вып.4. – 659 б.
51. Шиков А.Е., Макаров В.Г., Рыженков В.Е., Растительные масла и масляные экстракты: технология, тсандартизация, свойства. – М.: Издательский дом «Русский врач» - 2004.- 264 б.
52. Пчелин В.А. О методах измерения поверхностного натяжения растворов полимеров.//Заводская лаборатория.-1973, №11.-1359-1362 б.
53. Пчелин В.А., Ткачев А.Б. О методах измерения поверхностного натя-жения в статических условиях.//Коллоидн. журн.-1971.-Т.33, №6.-919-921 б.
54. Burri J., Hartland S. Eine methode zur Bestimmung einer Wilhelmy-Platte.//Coll. and Polymer. Sci.-1977.-Vol.255.-675-681 б.
55. Schulze H.I., Gottschalk G. Zur Messung der Oberflächenspannung von Lösungen nach der Wilhelmy-Methode mit einem neuen Plättchenmaterial.//Chem.Techn.-1975.-Vol.27, №1.-41-43 б.
56. Newman A.W., Good R.I. Termodynamics of Contact Angles.//J.Colloid Interface Sci.-1972.-Vol.38. 341-421 б.
57. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества./Справоч-ник. Под ред. Абрамзона А.А. и Щукина Е.Д.-Л.:Химия,1984.-169-170 б.
58. Рафиков С.Р., Будтов В.П., Моноков Ю.Б. Введение в физико-химию полимеров.-М.:Наука, 1978.-328 б.
59. Бейсебеков М.К. Ассоциаты синтетических полиэлектролитов с катионными поверхностно-активными веществами и их физиологическая активность.// Автореф.дис. канд.хим.наук.-Алма-Ата, 1985.-21 б.
60. Блинов Л.М. Физические свойства и применение лэнгмюровских моно- и мультимолекулярных структур.//Успехи химии.-1983.-T.52, №8.-263-1302 б.
61. Арсланов В.В. Полимерные монослои и пленки Лэнгмюра-Блоджетт. Влияние химической структуры полимера и внешних условий на формирование и свойства организованных планарных ансамблей.//Успехи химии.-1994.-T.63, №1.-3-42 б.
62. Помогайло А.Д. Гибридные полимер - неорганические нанокомпозиты.// Успехи химии.-2000.-Т.69, №1.- 60-89 б.
63. Ивановский А.А. Моделирование нанотубулярных форм вещества.// Успехи химии.-1999.-Т.68, №2.- 119-135 б.
64. Ролдугин В.И. Квантоворазмерные металлические коллоидные системы.// Успехи химии.-2000.-Т.69, №40.-899-923 б.
65. Огарев В.А. Исследования в области нерастворимых монослоев и тонких пленок на границе раздела фаз и закономерности смачивания поверхностей твердых тел. Автореф. дис. докт. хим. наук.- М., 1975.-55 б.
66. Фадеев А.С., Левачев С.М., Ямпольская Г.П., Рудой В.М., Измайлова В.Н. Свойства монослоев коллагена, сформированных на границе фаз вода-воздух. Влияние рН и ионной силы субфазы.//Коллоидн. журн.- 1999.-Т.61, №4.-558-566 б.
67. Калинина М.А., Арсланов В.В., Царькова Л.А., Рахнянская А.А. Монослои Лэнгмюра из алкилированных тетраазацикленов на поверхности воды.// Коллоидн. журн.- 2000.-Т.62, №5.-610-615 б.
68. Абрамзон А.А. Зайченко Л.П., Файнгольд С.И. Поверхностно-активные вещества.-Л.:Химия, 1988.-200 б.
РЕФЕРАТ
Дипломдық жұмыс 56 беттен, 37 суреттен, 1 кестеден тұрады, 68 әдебиет
көзі қолданылған.
Түйін сөздер: Ленгмюр-Блоджет қабыршақтары, моноқабат,
мономолекулалы қабат, беттік керілу, беттік қысым, беттік-активті заттар
Зерттеу нысандары: олеин қышқылы (C17H33COOH), пальмитин қышқылы
(C15H31COOH), гексадециламин (C16H35N).
Зерттеу әдістері: майлы қышқылдардан алынған моноқабаттардың беттік
қысымын торзионды таразы және Вильгельми платина пластинкасы арқылы өлшеу.
Жұмыстың мақсаты – майда еритін беттік-активті заттардың су бетіндегі
қондырылған қабыршықтардың беттік қысымы мен олардың судың булануына әсерін
зерттеу.
Жұмыс нәтижелері бойынша беттік-активті заттардың жұқа қабыршақтары
судың булануын баяулатады. Жұмыстың практикалық маңыздылығы экологиялық
көкейкесті мәселелердің бірі - су қоймалары мен көлдердің тартылуын
тоқтатуға бағытталған баламалы жолдарды іздестіру және табу болып табылады.
РЕФЕРАТ
Дипломная работа состоит из 56 страниц, 37 рисунков, список
литературы включает 698 источников.
Ключевые слова: пленки Ленгмюра-Блоджет, монослой, мономолекулярный
слой, поверхностное натяжение, поверхностное давление, поверхностно-
активные вещества, адсорбция, субфаза
Объекты исследования: олеиновая кислота (C17H33COOH), пальмитиновая
кислота (C15H31COOH), гексадециламин (C16H35N).
Методы исследования: измерение поверхностого натяжение монослоев
жирных кислот на торзионых весах с помощью пластинки Вильгельми
Целью работы является определение поверхностного давления
ультратонких пленок маслорастворимых поверхностно-активных веществ на
поверхности воды и изучение их влияния на испарение воды.
Результаты работы показали, что, ультратонкие пленки поверхностно -
активных веществ замедляют процесс испарения воды. Работа имеет очевидное
практическое значение, поскольку направлена на поиски решения экологической
проблемы высыхания озер и водохранилищ.
ABSTRACT
The degree work consists of 56 pages, 37 figures, bibliography
includes 68 sources.
Keywords: Langmuir-Blodgett films, monolayer, monolayer, surface
tension, surface pressure, surfactants, adsorption subphase.
Objects of research: oleic acid (C17H33COOH), palmitic acid
(C15H31COOH), hexadecyl (C16H35N).
Methods: dimensions of the surface tension of monolayers of fatty
acids on the torsion balance with a Wilhelmy plate
The aim of the work is the preparation of ultra-thin films used in
slowing the evaporation and drying of lakes, reservoirs, and the
determination of their surface pressure.
Results of studies have shown that ultra-thin film surface - active
substances slow down the evaporation of water. The work has obvious
practical importance, as is aimed at finding solutions to the environmental
problems of drying lakes and reservoirs.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫСҚА ТАПСЫРМА
Дипломдық жұмыстың зерттеу нысаны - олеин қышқылы, пальмитин қышқылы
және гескадециламин негізінде алынған моноқабаттар.
Зерттеу жұмысының әдістемесі- алынған моноқабаттардың беттік қысымын
өлшеу торзионды таразы және Вильгельми платина пластинкасы арқылы
жүргізілді.
Жұмыстың мақсаты – майда еритін беттік-активті заттардың су бетіндегі
қондырылған қабаттардың беттік қысымы мен олардың судың булануына әсерін
зерттеу.
Зерттеу жұмысының мақсатына қарай келесі міндеттер қойылды:
- Олеин қышқылы, пальмитин қышқылы және гескадециламиннен моноқабаттар
алу.
- 200С, 250С, 300С, 350С, 400С, 450С кезінде олардың беттік қысымын
анықтау.
- 200С, 250С, 300С, 350С, 400С, 450С кезінде олардың булану жылдамдығын
анықтау.
- Алынған нәтижелерді есептеп, графиктер тұрғызу.
- Қорытынды шығарып, дипломдық жұмыс түрінде көрсету.
МАЗМҰНЫ
АНЫҚТАМАЛАР 77
Белгіленуі және қысқартылуы 88
КІРІСПЕ 99
Негізгі бөлім 110
1 Әдеби шолу 110
2 Тәжірибелік бөлім 26 9
2.1 Зерттеу нысандары 226
2.2 Зерттеу әдістері 227
3 НӘТИЖЕЛЕРДІ ТАЛҚЫЛАУ 229
Қорытынды 551
Қолданылған әдебиет көздері 552
АНЫҚТАМАЛАР
Ленгмюр қабыршақтары – сұйықтық бетіндегі ерімейтін амфифильді
заттардың мономолекулалы қабыршақтары.
Беттік керілу – дисперстік жүйелерді құрайтын әртүрлі фазалардың
жанасу шекарасындағы негізгі термодинамикалық сиппатамасы.
Моноқабат — жеке, тығыз қапталған атомдар немесе молекулалар қабаты.
Мономолекулалы қабат — қалыңдығы бір молекулаға жететін қабат,
фазалар бөліну шекарасында, мысалы, адсорбция нәтижесінде түзіледі.
Моноқабаттың қалыптасу уақыты — адсорбаттың бетті жабуына кететін
уақыт аралығы
Моноатомды қабат — конденсацияланған фазаның басқа фазамен немесе
вакууммен шекарасындағы бетініің сыртқы қабаты.
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР
σ- беттік керілу
Т - температура
(- беттік қысым
( - тұтқырлық
А - меншікті молекулалы аудан
Р – пластинка массасы, кг;
s – пластинканың көлденең қимасының ауданы, м2;
l – пластинка ені, м;
b – пластника қалыңдығы (bl), м;
h – батырылған тереңдік, м;
d – зерттелетін сұйықтық тығыздығы, кгм3
Рp – моноқабат жоқ кезіндегі сұйықтықтардағы пластинка массасы;
Рs – s жайылу ауданындағы сұйықтықтағы моноқабатпен пластинка
массасы;
g – ауырлық күші;
ЛБҚ - Ленгмюр Блоджетт қабыршақтары
АМФЗ – амфифильді зат
ПАҚ – полиамидоқышқыл
ОДА -октадецилдиметиламин
МО – метилоранж
Гm - шекті адсорбциясы
Na – Авогадро саны.
БАЗ – беттік –активті заттар
КІРІСПЕ
Беттік қабыршақтар – қазіргі химиядағы принципиалды жаңа объект және
олардың кез-келген қасиеттері, мысалы, оптикалық, электрикалық және
акустикалық, адсорбциялық – таңғажайып. Беттік қабыршақтар ғылым мен
техниканың әртүрлі салаларында практикалық қолданыс табады:
электроникада,оптикада,қолданбалы химияда, биологияда, медицинада, ауыл
шаруашылығында және т.б.
Көптеген суда ерімейтін амфифильді заттар су бетінде мономолекулалы
қабат болып жайылғанда оның беттік керілуін төмендете алады. Ертіндінің аз
көлемін суға тамызған кезде, ол өздігінен мономолекулалы қабат түрінде
жайылады, ал су бетінің ауданын шекті кішірейткенде, судың беттік керілуін
төмендетуге әкелетін, тығыз құрылымды түзеді.
Дипломдық жұмыстың зерттеу нысаны - олеин қышқылы, пальмитин қышқылы
және гескадециламин негізінде алынған моноқабаттар.
Зерттеу жұмысының әдістемесі - алынған моноқабаттардың беттік қысымын
өлшеу торзионды таразы және Вильгельми платина пластинкасы арқылы
жүргізілді.
Жұмыстың мақсаты – майда еритін беттік-активті заттардың су бетіндегі
қондырылған қабаттардың беттік қысымы мен олардың судың булануына әсерін
зерттеу.
Зерттеу жұмысының мақсатына қарай келесі міндеттер қойылды:
- Олеин қышқылы, пальмитин қышқылы және гескадециламиннен моноқабаттар
алу
- 200С, 250С, 300С, 350С, 400С, 450С кезінде олардың беттік қысымын
анықтау
- 400С, кезінде олардың булану жылдамдығын анықтау
- Алынған нәтижелерді есептеп, графиктер тұрғызу
- Қорытынды шығарып, дипломдық жұмыс түрінде көрсету.
Нәтижелерді қорытындылай келе, алынған моноқабаттардың суға қарағанда
беттік керілуі төмен, ал беттік қысымы жоғары және булану жылдамдығы төмен
екендігі белгілі болды. Сондықтан, осындай қасиеттері бар қабыршақтарды
көлдер мен су қоймаларының булануы мен кебуін тоқтатуда қолданудың маңызы
зор.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
Ленгмюр-Блоджетт қабыршақтары – қазіргі химиядағы принципиалды жаңа
объект және олардың кез-келген қасиеттері, мысалы, оптикалық, электрикалық
және акустикалық – таңғажайып. Арнайы құрастырылған молекулярлы ансабльді
айтпасақ та, бірдей моноқабаттан тұратын қарапайым қабыршақтың өзі өзгеше
қасиеттерге ие. Ленгмюр- Блоджетт қабыршақтары
ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында практикалық қолданыс табады:
электроникада,оптикада,қолданбалы химияда, микромеханикада, биологияда,
медицинада және т.б.
Ленгмюра-Блоджетт әдісі моноқабаттың беттік қасиеттерің оңай
өзгертуге және сапалы қабыршақты жабындарды қалыптастыруға мүмкіндік
береді.
Бұның барлығы алынатын қабыршақтың қалыңдығын нақты бақылау және
жабынның бірыңғайлығы, бұдырлығының төмендігі, бетке қатысты қабыршақтың
жоғары адгезиясы кезінде мүмкін. Амфифильды молекуланың полярлы тобының
құрылысын, моноқабат құрамын, сонымен қатар, беттік қысымды және субфаза
құрамын өзгерте отырып,қабыршақтардың қасиеттерін де өзгертуге болады.
