Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Фролов В.В. -> "Химия" -> 83

Химия - Фролов В.В.

Фролов В.В. Химия: Учеб. пособие — М.: Высш. шк., 1986. — 543 c.
Скачать (прямая ссылка): chem_up_dlya_msv.pdf
Предыдущая << 1 .. 77 78 79 80 81 82 < 83 > 84 85 86 87 88 89 .. 211 >> Следующая

Присутствие растворенного вещества в растворе может оказывать двоякое воздействие:
а) если молекулы растворенного вещества адсорбируются в поверхностном слое раствора и сильно снижают поверхностное натяжение, то такие вещества называют поверхностно-активными;
б) если молекулы растворенного вещества вытесняются из поверхностного слоя внутрь раствора, то в этом случае поверхностное натяжение возрастает, а вещества называются поверхностно-инак-тивными.
На рис. 111 схематически показано соотношение концентраций растворов в объеме и на поверхности поверхностно-активных (а) и поверхностно-инактивных веществ (б) для одного и того же растворителя. Связь между адсорбцией вещества в поверхностном слое
212
раствора, поверхностным натяжением и концентрацией раствора выражется уравнением Гиббса:
г = -ж(Ш< (8'4)
где Г — адсорбция, моль/м2; С — концентрация; ^ — газовая постоянная; Т — температура; (да/дС) — частная производная от величины поверхностной энергии по концентрации. Для поверхностно-активных веществ (да/дС)т<0, а Г > 0, следовательно, адсорбция будет положительная.
В связи с тем, что действие растворенного вещества, по существу, является адсорбционным (уплотнение на и вблизи поверхности раздела), не требуется больших его концентраций в растворе и часто ничтожные количества добавленных веществ резко изменяют поверхностную энергию.
Для жидких металлов, обладающих высокими значениями поверхностной энергии, этот вопрос был исследован В. К. Семеиченко и автором этой книги (1940). Влияние добавок на поверхностное натяжение свинца показано на рис. 112. Значения поверхностных

а 5 о
Рис. 111. Влияние растворенного веще- Рис. 112. Влияние добавок на ства на поверхностную энергию' раство- поверхностное натяжение свинца:
рителя /- РЬ (а = 442-1(Г:| Дж/м2); 2 — Си;
3 — 2п; 4 — Sn
энергий для одних 'и тех же веществ часто существенно расходятся в различных работах, так как чистота исследуемых веществ может быть разная.
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) получили большое практическое значение в технике. Они применяются как вспенива-тели, или пенообразователи, для моющих средств, при флотационном разделении минералов и руд и т. д. Этим вопросам большое число работ посвятил П. А. Ребиндер и его ученики.
8.2. СМАЧИВАНИЕ И РАСТЕКАНИЕ
Исследованию взаимодействия жидкости с твердо.й поверхностью в научной литературе также уделяется много внимания, так как процессы смачивания и растекания, капиллярные явления,
213
растворение поверхности твердого тела весьма актуальны для современной технологии машино- и приборостроения. На этих явлениях основаны процессы пайки и сварки металлов и других материалов, нанесение поверхностных слоев и много других процессов (склеивание и т. д.).
Процесс смачивания можно .характеризовать так называемым краевым углом 6, или углом смачивания. На рис. 113 показаны
^?Кидкост

Рис. 113. Капля жидкости на твердой поверхности:
контуры капель жидкостей, смачивающей и несмачивающей поверхность твердого тела, и векторы поверхностных натяжений в момент равновесия капли на поверхности. Равновесие капли на поверхности твердого тела выражается уравнением
ov.r = ож_т + стж -г cos 0, (8.5)
где От--,- — вектор поверхностного натяжения между твердым телом и газом; аж-т.— вектор поверхностного натяжения между жидкостью и твердым телом; аж-(— вектор поверхностного натяжения между жидкостью и газом; 0 — краевой угол, или угол смачивания. Уравнение (8.5) позволяет определить основные энергетические характеристики смачивания.
Энергия смачивания — работа создания единицы новой смоченной поверхности твердого тела:
^смач
(Тж . COS О,
Газ
Газ

чем меньше краевой угол 6 и больше поверхностное натяжение, тем больше энергия смачивания.
Энергия адгезии — работа удаления жидкости с поверхности твердого тела. Она определяется (рис. 114, а) заменой ат_ж на освобожденных поверхностях СГТ-Г и аж_г:
•Дадгезии == (0"т—г ~Ь 0"ж -г) —
— о"т-ж- Используя уравнение (8.5), можем написать
Жидкость
ТВердое
Жидкость ^6Ж.Г <?ж-г,

^3

ж-г
Рис. 114. Схемы для определения работы адгезии (а) и когезии (б)
0-ж~г(1 + COS0).
214
При этом сохраняются те же зависимости, что и для работы смачивания — увеличение Л адгезии При рОСТе <Тж-г И уменьшении 0.
Энергия когезии — работа разрыва жидкости или образования двух новых поверхностей жидкость — газ (рис. 114, б):
^кш-еанн " 2(ТЖ__Г.
В уравнении (8.5) постоянной величиной является вектор ат-.г, в то время как вектор гтг ж может быть переменным во времени, так как за счет возможного растворения поверхности твердого тела состав жидкости изменяется и одновременно меняется не только ач-ж, но и Ож г, а следовательно, и краевой угол 6.
При исследовании процесса растекания капли жидкого металла по поверхности твердого металла это особенно заметно, так как при повышенных температурах опыта растворение одного металла в другом идет довольно интенсивно во времени и смоченная поверхность возрастает. Этот процесс изображен на рис. 115 в виде после-
Предыдущая << 1 .. 77 78 79 80 81 82 < 83 > 84 85 86 87 88 89 .. 211 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed