Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Гелий Не 1,4 0,000354 Вода н2о 293 0,07275 Хлорид 723 0,125 Литий и 453 0,398
серебра
Неон Ые 24,6 0,00561 Сероуглерод СБ, 293 0,0324 Хлорид калия ко 1073 0,0958 Натрий Ыа 371 0,191
Аргон Аг 84,9 0,0132 Этанол С2Н5ОН 293 0,02203 Фторид калия кг 1186 0,1384 Бериллий Ве 1555 1,144
Водород Н2 14,9 0,00283 Глицерин С3Н803 291 0,06247 Нитрат калия кш3 6оЗ .0,1104 Магний мє 924 0,569
Кислород о2 90 0,0183 Уксусная кислота с2н4о2 293 0,02779 Карбонат натрия №2СОз 1124 0,179 Алюминий А1 933 0,914
Азот 78 0,01053 Муравьиная кислота нсоон 293 0,03758 Хлорид натрия МаС1 1076 0,1138 Железо Ие 1812 1,84
Метан сн4 93 0,0180 Анилин с6н5мн2 293 0,04366 Сульфат натрия Ыа25 04 1173 0,1948 Медь Си 1356 1,351
Бутан 253 0,01734 Пиридин с5н5м 298 0,0346 Сульфат калия К2504 1343 0,1437 Ртуть Н? 234 0,478
Бензол с6н6 293 0,02887 Нитробензол с6н5мо2 291 0,04258 Нитрат таллия Т1Ы03 483 0,1173 Вольфрам \У 3653 2,300
58,5 кг/кмоль n_ ... , ...
о= Ton—ттт\-т~ч-—27-10 мг/кмоль.
2,167-1Сг кг/м
Определим сторону куба из NaGl а —УгГ —0,3 м.
Общая поверхность куба S = 6a2 = 0,54 м2. Поверхностная энергия NaCl в твердом состоянии близка к поверхностной энергии а расплавленном состоянии, которая равна о = (),1138 Дж/м2. Получаем, что поверхностная энергия куба NaCl AG„m,= = 0,1138-0,54 = 0,0613 Дж, о то время как AG° = -384-10:) Дж/кмоль. Отсюда, следует, что в данных условиях AG,,,,,, можно пренебречь.
Однако поверхность 1 моль вещества в тонко раздробленном состоянии на п частиц существенно возрастет, а масса его отдельной частицы меньше в п раз, и тогда уже нельзя будет пренебречь величиной его поверхностной энергии, наоборот, эта энергия будет доминировать над объемной.
Влиянию поверхностной энергии на термодинамику систем, состоящих из тонко раздробленного вещества, посвящены работы Гиббса, Томсона, А. А. Киселева, Хилла. Хилл разработал термодинамику малых систем и довел свюи выводы до количественных расчетов (Thermodynamics of Small Systems). Этот," казалось бы, абстрактный вопрос получил в последнее время техническое применение при разработке технологии нанесения покрытий и металлических слоев вакуумным и плазменным методами. Адгезия покрытия к изделию зависит от механизма взаимодействия мельчайших капелек металла, образующихся при конденсации пара на подложке' (поверхность твердого тела). Расчеты показали, что за счет дробления вещества и возрастания удельной поверхностной энергии такое свойство, как температура плавления, может снижаться на 150— 200 К- Так, например, в этих условиях на поверхности керамики, нагретой до 1000 К, серебро будет жидким, в то время как температура его плавления в обычных условиях 1233 К.
Таким же образом измельчение вещества влияет на давление насыщенного пара (Томсон), на растворимость и т. д. Все эти вопросы стали актуальными для современной технологии машино-и приборостроения.
Зависимость поверхностного натяжения от температуры. С повышением температуры поверхностное натяжение понижается, так как тепловое движение частиц, возрастающее при нагревании, ослабляет действие межчастичных сил.
Этвеши, исследуя этот вопрос, показал, что поверхностное натяжение жидкости, измеренное на границе с насыщенным паром, убывает в зависимости от температуры соответственно следующему выражению:
о — сг0(Гвр11Т — Г). (8.3)
Здесь Гкрит — критическая температура вещества, при которой исчезает различие между жидкостью и паром (см. табл. 5.1), а следовательно, исчезает граница раздела и 0 = 0.
Уравнение Этвеши применимо к границе раздела между жидкостью и паром., но для межфазных границ раздела оно получает другой смысл.
211
Межфазное поверхностное натяжение вооище меньше, чем для свободных фаз. В табл. 8.2 приведены некоторые данные для воды и ртути, граничащими с другими жидкостями.
Таблиц а 8.2. Некоторые данные по межфазным поверхностным натяжениям
Фазы г. к о, Дж/м2
порван втора я
Вода Насыщ. пар 293 0,07275
Анилин СВН7Ы 299 0,0048
Бензол СЙНВ 298 0,0341
» Декан С,0Н22 293 0,05124
Ртуть Насыщ. пар 293 0,475
» Раствор СН3СООН 293 0,344
» Раствор КС 1 293 0,03573
» Раствор КЫ02 293 0,0379
В частности, вода на границе с анилином обладает очень малым поверхностным натяжением ст=4,8 Дж/м2, так как вода и анилин — полярные жидкости (см. табл. 7.5—7.6), обладающие значительной взаимной растворимостью. Таким образом, контактируют не анилин и вода, а их растворы. При некоторой температуре (440 К) концентрации растворов совпадут и граница раздела вообще исчезнет (см. табл. 7.4). При контакте воды с деканом С10Н22, электрический момент которого равен нулю, поверхностное натяжение достаточно велико (0,05124 Дж/м2).
¦Понижение поверхностной энергии ртути в контакте с водными растворами различных веществ объясняется адсорбцией ионов на поверхности ртути, и отсюда — уменьшением неуравновешенности атомов ртути в поверхностном слое. Как видим, поверхностная энергия является функцией строения граничащих фаз и. зависит от температуры и от характера взаимодействия поверхности с молекулами окружающей среды, а также от концентрации веществ, растворенных в исследуемой жидкости.