Ленгмюр-Блоджетт әдісі айтарлықтай экономикалық шығындарсыз
(вакуумдерлеу мен жоғары температураны қажет етпейді) жоғары молекулалық
қосылыстарды (полимерлер, олардың ішінде биологиялық белсенді ) қоса
органикалық заттардың негізінде, моно және мультиқабаттарды алуға мүмкіндік
береді. Әдістің ерекшелігі қатты бетте түзілетін қабыршақтың қалыңдығын
қабат сайын ұлғайтуға болатындығында, сонымен қатар, әр қабаттың қалыңдығы
жұмсалатын органикалық заттың молекаласының өлшемімен анықталады және
алынатын қабыршақтардың құрылымдық жетілгендігін бақылауында.
Мономолекулалы қабыршақтар туралы түсінік XIX аяғында – XX
ғасыр басында А. Покельс және Рэлей еңбектерінде негіз тапты. Покельс
маймен суды ластау кезінде оның бетінде болып жатқан құбылыстарды зерттей
отырып, судың беттік керілу мәні су бетінің ауданы мен тамызатын май
бетінің ауданына тәуелді екендігін анықтады [1].
Рэлей, Покельстің алған тәжірибе нәтижелерін түсіндіре отырып,
майдың аз көлемін тамызған кезде, ол өздігінен мономолекулалы қабат
түрінде жайылады, ал су бетінің ауданын шекті кішірейткенде, майлар бір
-бірін тығыз жанап ,судың беттік керілуін төмендетуге әкелетін, тығыз
құрылымды түзеді деген тұжырым жасады.
Мономолекулалы қабыршақтарды зерттеуге И.Ленгмюр үлкен үлесін қосты.
Ленгмюр бірінші болып су бетінде қалқитын моноқабаттарды жүйелі
зерттеуді бастады. 1917 жылы Ленгмюр сулы ерітінділердің беттік активті
зат қатысында беттік керілуінің төмендеуі жөніндегі тәжірибе нәтижелерінің
түсініктемесін берді. Моноқабаттағы ішкі қысымды тікелей өлшейтін
қондырғының құрылысын жасады және мономолекулалы қабаттарды зерттеудің жаңа
тәжірибелік әдісін ұсынды.
Ленгмюр көптеген суда ерімейтін амфифильді заттар су бетінде
мономолекулалы қабат болып жайылғанда оның беттік керілуін төмендете
алатынын көрсетті. Беттік қысымның моноқабат ауданынан тәуелділігін
зерттей отырып Ленгмюр моноқабаттың әртүрлі фазалар жағдайының болуын
анықтады.
Сұйықтық бетіндегі ерімейтін амфифильді заттардың мономолекулалы
қабыршақтары – Ленгмюр қабыршақтары атауына ие болды.
30 жылдардың басында К.Блоджетт ерімейтін майлы қышқылдардың
мономолекулалы қабыршақтарын қатты зат бетіне тасымалдады, бұл әдіс арқылы
мультиқабатты қабыршақтарды алды.
Ленгмюр әдістемесінде негізделген Блоджетт әдісі Ленгмюр -Блоджетт
технологиясы атауына ие болды, ал алынған қабыршақтар –Ленгмюр-Блоджетт
қабыршақтары.
Ленгмюр- Блоджетт әдісінің негізгі артықшылықтары:
–Тұндыру процессі кезіндегі түсірілетін қабаттар санының нақты
бақылануы - күрделі қабатты ансамбльдерді құрастыру мүмкіндігі
–қатты зат бетіне қабыршақтың гомогенді тұнуы
–қабыршақ құрылысының толық бақылануы
–әдістің аз шығыны: ол қалыпты жағдайда жүзеге асырылады: вакуумды,
жоғары температураны, қысымды талап етпейді
– әртүрлі заттар негізінде моно- және мультиқабаттарды алу
мүмкіндігі
ЛБ әдісі арқылы териялық және практикалық маңызы зор алуан түрлі
мәселердің шешілуі байланысты
Ленгмюр-Блоджетт қабыршақтары ғылым мен техниканың әр қилы
салаларында сан алуан практикалық қолданыс табуда:
— микроэлектроникада: өткізгіш және изоляциялайтын ультражіңішке
қабыршақтар [2-3], сегнетоэлектрикалық и ферроэлектрикалық қабыршақтар [4-
5],қорғағыш жабындар, химиялық және биологиялық сенсорлар, жартылай
өткізгіш нанобөлшектерден құралған матрицалар,
[6], антрифрикционды жабындар;
— оптикада: оптикалық әдіспен информация жазылатын белсенді қабаттар
[7-8], дифракционды торлар,
интерференционды және поляризационды светофильтрлер, жазық моно- және
полимодты световодтар [9-11];
— биотехнологияда [12-16] және де басқа ғылыми-техникалық прогресс
бағыттарында
Беттік керілу ең маңызды беттік құбылыстарға жатады.
Беттік керілу – дисперстік жүйелерді құрайтын әртүрлі фазалардың
жанасу шекарасындағы негізгі термодинамикалық сиппатамасы.Өлшем бірліктері
Джм2 немесе Нм. Беттік керілуді бөліну беті сұйықтық болған жағдайда, бет
контурының ұзындық бірлігіне әсер ететін және фазалардың берілген
көлемдерінде бетті ең кіші шамаға (минимумға) дейін жиыруға ұмтылатын күш
ретінде де қарастыруға болады. Екі қоюланған (конденсацияланған) фазаның
шекарасындағы беттік керілу, әдетте, фазааралық керілу деп аталады. Жаңа
бетті түзетін жұмыс, зат молекулаларын дене көлемінен беттік қабатқа
ауыстыру кезіндегі молекулааралық ілініс күшін жеңуге жұмсалады. Беттік
қабаттағы молекулааралық күштердің тең әсерлі күшінің шамасы дене
көлеміндегідей нөлге тең болмайды әрі ол ілініс күштері көбірек
болатын фаза ішіне қарай бағытталады. Сонымен беттік керілу беттік
(фазааралық) қабаттағы молекулааралық күштердің теңгерілмеуінің өлшемі
болады.
• Жылжымалы сұйықтық үшін беттік керілу — еркін беттік энергияға тепе-
тең шама. Сыртқы әсер болмаған жағдайда сұйықтық беттік керілудің
салдарынан шар (бет мейлінше кіші және еркін беттік энергияның мәні
барынша аз болатын жағдай) пішіндес болады. Егер фазалардың көлемдері
молекулалардың өлшемдерімен салыстырғанда жеткілікті үлкен болса, онда
беттік керілу беттің шамасы мен пішініне тәуелді болмайды. Беттік
керілу температураның жоғарылауынан, сондай-ақ, беттік белсенді
заттардың әсерінен азаяды. Сұйықтық пен газдың (будың) немесе сұйықтық
пен сұйықтықтың оңай жылжымалы шекарасындағы беттік керілуді әр түрлі
жолмен өлшеуге болады. Молекулалары (атомдары) еркін орын ауыстыра
алмайтындықтан қатты дененің беттік керілуін тәжірибе арқылы анықтау
қиын. Анизотропия салдарынан кристалдың әр қырындағы беттік керілу әр
түрлі болып келеді. Қатты дене үшін беттік керілу және беттік энергия
ұғымдарының мәні бірдей емес. Өйткені кристалдық тор ақаулары
(дислокация, т.б.) еркін беттік энергияға әсерін тигізеді. Қатты
дененің беттік керілуін, әдетте, молекулааралық және атомара лық өзара
әсерлерді негізге ала отырып, жанама жолмен есептейді. Беттік
керілудің шамасы мен өзгерісіне көптеген беттік құбылыстар байланысты
болып келеді.
“ Газ-сұйықтық” қосфазалы жүйені қарастырайық.
Фаза көлеміндегі сұйықтық молекулалары қоршаған молекулалар
тарапынан тартылыс күштерінің әсерін (когезияны) көреді. Бұл күштер бір-
бірімен теңесіп, олардың тең әсерлі күші нөлге тең болады. “Ауа-су”
шекарасының бетінде орналасқан молекулалар шекараласатын фазалар
тарапынан өлшемі бойынша әртүрлі күштер әсерін көреді. Сұйықтық көлемі
бірлігінің тартылыс күші ауа көлемі бірлігінен едәуір көбірек. Сонымен,
сұйықтық бетіндегі молекулаға әсерін тигізетін тең әсерлі күш берілген
жағдайларда бет ауданын шекті аз мәнге дейін қысқартып, сұйық фаза
көлемінің ішіне қарай бағытталады. Сұйықтық бетін ұлғайту үшін сұйықтықтың
ішкі қысымынан арылатын белгілі жұмысты орындау керек.
Беттің ұлғаюы жүйенің беттік энергиясы – Гиббс энергиясының
ұлғаюымен жүреді. Гиббс беттік энергиясының dG шексіз аз өзгеруі dS бетінің
шексіз аз өзгеруімен бірге p қысымның және T температураның тұрақты
болған жағдайында мына өрнекпен беріледі:
dG=dS,
мұндағы - беттік керілу. Сонымен, беттік керілу
=(GS) T,p,n = const,
мұндағы n – компоненттердің моль саны.
Энергетикалық анықтама: беттік керілу – меншікті бос Гиббс беттік
энергиясы. Сонда, беттік керілу бет бірлігінің қалыптасуына жұмсалған
жұмысқа тең (Джм2).
Күштік анықтама: беттік керілу – бұл оған жанама бетіндегі және
берілген көлем мен жағдай кезінде дене бетін шекті мәнге дейін қысқартуға
талпынатын күш (Нм).
[Джм2 = Н*мм2 = Нм]
Термодинамиканың екінші заңына сәйкес, Гиббс жүйесінің энергиясы
өздігінен шекті аз мәнге талпынады.
Температураның жоғарылуымен “газ-сұйықтық” бөліну шекарасындағы
беттік керілу мәні азаяды.
“Газ-сұйықтық” фазалар бөліну шекарасындағы беттік керілу тәртібін
беттік активті зат (БАЗ) қатысында қарастырайық. Фазалар шекарасында
қатысы беттік керілудің мәнін төмендетуге әкелетін заттар БАЗ деп
аталады. БАЗдар полярлы және полярсыз топтардан тұратын молекуланың
симметриялық емес құрылымына ие. Полярлы топтың дипольді моменті бар және
полярлы фазамен ұқсастығы бар. Полярлы қасиеттерге –COOH, –OH, –NH2, –CHO
және т.б ие.
БАЗдың полярсыз бөлігі гидрофобты көмірсу тізбегі (радикал) ретінде
болып келеді.
БАЗ өздігінен Гиббс жүйесі энергиясының төмендеуі шартына сәйкес
фазалар бөліну бетінде бағытталған моноқабат түзеді: полярлы топтар сулы
(полярлы) фазада орналасады, ал гидрофобты радикалдар сулы ортадан
шығарылып полярлығы аздау фазаға – ауаға кетеді.
БАЗ молекулалары , әсіресе олардың көмірсулы радикалдары “ауа-су”
бөліну шекарасында орналасып, су молекулаларымен судың молекулалары бір-
бірімен өзара әрекеттесуіне қарағанда,әлсіздеу әрекеттеседі. Сонымен,
ұзындық бірлігіне суммарлы тартатын күш азаяды да, өзімен бірге беттік
керілу мәнінің таза сұйықтыққа қарағанда азаюын алып келеді.
Ленгмюр қабыршақтарын зерттеу және Ленгмюра-Блоджетт қабыршақтарын
алуға арналған қондырғы келесі блоктардан тұрады:
• Ванна деп аталатын сұйықтығы (субфаза) бар сыйымдылық.
• Ванна шетімен жолай келісімді жылжитын беттік тосқауылдар
• Моноқабаттағы беттік қысым мәнін өлшейтін Вильгельми электронды
таразысы.
• Қатты дене беті ауысуының қондырғысы
Ваннаның өзі политетрафторэтиленнен (фторопласттан) дайындалады, бұл
химиялық интерттілікті қамтамасыз етеді және субфаза төгілуінің
мүмкіндігін алдын-ала тоқтатады. Тосқауылдарды дайындау материалы ретінде
гидрофобты фторопласт немесе басқа химиялық инертті материал бола алады.
Термостабилизация ванна астындағы каналдар жүйесі бойынша су
циркуляциясымен жүзеге асырылады. Жасанды климаты бар - “таза бөлме ”
деген арнайы бөлмеде виброқорғағыш негізде орналасады. Барлық
пайдаланылатын реактивтердің тазалығы өте жоғары болу керек.
Қазіргі кездегі Ленгмюра-Блоджетт қондырғыларында моноқабаттың беттік
керілуін анықтау үшін беттік қысым датчигі –Вильгельми электронды таразысы
қолданылады.
Датчик әсері Вильгельми пластинкасына “субфаза-газ” бөліну
шекарасындағы моноқабат қысымы күшінің әсерін компенсациялауға қажетті
күшті өлшеу принципінде негізделген. Вильгельми пластинкасына әсер ететін
күштерді қарастырайық.
Ленгмюра-Блоджетт әдісінің ерекшелігі болып мономолекулалы бірыңғай
реттелген қабат алдын-ала субфаза бетінде қалыптасатындығы және нәтижесінде
субфаза бетіне ауысатындығы саналады.
Субфаза бетінде реттелген моноқабаттың қалыптасуы келесі әдіспен
жүргізіледі. Жеңілұшқыш еріткіштегі зерттелетін заттың белгілі бір
ертіндісінің көлемі субфаза бетіне жағылады. Су бетіндегі ертіткіштің
булануынан кейін ішіндегі молекулалары хаосты орналасқан мономолекулалы
қабат түзіледі.
Т температурасының тұрақты болған жағдайында тосқауылдың беттік
қысымының өлшемі мен меншікті молекулалы аудан өлшемінің А қатынасын
көрсететін моноқабат күйі -А сығу изотермасымен сипатталады.
Қозғалғыш тосқауыл көмегімен моноқабат молекулалары тығыз орналасқан
бірыңғай қабыршақты алғанға дейін сығылады. Бұл қабыршақта меншікті
молекулалы аудан А молекуланың көлденең қимасының ауданына шамалас, ал
көмірсу радикалдары тігінен бағытталған.
Әртүрлі фазалар күйіндегі моноқабат сығылуына жауап беретін
-А тәуелділігіндегі сызықты аймақтар А0 – моноқабаттағы молекулаға
сәйкес келетін А осіне сызықты аймақтың экстраполяциясымен алынған аудан
өлшемімен сипатталады. ( =0 мНм).
“Субфаза-газ” бөліну шекарасындағы амфифильді заттың (АМФЗ)
моноқабатының фазалық күйі “субфаза-моноқабат” жүйесіндегі күштердің
адгезионды-когезиялы балансымен анықталады және заттың табиғатына және
оның молекулаларының құрылысына, Т температурасына, және субфаза құрамына
тәуелді болып келеді.
Газтәріздес G, сұйық L1, сұйық-кристалды L2 және қатты- кристалды
S моноқабаттарын айқындайды.
Қалыптасқан АМФЗ тығыз қапталған молекулаларынан тұратын моноқабат су
беті арқылы жоғары –төмен қозғалатын субфаза бетіне ауысады.
Субфаза бетінің түріне (гидрофильді немесе гидрофобты) және субфаза
бетінің моноқабатпен және моноқабатсыз субфаза бетімен қиылысу кезектігіне
байланысты симметриялы (Y) немесе асимметриялы (X, Z) құрылымды ЛБҚ алуға
болады.
Субфаза бетіне моноқабаттың ауыстыруы жүретін беттік қысымның
мәні берілген АМФЗ сығу изотермасы бойынша анықталады және моноқабаттағы
тығыз қапталған молекулалар күйіне сәйкес болады. Ауыстыру үдерісі кезінде
қысымы қозғалғыш тосқауылдың моноқабат ауданын қысқартуы әсерінен
тұрақты болып сақталады.
Моноқабаттың қатты бетты жабуы дәрежесінің критерийі болып k
ауыстыру коэффициенті саналады. Ол мына формула бойынша есептеледі:
k=(S’-S")Sn,
мұндағы S’, S" – ауыстырудың бастапқы мезетіндегі моноқабат ауданы
және ауыстыруды аяқтағаннан кейінгісі, Sn - қатты бет ауданы.
Қалыңдығы бойынша бірыңғай Ленгмюр -Блоджетт қабыршағын алу үшін,
субфаза бетінің бұдырлығы Rz=50нм болу керек.[17]
Моноқабат — жеке, тығыз қапталған атомдар немесе молекулалар қабаты.
Ленгмюр моноқабаты немесе ерімейтін моноқабат — бұл қалыңдығы
органикалық материалдың бір молекуласынан тұратын сулы фазада таралған
ерімейтін қабат.
Әдетте Ленмюр моноқабатын дайындау үшін гидрофильді топ пен
гидрофильді құйыршыққа жететін амфифильді материалдар қолданылады. 1980-
жылдардан бастап Ленгмюр моноқабаттары басқа да материалдардан алына
бастады, оның ішінде полимер сияқты макромолекулалар. Ленгмюр моноқабаттары
қатты бетте моноқабаттардың орналасуынан қалыптасқан Ленгмюр-Блоджетт
қабыршақтарын өндіру үшін кеңінен зерттелінеді.
Ги́ббс моноқабаттары немесе еритін моноқабат — бұл моноқабат
калыптасатын бетпен бөлінетін фазалардың біреуінде еритін қоспада
қалыптасатын моноқабат.
Моноқабаттың қалыптасу уақыты — адсорбаттың бетті жабуына кететін
уақыт аралығы, мысалы оттегімен. Егер адсорбаттың жұғу коэффициенті 1 ге
тең болса, ягни, бетке жететін әр молекула оның үстіне тұнады, сонда
моноқабаттың қалыптасу уақыты мына формуламен өрнектеледі:
Мұндағы t — секундтағы уақыт, ал P — паскальдағы қысым. 300 µPa
(2·10−6 тор) қысым кезінде бетті жабу үшін тек бір ғана секунд қажет.
Ленгмюр моноқабаты теңдестірілген Ленгмюр қабыршағындағы
тосқауылдың жылжуы нәтижесінде қысылған немесе ұлғайтылған болуы мүмкін.
Егер бөліну шекарасының беттік керілуі қысылу жолымен өлшенетін
болса,қысылу изотермасы пайда болады. Бұл изотерма бетте (кері беттік
концентрация ). беттік қысымның өзгеруін көрсетеді (,
мұнда — моноқабаттың қалыптасуына дейінгі бөліну шекарасының беттік
керілуі) Бұл көлемге байланысты қысым өзгеретін үш өлшемді процесске үйлес
болып келеді. Фазалық ауысулармен бөліну арқылы қоскеңістікті фазалардың
әртүрлілігі анықталуы мүмкін. Қысымның артуы бойынша екіөлшемді фазалар:
• Екіөлшемді газ: бір-бірімен әлсіз әсерлесетін бірнеше молекулалар
бар,сонымен, үшөлшемді газдарға арналған күй теңдеуіне ұқсас теңдеу
қолданылуы мүмкін. Идеалды газ заңы , мұндағы — бір моль
ауданы. Қысымның өзгеруімен қатар одан да күрделі теңдеулерді қолдану
керек. (Ван-дер-ваальс, вириал...)
• Ұлғайтылған сұйықтықтар
• Қысылған сұйықтықтар
• Қатты заттар
Егер бетті тағы да кішірейтетін
болсақ, жаппай күйреу байқалады, моноқабат бұзылады және еритін
агрегаттар және мультиқабаттар қалыптасады.
• Өте сұйылтылған ерітінділер үшін ,
Гиббс изотермасы арқылы идеалды газдың басқа аналогиясы қолданылады
Концентрленген ерітінділер үшін Ленгмюр изотермасы қолданылады
, сонда
Биология
Биологияда моноқабаттар жиі пайда болады. Мицелла моноқабат болып
табылады, ал жасушалы мембранадағы сұйық қабаттың фосфолифиді қос
моноқабат болып табылады.
Жасушалық мәдениетте моноқабат түсінігін басқалардың үстінде өсетін
жасушасы жоқ жасушалық қабатқа жатқызады, ал олардың барлығы бір-біріне
тығыз өседі және бір-бірімен өсімнің бір бетінде жанасады.
Моноатомды қабат — конденсацияланған фазаның басқа фазамен немесе
вакууммен шекарасындағы бетініің сыртқы қабаты. Термодинамикалық
түсініктегі фаза (жұқа қабыршақтар,биол.табиғаты бар денелер, мембраналар
т.б.) болмағанда, бірақ айқындалған бет бар болған жағдайларда
қолданылады. Моноатомды қабат әдетте адсорбционды болып табылады. Әртүрлі
моноатомды қабаттардың қалыңдығы атомаралық арақашықтықтан адсорбирленген
макромолекула өлшемдеріне дейін ( ~103—104 А дейін) аутқиды.
Мономолекулалы қабат — қалыңдығы бір молекулаға жететін қабат,
фазалар бөліну шекарасында, мысалы, адсорбция нәтижесінде түзіледі.
Адсорбция, беттік диффузия кезінде, ұшқыш емес компоненті бар
ерітіндіден ерітіндінің булануы нәтижесінде пайда болады. Әдетте қатты
бетте мономолекулалы қабат салыстырмалы түрде төмен қысым қатысында
сұйылтылған ерітінділерден немесе газдардан БАЗдардың адсорбциясы
нәтижесінде түзіледі. Адсорбцияланатын зат концентрациясының (немесе бу
қысымының ) өсуімен мономолекулалы қабат полимолекулаы беттік қабатқа
ауысуы мүмкін. [18]
Соңғы уақытта жоғарымолекулалық және төменмолекулалық беттік активті
заттардың бағдарланған моноқабаттарының құрылымын зерттеуге үлкен
назар аударылуда. Бұндай моноқабаттарды зерттеу мономолекулалы
қабыршақтарды әртүрлі бетте алу мүмкіндігімен байланысты.
Қатты БАЗдардың 3 аумақтан тұратын қысым- аудан изотермасы [19]
түсіндірілген, бөліктің біріншісінде қатты аралдар сұйық бетте қалқып
жүреді , екіншісінде – аралдар бір-бірімен байланысқан, бірақ тегіс
гомогенді қабыршақ түзбейді, ал үшіншісінде – қатты БАЗдың моноқабаты
гомогенді қабыршақ түрінде. Бұл моноқабаттарды сипаттайтын теңдеулер
талданған. Бөлімнің сұйық бетіндегі моноқабаттардың талдауы газ тәрізес
деп аталып жүрген қабаттардағы фазалар бөлу бетінде орналасқан, Гиббс,
Шишковский және Ленгмюр теңдеулерімен сипатталатын әр БАЗ молекуласы
көршілестерімен әрекеттеспейтін, еритін БАЗдардың адсорбционды қабаттары
болатындығын көрсетті.
Автормен [20] фазалар бөлу шекарасында бағытталған сұйықкристалды
моноқабаттарды түзетін ұзынтізбекті ерімейтін БАЗ жүйесінің сипаттамасы
қарастырылған. Масштабты қайта құрулар теориясының негізінде беттің бір
молекуласына сәйкес келетін А ауданнан S тізбектерінің бағытталған
реттелуінің параметрі, беттік қысым (, моноқабаттың орташа қалыңдығы h
тәуелділіктері табылды. Аталған өлшемдердің теңдік қаттылық пен тізбек
ұзындылығынан тәуелділігі қарастырылды. Алынған нәтижелер тәжірибиелік
мәндермен келіседі.
Стиролдың акрил және метакрил қышқылдарымен сополимерлерінің
мономолекулярлық үлдірі үшін, бір мономерлік звено үшін беттік қысымның
меншікті ауданнан тәуелділігі [21] алынды. Нәтижелер сополимерлерінің
микроқұрылымына байланысты дәлелденген.Стиролдың метакрил қышқылымен
сополимерлері үшін моноқабат қасиеттері және оның сипаттамаларының
қалыптасу жағдайларына әсері зерттелді. Беттік қысымның изотермалары плато
ауданында қайтымсыз болып табылады. Соңғысы моноқабатты қалыптастырған
диоксан – хлороформ қоспасындағы диоксанның мөлшерінің көбеюімен алынады.
[22] жұмыста әртүрлі молекулалық массадағы және әр түрлі ортадағы
олигодиэтиленгликольадипинаттың мономолекулярлық қабаттарының сығылу
изотермасы зерттелінді. Сулы ортадағы моноқабаттардағы молекула
агрегаттарының түзілуі байқалды, сонымен қатар, олигоэфирлердің молекулалық
массасы өскен сайын тізбектің икемділігінің және қаптаманың тығыздығының
өзгерісі байқалды. Ортаны өзгерту арқылы агрегаттардың бұзылуын және тібек
икемділігінің жоғарылауына қол жеткізуге болатындығы анықталды.
Температуралық өзгерістер негізінде төмен қысым аумағында зерттелінетін
температуралық аралықта моноқабаттар құрылымының өзгеріссіз қалуы жөнінде
қорытынды жасалынды.
Волкова Н.Г., Трапезников А.А., Шикова Т.Д., [23] 1н натрий хлориді –
гексан сулы ерітіндісі және 1н NaCl – ауа бөліну шекарасындағы ақуыз
массасына есептегендегі ауданға тәуелді екіөлшемді қысым (, G’ жылжудың
динамикалық модулі және трипсин моноқабатының тұтқырлығы ( зерттелді.
Трипсиннің таралу интенсивтілігі және моноқабаттардың серпімділік
қасиеттері бірінші шекарада екіншісіне қарағанда жоғары. Су фазасына
енгізілген димедрол бөліну шекарасында адсорбцияланып, ( жоғарылатады,
бірақ димедрол концентрациясы жоғарылаған сайын трипсинді моноқабаттан
шығара отырып, Сk’ және ( төмендетеді. Аралас моноқабат сығылғанда димедрол
бөлшектері де сығылады, С’ және ( жоғарылайды.
[24] жұмыста құрамында қышқылдық – негіздік азоиндикатор метилоранж
(МО) бар полиамидоқышқыл (ПАҚ) және октадецилдиметиламин (ОДА) тұздары
негізіндегі Ленгмюр – Блоджетт полиқабаттық үлдірін алу жолдары
сипатталған. (-А – изотермасын талдауы негізінде ЛБ үлдірін алудағы
компоненттердің оптимальді арақатынасы белгіленген және бір полимерлі
бөлшектің қамтитын ауданы анықталған. Коллапс байқалатын моноқабаттардағы
молекуланың ең тығыз қаптамасы және беттік қысымның максимальді мәні ПАК:МО
= 2:1 болғанда сәйкес келеді, бұл кездегі бір полимерлі бөлшекке сәйкес
келетін аудан 72 Å2 болды.
