Правило Дюкло-Траубе

 

Адсорбція та орієнтація молекул поверхнево-активних речовин на
поверхні розділу фаз – це самовільні процеси, що приводять до мінімуму
вільної енергії системи. Знаходячись в об’ємі більш полярної фази,
наприклад води, мізерно мало гідратований вуглеводний ланцюг розсовує молекули води, виконуючи при цьому роботу, пропорційну довжині ланцюга і спрямовану проти сил молекулярного зчеплення.

Тому процес переходу таких молекул у поверхневий шар при зануренні полярних груп у воду, а вуглеводних ланцюгів у неполярну фазу, супроводжується недостачею вільної енергії (3.14):

 

– ΔF = φn > 0 (3.14)

 

Тут φ– робота розсовування молекул води при впровадженні у водяне середовище СН₂ – ланки, а n – число ланок вуглеводного ланцюга.
Величину φможна знайти з рівняння (3.15):

 

φ= φ– φ (3.15)

 

де: φ– є власно роботою розсовування однієї СН₂– ланки;

φ– половина поправки на гідратацію вуглеводної ланки і дорівнює менше 5% величини φ;

φ_С – робота розсовування молекул води на одну ланку СН₂ без поправки на гідратацію.

Встановлено, що для переведення кожної СН₂ – групи з поверхневого шару в об’ємну фазу треба затратити ≈ 3 кДж/моль. Це робота розсування диполів води (на величину об’єму СН₂ – групи). Отже адсорбція ПАР в
гомологічному ряду зростає в 3-3,5 рази при збільшенні його ланцюга на СН₂ – групу.

Тобто довжина вуглеводневого радикалу сильно впливає на поверхневу активність молекули. Правило Дюкло-Траубе (для розчинів насичених
жирних кислот): поверхнева активність речовин на межі розчин-повітря
тим вище, чим більше довжина вуглеводневого радикалу; в середньому
поверхнева активність зростає в 3,2 рази на кожну групу СН₂. Правило
Дюкло-Траубе виконується при температурах, близьких до кімнатної,
при підвищенні температури відношення 3,2 знижується, наближаючись
до одиниці.