Беттік таразылар, ИК- Фурье – спектроскопия және пьезокварцты
микроөлшеу әдістері арқылы иттрий стеаратының Ленгмюр – Блоджетт үлдірі
және моноқабаттардың қасиеттері зерттелді. [25] Субфазадағы иттрий
иондарының концентрациясының, рН – ның, моноқабаттардың ұсталу уақытының
моноқабат құрамы мен фазалық әрекеттесуге әсері қарастырылды. Субфазадағы
рН және тұздардың концентрациясы арқылы анықталатын су бетіндегі
моноқабатта қышқылдардың стератқа айналуының 2 механизмі
идентифицирленген. Қышқылдық иондардың азғана мөлшерінде және иттрий
иондарының төменгі концентрациясында субфазада иттрий ионы және иондалмаған
карбоксил топтарының сутек атомы арасындағы иондық алмасу процесі басты
процесс болып табылады. рН – тың жоғары мәндерінде қышқылдардың тұзға
айналу механизмі негізінен карбоксилат – ионы және металл ионы арасындағы
реакциядан тұрады. Моноқабаттың бетіндегі сұйықтықтың құрамы мен құрылымы
тәрізді иттрий стеаратынан Ленгмюр – Блоджетт сапалы үлдірін алу жағдайлары
анықталды. Субфазадағы металл иондарының концентрациясы мен рН – ын реттей
отырып, берілген құрамдағы және катионды типтегі Ленгмюр – Блоджетт үлдірін
алуға болады.
N,N – диоктадецил – 3,4:9,10 – перилентетракарбоксдиимид негізіндегі
Ленгмюр – Блоджетт үлдірінің қасиеттері зерттелді. Диимид су бетінде берік
мономолекулярлы үлдір түзе алатындығы белгіленді, ол 50 мНм – ге дейінгі
беттік қысымды ұстай алады. Моноқабаттың қатты ортаға ауысу процесінде
диимид молекуласының тығыз қаптамасы сақтала отырып, қайта бағытталуы
жүреді. [26]
Огарев [27] полидиметилсилоксан молекуласынының сұйық беттердегі
ерімейтін моноқабаттардағы конформациялық әрекетін қарастырды. Полимердің
икемді сызықтық тізбегі жазық ориентирлі немесе складчатый
макромолекулаларын екі өлшемді статикалық шумақ түзіледі. Моноқабаттардың
сығылғанда бұзылуы тізбектің складчатый құрылымының түзілуімен және
макромолекуланың спираль тәрізді конформациясына ауысуы арқылы жүреді.
Авторлар [28] құрамында пирен люминофорлары бар Ленгмюр – Блоджетт
үлдірлері алынды және оның спектральді – люминесцентті сипаттамалары
зерттелінді. Алдын – ала сығылу изотермасы көмегімен пиреннің әртүрлі
мольдік үлесіндегі стеарин қышқылының моноқабатының ауа – су фазаларының
бөліну шекарасындағы әрекеті бақыланды. Моноқабаттағы бір молекулаға
келетін шекті аудан таза қышқылдар үшін 24 Å2 – нан оның қоспасы үшін 30
Å2 – ге дейін көтерілді, бұл қоспа 1:1 қатынаста болды, бұл су бетіндегі
тұрақты аралас моноқабаттардың түзілуін көрсетеді.
Рентгендік дифракция әдісімен стеарин қышқылының моноқабатының су
бетіндегі фазалық әрекеті зерттелді. [29] Бөлме температурасына жақын маңда
төрт гексатикалық ротаторлы фаза бар екендігі көрсетілді: (2d, OV, (’1 и
(S. Бұл фазалардың құрылымындағы айырмашылық нормальға қатысты молекулалық
тізбектердің бұрылу деталдарына байланысты. Сұйық конденсирленген фазада
(жоғары температура және беттік қысым) молекулалар келесі жақын көршісіне
қарай бұрылған, ал төменгі беттік қысым аймағында келесі көршісіне қарай
бұрылу жүзеге асырылады.
Макроциклді 1,4,7,10,13,16-гексагексаноил-1,4,7 ,10,13,16-
гексаазациклооктанның су бетіндегі моноқабаттағы әрекеті зерттелді.
Рентгендік дифракция, Брюстнердің бұрыштық микроскопия және беттік таразы
әдісімен көрсетілгендей, моноқабаттардың тығыздығы өскен сайын макроцикл
ориентациясы cу бетіне параллельді салыстырмалы және перпендикулярлы түрге
өзгереді. 32,5 мНм беттік қысымында байқалатын фазалық ауысу бірінші
ретті ауысу болып табылады. Рентгендік талдау мәліметтері бойынша тығыз
қапталған моноқабаттағы (4,3А) макроциклдер арасындағы арақашықтық
азакраундардың үш өлшемді колонналық фазасы арасындағы арақашықтыққа сәйкес
келеді.
[30] жұмыста ішкі көрінетін ИК – Фурье – спектроскопия әдісімен
стеарин қышқылы және кадмий стеаратының моноқабаттары сығылғанда тізбектің
бағытталуының өзгерісі зерттелді. Қышқылдың моноқабаты сығылғанда тізбектің
бұрылу бұрышы 70 - тен 90 (С – қа дейін көтеріледі. Кадмий стеараты
моноқабаты жағдайында аралдық моноқабат түзілгендіктен сығылудың барлық
деңгейінде тізбектер тігінен бағытталған болуы мүмкін.
Құрамында полярлы орынбасушылары бар диск тәрізді полиалкилбензол
қосылыстарының туындыларының – дифильді молекулаларының моноқабаттарының
қасиеттерін зерттеу жұмыстары жүргізілді. Бұл қосылыстар дискілер
субфазасының перпендикулярлы беті мен және нематик – дискотик типті (ND)
екіөлшемді организациялы қатты конденсирленген аралдық моноқабаттарды
қалыптастыратындығы көрсетілген. Бір немесе екі полярлы топтамасы бар
полиалкилбензолды қосылыстардың салыстыруы көрсеткендей, молекулалардың
бағытталуында соңғы жағдайда моноқабат тұрақтылығы біршама жоғары. [31]
[32] жұмыста беттік таразылар әдісімен сұйық кеңейтілген және сұйық
кристалды жағдайлар арасындағы нақты фазалық ауысуы бар су бетінде тұрақты
моноқабат түзетін 4-(10,12-пентакозадиинамидометил)пи ридиннің әрекеті
зерттелді. Субфазаға Cu2+ иондарын енгізу барысында ауысудың беттік
қысымының жоғарылауы байқалады. Комплекс түзілу аяқталғаннан кейін фазалық
ауысу жоғалады және моноқабат тек сұйық кеңейтілген жағдайда болады.
Комплекс түзілу процесіне субфаза металдарының типі, қарсыиондардың,
уақыттың, температураның және иондық күшінің әсері қарастырылады.
Ленгмюр моноқабатының көлбеу фаза типіне негізгі топтың өлшемінің
әсері [33] зерттелді. Жүйенің бос энергиясын есептеу үшін негізгі топ және
стержень түріндегі дифильді молекуланы көрсететін модель қолданылды, оның
диаметрі стержень диаметрінен асып түседі және өзгеруі мүмкін.
Моноқабаттағы кішкене негізгі топтары бар молекулалар келесі көршісіне
қарай бұрылған, ал үлкен негізгі топтары бар молекулалар жақын көршісіне
қарай бұрылғандығы көрсетілген.
Вюстнек, Райхе және Ферстер [34] поли(диметилдиаллиламмоний хлориді)
және поли(стиролсульфонатэтилэтилен)натр ий тұзының сулы ерітіндісінің
бетіндегі докозан қышқылдарының моноқабаттарының сығылу изотермасы алынды.
Моноқабаттардың сығылуын және кеңеюін тамшы көлемінің өзгерісі әдісімен
жүргізді (тамшы әдісі).
Моноқабаттардың реологиялық сипаттамалары көрсеткендей, екі полимер
де докозан қышқылдарының моноқабаттарын тұрақтандырады, ал
поли(стиролсульфонатэтилэтилен) анионды натрий тұзы жағдайында бұл эффект
субфазадағы тұздар (қарсыиондар) болғандықтан анық көрінеді. Докозан
қышқылының субфаза компоненттерімен әрекеттесу нәтижесінде моноқабаттар
сұйық күйге енеді.
[35] жұмыста су бетіндегі кальцитониннің полипептидті гормонының
моноқабаттарының қасиеттері зерттелген. рН жоғарылаған сайын
моноқабаттардың субфазалары жоғарылайды және ол жоғары беттік қысым кезінде
(С бұзылады. рН – ң қышқылдық аумағында температура өскен сайын моноқабат
ауданының және (С төмендеуі байқалады. Моноқабаттар бұзылғанда гормондар
аминқышқылдары бірінен соң бірі сулы субфазаға енеді.
Арахин қышқылының моноқабаты астына сулы субфазаға енгізілген
катионды полиэлектролиттердің, полидиметилдиалиламмоний хлориді және кадмий
ионының моноқабат тұрақтылығына және түзілген комплекстерден Ленгмюр –
Блоджетт үлдіріне әсері көрсеткендей, комплекс түзілу аяқталғаннан кейін,
полиэлектролит және БАЗ арасындағы субфазаға кадмий иондарын енгізу
моноқабаттардың және Ленгмюр – Блоджетт үлдірінің тұрақтылығын және
тәртіптілігін арттырады. [36]
Әртүрлі субфазалар бетіндегі (дистилденген су, CdCl2, CdI2, I2
ерітінділері) гидроксилді топтарының орын басу дәрежесі 62,0 және 84,9 %
болатын поливинилстеараттың мономолекулярлық қабаттарының молекулалық –
кинетикалық қасиеттері зерттелді. Субфаза компоненттері полимер
молекуласына адсорбцияланады, адсорбция механизмі субфаза құрамымен және
гидроксилді топтардың орын басу дәрежесімен анықталады. I2 жағдайында
химиялық адсорбция жүреді, бұнда (62 %) 3:1 құрам түзіледі, полимер
молекуласындағы стеарат фрагменттерінің үлесін жоғарылату I2 адсорбция
механизмінің өзгерісіне әкеледі; CdCl2 үшін физикалық адсорбция жүреді,
CdI2 – физикалық және химиялық адсорбцияның аралас түрі орын алады.[38]
[39] жұмыста кадмий арахинатынан Ленгмюр – Блоджетт үлдірінің
фазалық әрекетіне температураның әсері зерттелді. Кварцтағы және CaF2 – ғы
Ленгмюр – Блоджетт онқабатты үлдірі үшін көрсетілгендей, тізбектің балқуы
75 (С – та басталады, ал 150 (С кезінде үлдір толықтай бұзылады.
Температура өскен сайын Ленгмюр – Блоджетт үлдірінде дефект үлесі көбейеді
және микролинзалардың түзілуі байқалады.
Су – аргон фазалар шекарасында моноқабаттарда N-гексадецилацетил-N-N-
диметил-N-метакрил және этиламмоний бромидінің температураға, этанолға және
натрий бромидіне әсері зерттелді. [40] Су фазасына натрий бромидін қосу
және температураның төмендеуі кермектіліктің жоғарылауына және
моноқабаттардың сығылуы төмендеуіне, ал температураның жоғарылауы және
этанолдың енгізілуі оның босауына әкеледі. Сонымен қатар, октанол,
гексадеканол, лаурин қышқылы және катиондық БАЗ - N-гексадецилацетил-N,N-
диметил-N-изобутаноилэтиламмоний бромидінің беттік активті мономерлерінің N-
гексадецилацетил-N,N-диметил-N-мета крилоил-этиламмоний бромидінің 293 К
кезінде су – газ фазалар шекарасындағы моноқабаттағы әрекетіне әсері
қарастырылды. Октанолды немесе лаурин қышқылдарын мономердің моноқабатына
енгізгенде фазалық бөлінген моноқабат, гексадеканол немесе катиондық БАЗ
қосқанда – гомогенді моноқабаттар түзіледі. Бұл болжамдар мономердің оның
аралас моноқабаттарында РПМ кинетикасын зерттеуде дәлелденеді. Синтетикалық
полимерлердің: полиакрил қышқылдарының, полиэтиленгликольдің және табиғи
полимер – иммуноглобулиннің 293 К кезінде су – газ фазалар шекарасында
моноқабаттағы катионды беттік активті мономер N-гексадецил-ацетил-N,N-
диметил-N-метакрилоилэтиламмоний бромидінің әрекетіне әсері зерттелді.
Иммуноглобулин тығыздала отырып мооноқабатқа бірігеді, полиэтиленгликоль
қабаттың кеңеюіне әкелетін мономердің гидратты қабықшасын байланыстырады,
ал полиакрил қышқылы катионды беттік активті мономермен комплекс түзеді.
Су бетіндегі октадецилмочевина молекуласының алатын ауданының (A)
температуралық тәуелділігінің өзгерісінде 30 (С аумағында температураны
жоғарылатқанда А ауданының шұғыл төмендегені байқалады. Температураны
төмендеткенде молекуланың алатын ауданы қайтымды жоғарылайды, бұндағы
температуралық гистерезис температураны өзгерту жылдамдығы 0,5 смин
болғанда 3 (С – ты құрайды. Фазалық ауысу негізгі мочевиналық топтардың
сутектік байланыстардың балқуымен байланысты, ол су бетіндегі
моноқабаттың құрылымдық қаңқасын түзеді. [41] Олейн қышқылының тетрадеканол
моноқабаты үшін және оның қоспасы үшін (1:4) қысымның температуралық
тәуелділігі анықталды. Моноқабаттың сұйық конденсирленген жағдайы аумағында
(молекула ауданы А=19,6 Å2) тетрадеканол үшін беттік керілудің
температураға тәуелділігі Т=30 (С аймағындағы минимумнан өтеді,
моноқабаттың сұйық кеңейтілген жағдайы үшін тәуелділік (А=24,6 Å2) бұл
температурада максимумға ие. Беттік қысымның температуралық тәуелділігінің
бұған ұқсас аномалиялары тетрадеканол – олейн қышқылдарының аралас
моноқабаттары үшін де байқалады: сұйық кеңейтілген аймақтағы максимум
тетрадеканол моноқабатымен салыстырғанда төмен температураға ауысқан.
Моноқабаттың жоғары концентрациясы үшін беттік қысым температура
жоғарылаған сайын төмендейді және 25-30 (С температура аралығында да
төмендейді, бұл тәуелділікте плато байқалады. Моноқабаттың температура
жоғарылаған сайын конденсациясы моноқабаттан субфазаға су молекуласының
шығуымен түсіндіріледі. [42]
[43] жұмыста 1-пальмитоилглицерин және 1-гексадецилглицерин
моноқабаттарының фазалық әрекеті зерттелген. NN-майысқан орталықтандырылған
тікбұрышты құрылыммен сұйық кеңейтілген жағдайдан конденсирленген фазаға
ауысуы 13 (С – тан төмен температурада жүзеге асырылады. Температура өскен
сайын бұл ауысудың беттік қысымы π жоғарылайды. π жоғарылаған сайын, иілген
NN – фазадан NNN – фазаға қарай майысуға ауысуы байқалады, бұндағы 1-
пальмитооилглицерин моноқабатының ауысуы π 1-гексадецилглицеринге
қарағанда мәні біраз жоғары болып келеді.
[44] жұмыста әртүрлі сызықтық полисилоксандардың – полидиметил-,
полидиэтил - , полидипропил - , полиалкилметилсилоксандардың үлгілерінің
мономолекулярлы және нәзік үлдірлерінің әрекеті ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Дипломдық жұмыс 56 беттен, 37 суреттен, 1 кестеден тұрады, 68 әдебиет
көзі қолданылған.
Түйін сөздер: Ленгмюр-Блоджет қабыршақтары, моноқабат,
мономолекулалы қабат, беттік керілу, беттік қысым, беттік-активті заттар
Зерттеу нысандары: олеин қышқылы (C17H33COOH), пальмитин қышқылы
(C15H31COOH), гексадециламин (C16H35N).
Зерттеу әдістері: майлы қышқылдардан алынған моноқабаттардың беттік
қысымын торзионды таразы және Вильгельми платина пластинкасы арқылы өлшеу.
Жұмыстың мақсаты – майда еритін беттік-активті заттардың су бетіндегі
қондырылған қабыршықтардың беттік қысымы мен олардың судың булануына әсерін
зерттеу.
Жұмыс нәтижелері бойынша беттік-активті заттардың жұқа қабыршақтары
судың булануын баяулатады. Жұмыстың практикалық маңыздылығы экологиялық
көкейкесті мәселелердің бірі - су қоймалары мен көлдердің тартылуын
тоқтатуға бағытталған баламалы жолдарды іздестіру және табу болып табылады.
РЕФЕРАТ
Дипломная работа состоит из 56 страниц, 37 рисунков, список
литературы включает 698 источников.
Ключевые слова: пленки Ленгмюра-Блоджет, монослой, мономолекулярный
слой, поверхностное натяжение, поверхностное давление, поверхностно-
активные вещества, адсорбция, субфаза
Объекты исследования: олеиновая кислота (C17H33COOH), пальмитиновая
кислота (C15H31COOH), гексадециламин (C16H35N).
Методы исследования: измерение поверхностого натяжение монослоев
жирных кислот на торзионых весах с помощью пластинки Вильгельми
Целью работы является определение поверхностного давления
ультратонких пленок маслорастворимых поверхностно-активных веществ на
поверхности воды и изучение их влияния на испарение воды.
Результаты работы показали, что, ультратонкие пленки поверхностно -
активных веществ замедляют процесс испарения воды. Работа имеет очевидное
практическое значение, поскольку направлена на поиски решения экологической
проблемы высыхания озер и водохранилищ.
ABSTRACT
The degree work consists of 56 pages, 37 figures, bibliography
includes 68 sources.
Keywords: Langmuir-Blodgett films, monolayer, monolayer, surface
tension, surface pressure, surfactants, adsorption subphase.
Objects of research: oleic acid (C17H33COOH), palmitic acid
(C15H31COOH), hexadecyl (C16H35N).
Methods: dimensions of the surface tension of monolayers of fatty
acids on the torsion balance with a Wilhelmy plate
The aim of the work is the preparation of ultra-thin films used in
slowing the evaporation and drying of lakes, reservoirs, and the
determination of their surface pressure.
Results of studies have shown that ultra-thin film surface - active
substances slow down the evaporation of water. The work has obvious
practical importance, as is aimed at finding solutions to the environmental
problems of drying lakes and reservoirs.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫСҚА ТАПСЫРМА
Дипломдық жұмыстың зерттеу нысаны - олеин қышқылы, пальмитин қышқылы
және гескадециламин негізінде алынған моноқабаттар.
Зерттеу жұмысының әдістемесі- алынған моноқабаттардың беттік қысымын
өлшеу торзионды таразы және Вильгельми платина пластинкасы арқылы
жүргізілді.
Жұмыстың мақсаты – майда еритін беттік-активті заттардың су бетіндегі
қондырылған қабаттардың беттік қысымы мен олардың судың булануына әсерін
зерттеу.
Зерттеу жұмысының мақсатына қарай келесі міндеттер қойылды:
- Олеин қышқылы, пальмитин қышқылы және гескадециламиннен моноқабаттар
алу.
- 200С, 250С, 300С, 350С, 400С, 450С кезінде олардың беттік қысымын
анықтау.
- 200С, 250С, 300С, 350С, 400С, 450С кезінде олардың булану жылдамдығын
анықтау.
- Алынған нәтижелерді есептеп, графиктер тұрғызу.
- Қорытынды шығарып, дипломдық жұмыс түрінде көрсету.
МАЗМҰНЫ
АНЫҚТАМАЛАР 77
Белгіленуі және қысқартылуы 88
КІРІСПЕ 99
Негізгі бөлім 110
1 Әдеби шолу 110
2 Тәжірибелік бөлім 26 9
2.1 Зерттеу нысандары 226
2.2 Зерттеу әдістері 227
3 НӘТИЖЕЛЕРДІ ТАЛҚЫЛАУ 229
Қорытынды 551
Қолданылған әдебиет көздері 552
АНЫҚТАМАЛАР
Ленгмюр қабыршақтары – сұйықтық бетіндегі ерімейтін амфифильді
заттардың мономолекулалы қабыршақтары.
Беттік керілу – дисперстік жүйелерді құрайтын әртүрлі фазалардың
жанасу шекарасындағы негізгі термодинамикалық сиппатамасы.
Моноқабат — жеке, тығыз қапталған атомдар немесе молекулалар қабаты.
Мономолекулалы қабат — қалыңдығы бір молекулаға жететін қабат,
фазалар бөліну шекарасында, мысалы, адсорбция нәтижесінде түзіледі.
Моноқабаттың қалыптасу уақыты — адсорбаттың бетті жабуына кететін
уақыт аралығы
Моноатомды қабат — конденсацияланған фазаның басқа фазамен немесе
вакууммен шекарасындағы бетініің сыртқы қабаты.
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР
σ- беттік керілу
Т - температура
(- беттік қысым
( - тұтқырлық
А - меншікті молекулалы аудан
Р – пластинка массасы, кг;
s – пластинканың көлденең қимасының ауданы, м2;
l – пластинка ені, м;
b – пластника қалыңдығы (bl), м;
h – батырылған тереңдік, м;
d – зерттелетін сұйықтық тығыздығы, кгм3
Рp – моноқабат жоқ кезіндегі сұйықтықтардағы пластинка массасы;
Рs – s жайылу ауданындағы сұйықтықтағы моноқабатпен пластинка
массасы;
g – ауырлық күші;
ЛБҚ - Ленгмюр Блоджетт қабыршақтары
АМФЗ – амфифильді зат
ПАҚ – полиамидоқышқыл
ОДА -октадецилдиметиламин
МО – метилоранж
Гm - шекті адсорбциясы
Na – Авогадро саны.
БАЗ – беттік –активті заттар
КІРІСПЕ
Беттік қабыршақтар – қазіргі химиядағы принципиалды жаңа объект және
олардың кез-келген қасиеттері, мысалы, оптикалық, электрикалық және
акустикалық, адсорбциялық – таңғажайып. Беттік қабыршақтар ғылым мен
техниканың әртүрлі салаларында практикалық қолданыс табады:
электроникада,оптикада,қолданбалы химияда, биологияда, медицинада, ауыл
шаруашылығында және т.б.
Көптеген суда ерімейтін амфифильді заттар су бетінде мономолекулалы
қабат болып жайылғанда оның беттік керілуін төмендете алады. Ертіндінің аз
көлемін суға тамызған кезде, ол өздігінен мономолекулалы қабат түрінде
жайылады, ал су бетінің ауданын шекті кішірейткенде, судың беттік керілуін
төмендетуге әкелетін, тығыз құрылымды түзеді.
Дипломдық жұмыстың зерттеу нысаны - олеин қышқылы, пальмитин қышқылы
және гескадециламин негізінде алынған моноқабаттар.
Зерттеу жұмысының әдістемесі - алынған моноқабаттардың беттік қысымын
өлшеу торзионды таразы және Вильгельми платина пластинкасы арқылы
жүргізілді.
Жұмыстың мақсаты – майда еритін беттік-активті заттардың су бетіндегі
қондырылған қабаттардың беттік қысымы мен олардың судың булануына әсерін
зерттеу.
Зерттеу жұмысының мақсатына қарай келесі міндеттер қойылды:
- Олеин қышқылы, пальмитин қышқылы және гескадециламиннен моноқабаттар
алу
- 200С, 250С, 300С, 350С, 400С, 450С кезінде олардың беттік қысымын
анықтау
- 400С, кезінде олардың булану жылдамдығын анықтау
- Алынған нәтижелерді есептеп, графиктер тұрғызу
- Қорытынды шығарып, дипломдық жұмыс түрінде көрсету.
Нәтижелерді қорытындылай келе, алынған моноқабаттардың суға қарағанда
беттік керілуі төмен, ал беттік қысымы жоғары және булану жылдамдығы төмен
екендігі белгілі болды. Сондықтан, осындай қасиеттері бар қабыршақтарды
көлдер мен су қоймаларының булануы мен кебуін тоқтатуда қолданудың маңызы
зор.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
Ленгмюр-Блоджетт қабыршақтары – қазіргі химиядағы принципиалды жаңа
объект және олардың кез-келген қасиеттері, мысалы, оптикалық, электрикалық
және акустикалық – таңғажайып. Арнайы құрастырылған молекулярлы ансабльді
айтпасақ та, бірдей моноқабаттан тұратын қарапайым қабыршақтың өзі өзгеше
қасиеттерге ие. Ленгмюр- Блоджетт қабыршақтары
ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында практикалық қолданыс табады:
электроникада,оптикада,қолданбалы химияда, микромеханикада, биологияда,
медицинада және т.б.
Ленгмюра-Блоджетт әдісі моноқабаттың беттік қасиеттерің оңай
өзгертуге және сапалы қабыршақты жабындарды қалыптастыруға мүмкіндік
береді.
Бұның барлығы алынатын қабыршақтың қалыңдығын нақты бақылау және
жабынның бірыңғайлығы, бұдырлығының төмендігі, бетке қатысты қабыршақтың
жоғары адгезиясы кезінде мүмкін. Амфифильды молекуланың полярлы тобының
құрылысын, моноқабат құрамын, сонымен қатар, беттік қысымды және субфаза
құрамын өзгерте отырып,қабыршақтардың қасиеттерін де өзгертуге болады.
Ленгмюр-Блоджетт әдісі айтарлықтай экономикалық шығындарсыз
(вакуумдерлеу мен жоғары температураны қажет етпейді) жоғары молекулалық
қосылыстарды (полимерлер, олардың ішінде биологиялық белсенді ) қоса
органикалық заттардың негізінде, моно және мультиқабаттарды алуға мүмкіндік
береді. Әдістің ерекшелігі қатты бетте түзілетін қабыршақтың қалыңдығын
қабат сайын ұлғайтуға болатындығында, сонымен қатар, әр қабаттың қалыңдығы
жұмсалатын органикалық заттың молекаласының өлшемімен анықталады және
алынатын қабыршақтардың құрылымдық жетілгендігін бақылауында.
Мономолекулалы қабыршақтар туралы түсінік XIX аяғында – XX
ғасыр басында А. Покельс және Рэлей еңбектерінде негіз тапты. Покельс
маймен суды ластау кезінде оның бетінде болып жатқан құбылыстарды зерттей
отырып, судың беттік керілу мәні су бетінің ауданы мен тамызатын май
бетінің ауданына тәуелді екендігін анықтады [1].
Рэлей, Покельстің алған тәжірибе нәтижелерін түсіндіре отырып,
майдың аз көлемін тамызған кезде, ол өздігінен мономолекулалы қабат
түрінде жайылады, ал су бетінің ауданын шекті кішірейткенде, майлар бір
-бірін тығыз жанап ,судың беттік керілуін төмендетуге әкелетін, тығыз
құрылымды түзеді деген тұжырым жасады.
Мономолекулалы қабыршақтарды зерттеуге И.Ленгмюр үлкен үлесін қосты.
Ленгмюр бірінші болып су бетінде қалқитын моноқабаттарды жүйелі
зерттеуді бастады. 1917 жылы Ленгмюр сулы ерітінділердің беттік активті
зат қатысында беттік керілуінің төмендеуі жөніндегі тәжірибе нәтижелерінің
түсініктемесін берді. Моноқабаттағы ішкі қысымды тікелей өлшейтін
қондырғының құрылысын жасады және мономолекулалы қабаттарды зерттеудің жаңа
тәжірибелік әдісін ұсынды.
Ленгмюр көптеген суда ерімейтін амфифильді заттар су бетінде
мономолекулалы қабат болып жайылғанда оның беттік керілуін төмендете
алатынын көрсетті. Беттік қысымның моноқабат ауданынан тәуелділігін
зерттей отырып Ленгмюр моноқабаттың әртүрлі фазалар жағдайының болуын
анықтады.
Сұйықтық бетіндегі ерімейтін амфифильді заттардың мономолекулалы
қабыршақтары – Ленгмюр қабыршақтары атауына ие болды.
30 жылдардың басында К.Блоджетт ерімейтін майлы қышқылдардың
мономолекулалы қабыршақтарын қатты зат бетіне тасымалдады, бұл әдіс арқылы
мультиқабатты қабыршақтарды алды.
Ленгмюр әдістемесінде негізделген Блоджетт әдісі Ленгмюр -Блоджетт
технологиясы атауына ие болды, ал алынған қабыршақтар –Ленгмюр-Блоджетт
қабыршақтары.
Ленгмюр- Блоджетт әдісінің негізгі артықшылықтары:
–Тұндыру процессі кезіндегі түсірілетін қабаттар санының нақты
бақылануы - күрделі қабатты ансамбльдерді құрастыру мүмкіндігі
–қатты зат бетіне қабыршақтың гомогенді тұнуы
–қабыршақ құрылысының толық бақылануы
–әдістің аз шығыны: ол қалыпты жағдайда жүзеге асырылады: вакуумды,
жоғары температураны, қысымды талап етпейді
– әртүрлі заттар негізінде моно- және мультиқабаттарды алу
мүмкіндігі
ЛБ әдісі арқылы териялық және практикалық маңызы зор алуан түрлі
мәселердің шешілуі байланысты
Ленгмюр-Блоджетт қабыршақтары ғылым мен техниканың әр қилы
салаларында сан алуан практикалық қолданыс табуда:
— микроэлектроникада: өткізгіш және изоляциялайтын ультражіңішке
қабыршақтар [2-3], сегнетоэлектрикалық и ферроэлектрикалық қабыршақтар [4-
5],қорғағыш жабындар, химиялық және биологиялық сенсорлар, жартылай
өткізгіш нанобөлшектерден құралған матрицалар,
[6], антрифрикционды жабындар;
— оптикада: оптикалық әдіспен информация жазылатын белсенді қабаттар
[7-8], дифракционды торлар,
интерференционды және поляризационды светофильтрлер, жазық моно- және
полимодты световодтар [9-11];
— биотехнологияда [12-16] және де басқа ғылыми-техникалық прогресс
бағыттарында
Беттік керілу ең маңызды беттік құбылыстарға жатады.
Беттік керілу – дисперстік жүйелерді құрайтын әртүрлі фазалардың
жанасу шекарасындағы негізгі термодинамикалық сиппатамасы.Өлшем бірліктері
Джм2 немесе Нм. Беттік керілуді бөліну беті сұйықтық болған жағдайда, бет
контурының ұзындық бірлігіне әсер ететін және фазалардың берілген
көлемдерінде бетті ең кіші шамаға (минимумға) дейін жиыруға ұмтылатын күш
ретінде де қарастыруға болады. Екі қоюланған (конденсацияланған) фазаның
шекарасындағы беттік керілу, әдетте, фазааралық керілу деп аталады. Жаңа
бетті түзетін жұмыс, зат молекулаларын дене көлемінен беттік қабатқа
ауыстыру кезіндегі молекулааралық ілініс күшін жеңуге жұмсалады. Беттік
қабаттағы молекулааралық күштердің тең әсерлі күшінің шамасы дене
көлеміндегідей нөлге тең болмайды әрі ол ілініс күштері көбірек
болатын фаза ішіне қарай бағытталады. Сонымен беттік керілу беттік
(фазааралық) қабаттағы молекулааралық күштердің теңгерілмеуінің өлшемі
болады.
• Жылжымалы сұйықтық үшін беттік керілу — еркін беттік энергияға тепе-
тең шама. Сыртқы әсер болмаған жағдайда сұйықтық беттік керілудің
салдарынан шар (бет мейлінше кіші және еркін беттік энергияның мәні
барынша аз болатын жағдай) пішіндес болады. Егер фазалардың көлемдері
молекулалардың өлшемдерімен салыстырғанда жеткілікті үлкен болса, онда
беттік керілу беттің шамасы мен пішініне тәуелді болмайды. Беттік
керілу температураның жоғарылауынан, сондай-ақ, беттік белсенді
заттардың әсерінен азаяды. Сұйықтық пен газдың (будың) немесе сұйықтық
пен сұйықтықтың оңай жылжымалы шекарасындағы беттік керілуді әр түрлі
жолмен өлшеуге болады. Молекулалары (атомдары) еркін орын ауыстыра
алмайтындықтан қатты дененің беттік керілуін тәжірибе арқылы анықтау
қиын. Анизотропия салдарынан кристалдың әр қырындағы беттік керілу әр
түрлі болып келеді. Қатты дене үшін беттік керілу және беттік энергия
ұғымдарының мәні бірдей емес. Өйткені кристалдық тор ақаулары
(дислокация, т.б.) еркін беттік энергияға әсерін тигізеді. Қатты
дененің беттік керілуін, әдетте, молекулааралық және атомара лық өзара
әсерлерді негізге ала отырып, жанама жолмен есептейді. Беттік
керілудің шамасы мен өзгерісіне көптеген беттік құбылыстар байланысты
болып келеді.
“ Газ-сұйықтық” қосфазалы жүйені қарастырайық.
Фаза көлеміндегі сұйықтық молекулалары қоршаған молекулалар
тарапынан тартылыс күштерінің әсерін (когезияны) көреді. Бұл күштер бір-
бірімен теңесіп, олардың тең әсерлі күші нөлге тең болады. “Ауа-су”
шекарасының бетінде орналасқан молекулалар шекараласатын фазалар
тарапынан өлшемі бойынша әртүрлі күштер әсерін көреді. Сұйықтық көлемі
бірлігінің тартылыс күші ауа көлемі бірлігінен едәуір көбірек. Сонымен,
сұйықтық бетіндегі молекулаға әсерін тигізетін тең әсерлі күш берілген
жағдайларда бет ауданын шекті аз мәнге дейін қысқартып, сұйық фаза
көлемінің ішіне қарай бағытталады. Сұйықтық бетін ұлғайту үшін сұйықтықтың
ішкі қысымынан арылатын белгілі жұмысты орындау керек.
Беттің ұлғаюы жүйенің беттік энергиясы – Гиббс энергиясының
ұлғаюымен жүреді. Гиббс беттік энергиясының dG шексіз аз өзгеруі dS бетінің
шексіз аз өзгеруімен бірге p қысымның және T температураның тұрақты
болған жағдайында мына өрнекпен беріледі:
dG=dS,
мұндағы - беттік керілу. Сонымен, беттік керілу
=(GS) T,p,n = const,
мұндағы n – компоненттердің моль саны.
Энергетикалық анықтама: беттік керілу – меншікті бос Гиббс беттік
энергиясы. Сонда, беттік керілу бет бірлігінің қалыптасуына жұмсалған
жұмысқа тең (Джм2).
Күштік анықтама: беттік керілу – бұл оған жанама бетіндегі және
берілген көлем мен жағдай кезінде дене бетін шекті мәнге дейін қысқартуға
талпынатын күш (Нм).
[Джм2 = Н*мм2 = Нм]
Термодинамиканың екінші заңына сәйкес, Гиббс жүйесінің энергиясы
өздігінен шекті аз мәнге талпынады.
Температураның жоғарылуымен “газ-сұйықтық” бөліну шекарасындағы
беттік керілу мәні азаяды.
“Газ-сұйықтық” фазалар бөліну шекарасындағы беттік керілу тәртібін
беттік активті зат (БАЗ) қатысында қарастырайық. Фазалар шекарасында
қатысы беттік керілудің мәнін төмендетуге әкелетін заттар БАЗ деп
аталады. БАЗдар полярлы және полярсыз топтардан тұратын молекуланың
симметриялық емес құрылымына ие. Полярлы топтың дипольді моменті бар және
полярлы фазамен ұқсастығы бар. Полярлы қасиеттерге –COOH, –OH, –NH2, –CHO
және т.б ие.
БАЗдың полярсыз бөлігі гидрофобты көмірсу тізбегі (радикал) ретінде
болып келеді.
БАЗ өздігінен Гиббс жүйесі энергиясының төмендеуі шартына сәйкес
фазалар бөліну бетінде бағытталған моноқабат түзеді: полярлы топтар сулы
(полярлы) фазада орналасады, ал гидрофобты радикалдар сулы ортадан
шығарылып полярлығы аздау фазаға – ауаға кетеді.
БАЗ молекулалары , әсіресе олардың көмірсулы радикалдары “ауа-су”
бөліну шекарасында орналасып, су молекулаларымен судың молекулалары бір-
бірімен өзара әрекеттесуіне қарағанда,әлсіздеу әрекеттеседі. Сонымен,
ұзындық бірлігіне суммарлы тартатын күш азаяды да, өзімен бірге беттік
керілу мәнінің таза сұйықтыққа қарағанда азаюын алып келеді.
Ленгмюр қабыршақтарын зерттеу және Ленгмюра-Блоджетт қабыршақтарын
алуға арналған қондырғы келесі блоктардан тұрады:
• Ванна деп аталатын сұйықтығы (субфаза) бар сыйымдылық.
• Ванна шетімен жолай келісімді жылжитын беттік тосқауылдар
• Моноқабаттағы беттік қысым мәнін өлшейтін Вильгельми электронды
таразысы.
• Қатты дене беті ауысуының қондырғысы
Ваннаның өзі политетрафторэтиленнен (фторопласттан) дайындалады, бұл
химиялық интерттілікті қамтамасыз етеді және субфаза төгілуінің
мүмкіндігін алдын-ала тоқтатады. Тосқауылдарды дайындау материалы ретінде
гидрофобты фторопласт немесе басқа химиялық инертті материал бола алады.
Термостабилизация ванна астындағы каналдар жүйесі бойынша су
циркуляциясымен жүзеге асырылады. Жасанды климаты бар - “таза бөлме ”
деген арнайы бөлмеде виброқорғағыш негізде орналасады. Барлық
пайдаланылатын реактивтердің тазалығы өте жоғары болу керек.
Қазіргі кездегі Ленгмюра-Блоджетт қондырғыларында моноқабаттың беттік
керілуін анықтау үшін беттік қысым датчигі –Вильгельми электронды таразысы
қолданылады.
Датчик әсері Вильгельми пластинкасына “субфаза-газ” бөліну
шекарасындағы моноқабат қысымы күшінің әсерін компенсациялауға қажетті
күшті өлшеу принципінде негізделген. Вильгельми пластинкасына әсер ететін
күштерді қарастырайық.
Ленгмюра-Блоджетт әдісінің ерекшелігі болып мономолекулалы бірыңғай
реттелген қабат алдын-ала субфаза бетінде қалыптасатындығы және нәтижесінде
субфаза бетіне ауысатындығы саналады.
Субфаза бетінде реттелген моноқабаттың қалыптасуы келесі әдіспен
жүргізіледі. Жеңілұшқыш еріткіштегі зерттелетін заттың белгілі бір
ертіндісінің көлемі субфаза бетіне жағылады. Су бетіндегі ертіткіштің
булануынан кейін ішіндегі молекулалары хаосты орналасқан мономолекулалы
қабат түзіледі.
Т температурасының тұрақты болған жағдайында тосқауылдың беттік
қысымының өлшемі мен меншікті молекулалы аудан өлшемінің А қатынасын
көрсететін моноқабат күйі -А сығу изотермасымен сипатталады.
Қозғалғыш тосқауыл көмегімен моноқабат молекулалары тығыз орналасқан
бірыңғай қабыршақты алғанға дейін сығылады. Бұл қабыршақта меншікті
молекулалы аудан А молекуланың көлденең қимасының ауданына шамалас, ал
көмірсу радикалдары тігінен бағытталған.
Әртүрлі фазалар күйіндегі моноқабат сығылуына жауап беретін
-А тәуелділігіндегі сызықты аймақтар А0 – моноқабаттағы молекулаға
сәйкес келетін А осіне сызықты аймақтың экстраполяциясымен алынған аудан
өлшемімен сипатталады. ( =0 мНм).
“Субфаза-газ” бөліну шекарасындағы амфифильді заттың (АМФЗ)
моноқабатының фазалық күйі “субфаза-моноқабат” жүйесіндегі күштердің
адгезионды-когезиялы балансымен анықталады және заттың табиғатына және
оның молекулаларының құрылысына, Т температурасына, және субфаза құрамына
тәуелді болып келеді.
Газтәріздес G, сұйық L1, сұйық-кристалды L2 және қатты- кристалды
S моноқабаттарын айқындайды.
Қалыптасқан АМФЗ тығыз қапталған молекулаларынан тұратын моноқабат су
беті арқылы жоғары –төмен қозғалатын субфаза бетіне ауысады.
Субфаза бетінің түріне (гидрофильді немесе гидрофобты) және субфаза
бетінің моноқабатпен және моноқабатсыз субфаза бетімен қиылысу кезектігіне
байланысты симметриялы (Y) немесе асимметриялы (X, Z) құрылымды ЛБҚ алуға
болады.
Субфаза бетіне моноқабаттың ауыстыруы жүретін беттік қысымның
мәні берілген АМФЗ сығу изотермасы бойынша анықталады және моноқабаттағы
тығыз қапталған молекулалар күйіне сәйкес болады. Ауыстыру үдерісі кезінде
қысымы қозғалғыш тосқауылдың моноқабат ауданын қысқартуы әсерінен
тұрақты болып сақталады.
Моноқабаттың қатты бетты жабуы дәрежесінің критерийі болып k
ауыстыру коэффициенті саналады. Ол мына формула бойынша есептеледі:
k=(S’-S")Sn,
мұндағы S’, S" – ауыстырудың бастапқы мезетіндегі моноқабат ауданы
және ауыстыруды аяқтағаннан кейінгісі, Sn - қатты бет ауданы.
Қалыңдығы бойынша бірыңғай Ленгмюр -Блоджетт қабыршағын алу үшін,
субфаза бетінің бұдырлығы Rz=50нм болу керек.[17]
Моноқабат — жеке, тығыз қапталған атомдар немесе молекулалар қабаты.
Ленгмюр моноқабаты немесе ерімейтін моноқабат — бұл қалыңдығы
органикалық материалдың бір молекуласынан тұратын сулы фазада таралған
ерімейтін қабат.
Әдетте Ленмюр моноқабатын дайындау үшін гидрофильді топ пен
гидрофильді құйыршыққа жететін амфифильді материалдар қолданылады. 1980-
жылдардан бастап Ленгмюр моноқабаттары басқа да материалдардан алына
бастады, оның ішінде полимер сияқты макромолекулалар. Ленгмюр моноқабаттары
қатты бетте моноқабаттардың орналасуынан қалыптасқан Ленгмюр-Блоджетт
қабыршақтарын өндіру үшін кеңінен зерттелінеді.
Ги́ббс моноқабаттары немесе еритін моноқабат — бұл моноқабат
калыптасатын бетпен бөлінетін фазалардың біреуінде еритін қоспада
қалыптасатын моноқабат.
Моноқабаттың қалыптасу уақыты — адсорбаттың бетті жабуына кететін
уақыт аралығы, мысалы оттегімен. Егер адсорбаттың жұғу коэффициенті 1 ге
тең болса, ягни, бетке жететін әр молекула оның үстіне тұнады, сонда
моноқабаттың қалыптасу уақыты мына формуламен өрнектеледі:
Мұндағы t — секундтағы уақыт, ал P — паскальдағы қысым. 300 µPa
(2·10−6 тор) қысым кезінде бетті жабу үшін тек бір ғана секунд қажет.
Ленгмюр моноқабаты теңдестірілген Ленгмюр қабыршағындағы
тосқауылдың жылжуы нәтижесінде қысылған немесе ұлғайтылған болуы мүмкін.
Егер бөліну шекарасының беттік керілуі қысылу жолымен өлшенетін
болса,қысылу изотермасы пайда болады. Бұл изотерма бетте (кері беттік
концентрация ). беттік қысымның өзгеруін көрсетеді (,
мұнда — моноқабаттың қалыптасуына дейінгі бөліну шекарасының беттік
керілуі) Бұл көлемге байланысты қысым өзгеретін үш өлшемді процесске үйлес
болып келеді. Фазалық ауысулармен бөліну арқылы қоскеңістікті фазалардың
әртүрлілігі анықталуы мүмкін. Қысымның артуы бойынша екіөлшемді фазалар:
• Екіөлшемді газ: бір-бірімен әлсіз әсерлесетін бірнеше молекулалар
бар,сонымен, үшөлшемді газдарға арналған күй теңдеуіне ұқсас теңдеу
қолданылуы мүмкін. Идеалды газ заңы , мұндағы — бір моль
ауданы. Қысымның өзгеруімен қатар одан да күрделі теңдеулерді қолдану
керек. (Ван-дер-ваальс, вириал...)
• Ұлғайтылған сұйықтықтар
• Қысылған сұйықтықтар
• Қатты заттар
Егер бетті тағы да кішірейтетін
болсақ, жаппай күйреу байқалады, моноқабат бұзылады және еритін
агрегаттар және мультиқабаттар қалыптасады.
• Өте сұйылтылған ерітінділер үшін ,
Гиббс изотермасы арқылы идеалды газдың басқа аналогиясы қолданылады
Концентрленген ерітінділер үшін Ленгмюр изотермасы қолданылады
, сонда
Биология
Биологияда моноқабаттар жиі пайда болады. Мицелла моноқабат болып
табылады, ал жасушалы мембранадағы сұйық қабаттың фосфолифиді қос
моноқабат болып табылады.
Жасушалық мәдениетте моноқабат түсінігін басқалардың үстінде өсетін
жасушасы жоқ жасушалық қабатқа жатқызады, ал олардың барлығы бір-біріне
тығыз өседі және бір-бірімен өсімнің бір бетінде жанасады.
Моноатомды қабат — конденсацияланған фазаның басқа фазамен немесе
вакууммен шекарасындағы бетініің сыртқы қабаты. Термодинамикалық
түсініктегі фаза (жұқа қабыршақтар,биол.табиғаты бар денелер, мембраналар
т.б.) болмағанда, бірақ айқындалған бет бар болған жағдайларда
қолданылады. Моноатомды қабат әдетте адсорбционды болып табылады. Әртүрлі
моноатомды қабаттардың қалыңдығы атомаралық арақашықтықтан адсорбирленген
макромолекула өлшемдеріне дейін ( ~103—104 А дейін) аутқиды.
Мономолекулалы қабат — қалыңдығы бір молекулаға жететін қабат,
фазалар бөліну шекарасында, мысалы, адсорбция нәтижесінде түзіледі.
Адсорбция, беттік диффузия кезінде, ұшқыш емес компоненті бар
ерітіндіден ерітіндінің булануы нәтижесінде пайда болады. Әдетте қатты
бетте мономолекулалы қабат салыстырмалы түрде төмен қысым қатысында
сұйылтылған ерітінділерден немесе газдардан БАЗдардың адсорбциясы
нәтижесінде түзіледі. Адсорбцияланатын зат концентрациясының (немесе бу
қысымының ) өсуімен мономолекулалы қабат полимолекулаы беттік қабатқа
ауысуы мүмкін. [18]
Соңғы уақытта жоғарымолекулалық және төменмолекулалық беттік активті
заттардың бағдарланған моноқабаттарының құрылымын зерттеуге үлкен
назар аударылуда. Бұндай моноқабаттарды зерттеу мономолекулалы
қабыршақтарды әртүрлі бетте алу мүмкіндігімен байланысты.
Қатты БАЗдардың 3 аумақтан тұратын қысым- аудан изотермасы [19]
түсіндірілген, бөліктің біріншісінде қатты аралдар сұйық бетте қалқып
жүреді , екіншісінде – аралдар бір-бірімен байланысқан, бірақ тегіс
гомогенді қабыршақ түзбейді, ал үшіншісінде – қатты БАЗдың моноқабаты
гомогенді қабыршақ түрінде. Бұл моноқабаттарды сипаттайтын теңдеулер
талданған. Бөлімнің сұйық бетіндегі моноқабаттардың талдауы газ тәрізес
деп аталып жүрген қабаттардағы фазалар бөлу бетінде орналасқан, Гиббс,
Шишковский және Ленгмюр теңдеулерімен сипатталатын әр БАЗ молекуласы
көршілестерімен әрекеттеспейтін, еритін БАЗдардың адсорбционды қабаттары
болатындығын көрсетті.
Автормен [20] фазалар бөлу шекарасында бағытталған сұйықкристалды
моноқабаттарды түзетін ұзынтізбекті ерімейтін БАЗ жүйесінің сипаттамасы
қарастырылған. Масштабты қайта құрулар теориясының негізінде беттің бір
молекуласына сәйкес келетін А ауданнан S тізбектерінің бағытталған
реттелуінің параметрі, беттік қысым (, моноқабаттың орташа қалыңдығы h
тәуелділіктері табылды. Аталған өлшемдердің теңдік қаттылық пен тізбек
ұзындылығынан тәуелділігі қарастырылды. Алынған нәтижелер тәжірибиелік
мәндермен келіседі.
Стиролдың акрил және метакрил қышқылдарымен сополимерлерінің
мономолекулярлық үлдірі үшін, бір мономерлік звено үшін беттік қысымның
меншікті ауданнан тәуелділігі [21] алынды. Нәтижелер сополимерлерінің
микроқұрылымына байланысты дәлелденген.Стиролдың метакрил қышқылымен
сополимерлері үшін моноқабат қасиеттері және оның сипаттамаларының
қалыптасу жағдайларына әсері зерттелді. Беттік қысымның изотермалары плато
ауданында қайтымсыз болып табылады. Соңғысы моноқабатты қалыптастырған
диоксан – хлороформ қоспасындағы диоксанның мөлшерінің көбеюімен алынады.
[22] жұмыста әртүрлі молекулалық массадағы және әр түрлі ортадағы
олигодиэтиленгликольадипинаттың мономолекулярлық қабаттарының сығылу
изотермасы зерттелінді. Сулы ортадағы моноқабаттардағы молекула
агрегаттарының түзілуі байқалды, сонымен қатар, олигоэфирлердің молекулалық
массасы өскен сайын тізбектің икемділігінің және қаптаманың тығыздығының
өзгерісі байқалды. Ортаны өзгерту арқылы агрегаттардың бұзылуын және тібек
икемділігінің жоғарылауына қол жеткізуге болатындығы анықталды.
Температуралық өзгерістер негізінде төмен қысым аумағында зерттелінетін
температуралық аралықта моноқабаттар құрылымының өзгеріссіз қалуы жөнінде
қорытынды жасалынды.
Волкова Н.Г., Трапезников А.А., Шикова Т.Д., [23] 1н натрий хлориді –
гексан сулы ерітіндісі және 1н NaCl – ауа бөліну шекарасындағы ақуыз
массасына есептегендегі ауданға тәуелді екіөлшемді қысым (, G’ жылжудың
динамикалық модулі және трипсин моноқабатының тұтқырлығы ( зерттелді.
Трипсиннің таралу интенсивтілігі және моноқабаттардың серпімділік
қасиеттері бірінші шекарада екіншісіне қарағанда жоғары. Су фазасына
енгізілген димедрол бөліну шекарасында адсорбцияланып, ( жоғарылатады,
бірақ димедрол концентрациясы жоғарылаған сайын трипсинді моноқабаттан
шығара отырып, Сk’ және ( төмендетеді. Аралас моноқабат сығылғанда димедрол
бөлшектері де сығылады, С’ және ( жоғарылайды.
[24] жұмыста құрамында қышқылдық – негіздік азоиндикатор метилоранж
(МО) бар полиамидоқышқыл (ПАҚ) және октадецилдиметиламин (ОДА) тұздары
негізіндегі Ленгмюр – Блоджетт полиқабаттық үлдірін алу жолдары
сипатталған. (-А – изотермасын талдауы негізінде ЛБ үлдірін алудағы
компоненттердің оптимальді арақатынасы белгіленген және бір полимерлі
бөлшектің қамтитын ауданы анықталған. Коллапс байқалатын моноқабаттардағы
молекуланың ең тығыз қаптамасы және беттік қысымның максимальді мәні ПАК:МО
= 2:1 болғанда сәйкес келеді, бұл кездегі бір полимерлі бөлшекке сәйкес
келетін аудан 72 Å2 болды.
Беттік таразылар, ИК- Фурье – спектроскопия және пьезокварцты
микроөлшеу әдістері арқылы иттрий стеаратының Ленгмюр – Блоджетт үлдірі
және моноқабаттардың қасиеттері зерттелді. [25] Субфазадағы иттрий
иондарының концентрациясының, рН – ның, моноқабаттардың ұсталу уақытының
моноқабат құрамы мен фазалық әрекеттесуге әсері қарастырылды. Субфазадағы
рН және тұздардың концентрациясы арқылы анықталатын су бетіндегі
моноқабатта қышқылдардың стератқа айналуының 2 механизмі
идентифицирленген. Қышқылдық иондардың азғана мөлшерінде және иттрий
иондарының төменгі концентрациясында субфазада иттрий ионы және иондалмаған
карбоксил топтарының сутек атомы арасындағы иондық алмасу процесі басты
процесс болып табылады. рН – тың жоғары мәндерінде қышқылдардың тұзға
айналу механизмі негізінен карбоксилат – ионы және металл ионы арасындағы
реакциядан тұрады. Моноқабаттың бетіндегі сұйықтықтың құрамы мен құрылымы
тәрізді иттрий стеаратынан Ленгмюр – Блоджетт сапалы үлдірін алу жағдайлары
анықталды. Субфазадағы металл иондарының концентрациясы мен рН – ын реттей
отырып, берілген құрамдағы және катионды типтегі Ленгмюр – Блоджетт үлдірін
алуға болады.
N,N – диоктадецил – 3,4:9,10 – перилентетракарбоксдиимид негізіндегі
Ленгмюр – Блоджетт үлдірінің қасиеттері зерттелді. Диимид су бетінде берік
мономолекулярлы үлдір түзе алатындығы белгіленді, ол 50 мНм – ге дейінгі
беттік қысымды ұстай алады. Моноқабаттың қатты ортаға ауысу процесінде
диимид молекуласының тығыз қаптамасы сақтала отырып, қайта бағытталуы
жүреді. [26]
Огарев [27] полидиметилсилоксан молекуласынының сұйық беттердегі
ерімейтін моноқабаттардағы конформациялық әрекетін қарастырды. Полимердің
икемді сызықтық тізбегі жазық ориентирлі немесе складчатый
макромолекулаларын екі өлшемді статикалық шумақ түзіледі. Моноқабаттардың
сығылғанда бұзылуы тізбектің складчатый құрылымының түзілуімен және
макромолекуланың спираль тәрізді конформациясына ауысуы арқылы жүреді.
Авторлар [28] құрамында пирен люминофорлары бар Ленгмюр – Блоджетт
үлдірлері алынды және оның спектральді – люминесцентті сипаттамалары
зерттелінді. Алдын – ала сығылу изотермасы көмегімен пиреннің әртүрлі
мольдік үлесіндегі стеарин қышқылының моноқабатының ауа – су фазаларының
бөліну шекарасындағы әрекеті бақыланды. Моноқабаттағы бір молекулаға
келетін шекті аудан таза қышқылдар үшін 24 Å2 – нан оның қоспасы үшін 30
Å2 – ге дейін көтерілді, бұл қоспа 1:1 қатынаста болды, бұл су бетіндегі
тұрақты аралас моноқабаттардың түзілуін көрсетеді.
Рентгендік дифракция әдісімен стеарин қышқылының моноқабатының су
бетіндегі фазалық әрекеті зерттелді. [29] Бөлме температурасына жақын маңда
төрт гексатикалық ротаторлы фаза бар екендігі көрсетілді: (2d, OV, (’1 и
(S. Бұл фазалардың құрылымындағы айырмашылық нормальға қатысты молекулалық
тізбектердің бұрылу деталдарына байланысты. Сұйық конденсирленген фазада
(жоғары температура және беттік қысым) молекулалар келесі жақын көршісіне
қарай бұрылған, ал төменгі беттік қысым аймағында келесі көршісіне қарай
бұрылу жүзеге асырылады.
Макроциклді 1,4,7,10,13,16-гексагексаноил-1,4,7 ,10,13,16-
гексаазациклооктанның су бетіндегі моноқабаттағы әрекеті зерттелді.
Рентгендік дифракция, Брюстнердің бұрыштық микроскопия және беттік таразы
әдісімен көрсетілгендей, моноқабаттардың тығыздығы өскен сайын макроцикл
ориентациясы cу бетіне параллельді салыстырмалы және перпендикулярлы түрге
өзгереді. 32,5 мНм беттік қысымында байқалатын фазалық ауысу бірінші
ретті ауысу болып табылады. Рентгендік талдау мәліметтері бойынша тығыз
қапталған моноқабаттағы (4,3А) макроциклдер арасындағы арақашықтық
азакраундардың үш өлшемді колонналық фазасы арасындағы арақашықтыққа сәйкес
келеді.
[30] жұмыста ішкі көрінетін ИК – Фурье – спектроскопия әдісімен
стеарин қышқылы және кадмий стеаратының моноқабаттары сығылғанда тізбектің
бағытталуының өзгерісі зерттелді. Қышқылдың моноқабаты сығылғанда тізбектің
бұрылу бұрышы 70 - тен 90 (С – қа дейін көтеріледі. Кадмий стеараты
моноқабаты жағдайында аралдық моноқабат түзілгендіктен сығылудың барлық
деңгейінде тізбектер тігінен бағытталған болуы мүмкін.
Құрамында полярлы орынбасушылары бар диск тәрізді полиалкилбензол
қосылыстарының туындыларының – дифильді молекулаларының моноқабаттарының
қасиеттерін зерттеу жұмыстары жүргізілді. Бұл қосылыстар дискілер
субфазасының перпендикулярлы беті мен және нематик – дискотик типті (ND)
екіөлшемді организациялы қатты конденсирленген аралдық моноқабаттарды
қалыптастыратындығы көрсетілген. Бір немесе екі полярлы топтамасы бар
полиалкилбензолды қосылыстардың салыстыруы көрсеткендей, молекулалардың
бағытталуында соңғы жағдайда моноқабат тұрақтылығы біршама жоғары. [31]
[32] жұмыста беттік таразылар әдісімен сұйық кеңейтілген және сұйық
кристалды жағдайлар арасындағы нақты фазалық ауысуы бар су бетінде тұрақты
моноқабат түзетін 4-(10,12-пентакозадиинамидометил)пи ридиннің әрекеті
зерттелді. Субфазаға Cu2+ иондарын енгізу барысында ауысудың беттік
қысымының жоғарылауы байқалады. Комплекс түзілу аяқталғаннан кейін фазалық
ауысу жоғалады және моноқабат тек сұйық кеңейтілген жағдайда болады.
Комплекс түзілу процесіне субфаза металдарының типі, қарсыиондардың,
уақыттың, температураның және иондық күшінің әсері қарастырылады.
Ленгмюр моноқабатының көлбеу фаза типіне негізгі топтың өлшемінің
әсері [33] зерттелді. Жүйенің бос энергиясын есептеу үшін негізгі топ және
стержень түріндегі дифильді молекуланы көрсететін модель қолданылды, оның
диаметрі стержень диаметрінен асып түседі және өзгеруі мүмкін.
Моноқабаттағы кішкене негізгі топтары бар молекулалар келесі көршісіне
қарай бұрылған, ал үлкен негізгі топтары бар молекулалар жақын көршісіне
қарай бұрылғандығы көрсетілген.
Вюстнек, Райхе және Ферстер [34] поли(диметилдиаллиламмоний хлориді)
және поли(стиролсульфонатэтилэтилен)натр ий тұзының сулы ерітіндісінің
бетіндегі докозан қышқылдарының моноқабаттарының сығылу изотермасы алынды.
Моноқабаттардың сығылуын және кеңеюін тамшы көлемінің өзгерісі әдісімен
жүргізді (тамшы әдісі).
Моноқабаттардың реологиялық сипаттамалары көрсеткендей, екі полимер
де докозан қышқылдарының моноқабаттарын тұрақтандырады, ал
поли(стиролсульфонатэтилэтилен) анионды натрий тұзы жағдайында бұл эффект
субфазадағы тұздар (қарсыиондар) болғандықтан анық көрінеді. Докозан
қышқылының субфаза компоненттерімен әрекеттесу нәтижесінде моноқабаттар
сұйық күйге енеді.
[35] жұмыста су бетіндегі кальцитониннің полипептидті гормонының
моноқабаттарының қасиеттері зерттелген. рН жоғарылаған сайын
моноқабаттардың субфазалары жоғарылайды және ол жоғары беттік қысым кезінде
(С бұзылады. рН – ң қышқылдық аумағында температура өскен сайын моноқабат
ауданының және (С төмендеуі байқалады. Моноқабаттар бұзылғанда гормондар
аминқышқылдары бірінен соң бірі сулы субфазаға енеді.
Арахин қышқылының моноқабаты астына сулы субфазаға енгізілген
катионды полиэлектролиттердің, полидиметилдиалиламмоний хлориді және кадмий
ионының моноқабат тұрақтылығына және түзілген комплекстерден Ленгмюр –
Блоджетт үлдіріне әсері көрсеткендей, комплекс түзілу аяқталғаннан кейін,
полиэлектролит және БАЗ арасындағы субфазаға кадмий иондарын енгізу
моноқабаттардың және Ленгмюр – Блоджетт үлдірінің тұрақтылығын және
тәртіптілігін арттырады. [36]
Әртүрлі субфазалар бетіндегі (дистилденген су, CdCl2, CdI2, I2
ерітінділері) гидроксилді топтарының орын басу дәрежесі 62,0 және 84,9 %
болатын поливинилстеараттың мономолекулярлық қабаттарының молекулалық –
кинетикалық қасиеттері зерттелді. Субфаза компоненттері полимер
молекуласына адсорбцияланады, адсорбция механизмі субфаза құрамымен және
гидроксилді топтардың орын басу дәрежесімен анықталады. I2 жағдайында
химиялық адсорбция жүреді, бұнда (62 %) 3:1 құрам түзіледі, полимер
молекуласындағы стеарат фрагменттерінің үлесін жоғарылату I2 адсорбция
механизмінің өзгерісіне әкеледі; CdCl2 үшін физикалық адсорбция жүреді,
CdI2 – физикалық және химиялық адсорбцияның аралас түрі орын алады.[38]
[39] жұмыста кадмий арахинатынан Ленгмюр – Блоджетт үлдірінің
фазалық әрекетіне температураның әсері зерттелді. Кварцтағы және CaF2 – ғы
Ленгмюр – Блоджетт онқабатты үлдірі үшін көрсетілгендей, тізбектің балқуы
75 (С – та басталады, ал 150 (С кезінде үлдір толықтай бұзылады.
Температура өскен сайын Ленгмюр – Блоджетт үлдірінде дефект үлесі көбейеді
және микролинзалардың түзілуі байқалады.
Су – аргон фазалар шекарасында моноқабаттарда N-гексадецилацетил-N-N-
диметил-N-метакрил және этиламмоний бромидінің температураға, этанолға және
натрий бромидіне әсері зерттелді. [40] Су фазасына натрий бромидін қосу
және температураның төмендеуі кермектіліктің жоғарылауына және
моноқабаттардың сығылуы төмендеуіне, ал температураның жоғарылауы және
этанолдың енгізілуі оның босауына әкеледі. Сонымен қатар, октанол,
гексадеканол, лаурин қышқылы және катиондық БАЗ - N-гексадецилацетил-N,N-
диметил-N-изобутаноилэтиламмоний бромидінің беттік активті мономерлерінің N-
гексадецилацетил-N,N-диметил-N-мета крилоил-этиламмоний бромидінің 293 К
кезінде су – газ фазалар шекарасындағы моноқабаттағы әрекетіне әсері
қарастырылды. Октанолды немесе лаурин қышқылдарын мономердің моноқабатына
енгізгенде фазалық бөлінген моноқабат, гексадеканол немесе катиондық БАЗ
қосқанда – гомогенді моноқабаттар түзіледі. Бұл болжамдар мономердің оның
аралас моноқабаттарында РПМ кинетикасын зерттеуде дәлелденеді. Синтетикалық
полимерлердің: полиакрил қышқылдарының, полиэтиленгликольдің және табиғи
полимер – иммуноглобулиннің 293 К кезінде су – газ фазалар шекарасында
моноқабаттағы катионды беттік активті мономер N-гексадецил-ацетил-N,N-
диметил-N-метакрилоилэтиламмоний бромидінің әрекетіне әсері зерттелді.
Иммуноглобулин тығыздала отырып мооноқабатқа бірігеді, полиэтиленгликоль
қабаттың кеңеюіне әкелетін мономердің гидратты қабықшасын байланыстырады,
ал полиакрил қышқылы катионды беттік активті мономермен комплекс түзеді.
Су бетіндегі октадецилмочевина молекуласының алатын ауданының (A)
температуралық тәуелділігінің өзгерісінде 30 (С аумағында температураны
жоғарылатқанда А ауданының шұғыл төмендегені байқалады. Температураны
төмендеткенде молекуланың алатын ауданы қайтымды жоғарылайды, бұндағы
температуралық гистерезис температураны өзгерту жылдамдығы 0,5 смин
болғанда 3 (С – ты құрайды. Фазалық ауысу негізгі мочевиналық топтардың
сутектік байланыстардың балқуымен байланысты, ол су бетіндегі
моноқабаттың құрылымдық қаңқасын түзеді. [41] Олейн қышқылының тетрадеканол
моноқабаты үшін және оның қоспасы үшін (1:4) қысымның температуралық
тәуелділігі анықталды. Моноқабаттың сұйық конденсирленген жағдайы аумағында
(молекула ауданы А=19,6 Å2) тетрадеканол үшін беттік керілудің
температураға тәуелділігі Т=30 (С аймағындағы минимумнан өтеді,
моноқабаттың сұйық кеңейтілген жағдайы үшін тәуелділік (А=24,6 Å2) бұл
температурада максимумға ие. Беттік қысымның температуралық тәуелділігінің
бұған ұқсас аномалиялары тетрадеканол – олейн қышқылдарының аралас
моноқабаттары үшін де байқалады: сұйық кеңейтілген аймақтағы максимум
тетрадеканол моноқабатымен салыстырғанда төмен температураға ауысқан.
Моноқабаттың жоғары концентрациясы үшін беттік қысым температура
жоғарылаған сайын төмендейді және 25-30 (С температура аралығында да
төмендейді, бұл тәуелділікте плато байқалады. Моноқабаттың температура
жоғарылаған сайын конденсациясы моноқабаттан субфазаға су молекуласының
шығуымен түсіндіріледі. [42]
[43] жұмыста 1-пальмитоилглицерин және 1-гексадецилглицерин
моноқабаттарының фазалық әрекеті зерттелген. NN-майысқан орталықтандырылған
тікбұрышты құрылыммен сұйық кеңейтілген жағдайдан конденсирленген фазаға
ауысуы 13 (С – тан төмен температурада жүзеге асырылады. Температура өскен
сайын бұл ауысудың беттік қысымы π жоғарылайды. π жоғарылаған сайын, иілген
NN – фазадан NNN – фазаға қарай майысуға ауысуы байқалады, бұндағы 1-
пальмитооилглицерин моноқабатының ауысуы π 1-гексадецилглицеринге
қарағанда мәні біраз жоғары болып келеді.
[44] жұмыста әртүрлі сызықтық полисилоксандардың – полидиметил-,
полидиэтил - , полидипропил - , полиалкилметилсилоксандардың үлгілерінің
мономолекулярлы және нәзік үлдірлерінің әрекеті ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz