химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

ов в раствор, т. е. идет обменная адсорбция, изменяющая рН системы. Такую адсорбцию принято называть гидролитической.

При детальном рассмотрении теории обменной адсорбции на угле А. Н. Фрумкина и Н. А. Шилова оказывается, что эти теории не противоречат друг другу, а являются толкованиями одного и того же явления с различных точек зрения. К этому выводу легко прийти, если учесть, что поверхностные соединения Н. А. Шилова способны в воде ионизироваться и образовывать двойной электрический слой газового электрода.

4. ЯВЛЕНИЯ СМАЧИВАНИЯ

К явлению адсорбции близки явления смачивания, также определяющиеся интенсивностью взаимодействия между молекулами * различных веществ. Рассмотрим явления смачивания на примере капли жидкости, нанесенной на поверхность твердого тела, хотя* конечно, можно говорить и о смачивании жидкости жидкостью.

Смачивание и краевой угол. Если молекулы жидкости взаимодействуют с молекулами твердого тела сильнее, чем между собою* то жидкость растекается по поверхности или, как говорят, смачивает ее. Растекание происходит до тех пор, пока жидкость не покроет всю поверхность твердого тела или пока слой жидкости не станет мономолекулярным. Такой случай называется полным смачиванием. Он наблюдается, например, при нанесении капли воды на поверхность чистого стекла.

Если молекулы жидкости взаимодействуют друг с другом значительно сильнее, чем с молекулами твердого тела, растекания не произойдет. Наоборот, жидкость соберется на поверхности в каплю, которая, если бы не действовала сила тяжести, имела бы почти сферическую форму. Случай, близкий к этому, наблюдается при нанесении капли ртути на любую неметаллическую поверхность.

Между этими двумя крайними случаями в зависимости от соотношения интенсивности молекулярных сил, действующих, с одной стороны, между молекулами жидкости и, с другой — между

а 6 6

Рис. VI, 7. Различные случаи неполного смачивания:

О —9 00°; 6—9=90°; в— 8 > 90°.

молекулами жидкости и твердого тела, возможны переходные случаи неполного смачивания, когда капля образует с поверхностью твердого тела определенный равновесный угол, называемый краевым углом, или углом смачивания.

На рис. VI, 7 изображены капли, образующие на твердой поверхности острый краевой угол (9<90°), краевой угол, равный 90°, и тупой краевой угол (9>90°). Следует иметь в виду, что краевой угол, образуемый каплей на поверхности твердого тела, всегда измеряют со стороны жидкости. Полного несмачивания, т. е. случая, когда краевой угол равен 180°, практически никогда не наблюдается, так как между жидкостью и твердым телом всегда действуют силы притяжения, хотя бы и очень малые.

Ниже приведены значения краевого угла, образуемого водой на поверхности различных твердых тел в атмосфере воздуха:

Кварц Малахит Галенит Графит Тальк Сера Парафин

0° 17° 47° 55—60° 69° 78° 106°

Смачивание жидкостью твердого тела можно объяснить как результат действия сил поверхностного натяжения. Рассмотрим пример неполного смачивания, изображенный на рис. VI, 8. Очевидно, периметр смачивания, или окружность, капли является границей взаимодействия трех сред — жидкости /, воздуха 2 и твердого тела 3. Эти среды имеют разграничивающие их поверхности: поверхность жидкость — воздух с поверхностным натяжением 0*1,2, поверхность воздух — твердое тело с поверхностным натяжением 02,з и поверхность жидкость — твердое тело с поверхностным натяжением ох 3. Таким образом, на единице длины периметра сма

через В. Очевидно, что при полном смачивании (8 — 0) В = +1, а гипотетическому случаю полного несмачивания (6 — 180°) отвечает В = —1. Поскольку жидкость тем лучше смачивает твердое тело, чем меньше взаимодействие между ее молекулами, неполярные жидкости с малым поверхйостным натяжением обычно хорошо смачивают поверхность. Например, углеводороды с поверхностным натяжением порядка 20—30 эрг/см2 практически смачивают все твердые тела; вода с поверхностным натяжением 72,75 эрг/см2 (при 20 °С) смачивает лишь некоторые тела, например стекло, кварц, неорганические соли; ртуть с поверхностным натяжением 475 эрг/см2 смачивает только некоторые металлы.

Смачивание является процессом, при котором в системе из трех соприкасающихся фаз происходит уменьшение свободной энергии. В самом деле, пусть очень тонкий слой жидкости / растекается по поверхности твердого тела 3, которое находится в среде 2, и пусть площадь, покрытая жидкостью, в результате этого увеличивается на As При этом:

1) поверхность твердого тела, соприкасающегося со средой 2, уменьшится fla As, в результате чего поверхностная энергия системы уменьшится на 02. aAs;

2) поверхность, которой жидкость / соприкасается со средой 2, увеличится на As, благодаря чему поверхностная энергия возрастает на Oi, 2&$,

3) площадь межфазиой поверхности между жидкостью / и твердым телом 3 возрастает на As, вследствие чего поверхностная энергия системы увеличится на* at, sAs.

Таким образом, общее изменение свободной поверхностной энергии F при растекании жидкости будет:

AF = (— о2, s + отсюда

AF/As = а,, з + (Ji, 2 ~ (Т2,з (VI, 10)

Но из уравнения (VI, 8) следует, что нри растекании жидкости, полностью смачивающей поверхность (oosG = 1), должно соблюдаться условие

<*2. 3>0"l, 3 +01,2

или

ffl,3 + Сравнивая уравнения {VI, 10) и (VI, 11), можно сделать заключение, что жидкость растекается и смачивает поверхность, если при этом энергия системы уменьшается.

Исходя из общего условия минимальной поверхностной энергии при равновесии соприкасающихся сред, за меру смачивания Тела жидкостью можно принять убыль свободной поверхностной энергии при образовании межфазной поверхности между жидкостью и твердым телом. Отсюда следует, что из двух жидкостей лучше смачивает данную поверхность та, при растекании которой поверхностная энергия системы уменьшается на большую величину. Поскольку смачивание сопровождается уменьшением1 поверхностной энергии, в процессе смачивания выделяется тепло. Теплота смачивания 1 см2 поверхности обычно колеблется от Ю-1 До 10~5 кал. Теплота смачивания может служить характеристикой способности жидкости смачивать поверхность твердого тела, если нельзя определить краевой угол смачивания, например при смачивании жидкостью порошков'*

Явление смачивания можно наблюдать и тогда, когда вместо воздуха взята вторая жидкость, не смешивающаяся с первой и имеющая меньшую плотность. Если каждая из двух жидкостей может смачивать поверхность, то, очевидно, между ними будет происходить конкуренция, аналогичная конкуренции при адсорбции двух адсорбтивов. Исходя из того, что смачивание определяется соотношением молекулярных сил, действующих между молекулами каждой отдельной жидкости, с одной стороны, и между молекулами жидкостей и молекулами твердого тела, с другой стороны, нетрудно видеть, что из двух жидкостей смачивать поверхность будет та, значение полярности которой ближе к полярности твердого тела. О жидкости, лучше смачивающей поверхности, говор

страница 51
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
ремонт холодильника General Electric RCE24KGBFSS
ремонт двери автомашины на сто в тюмени
scavolini shop
световой указатель номера маршрута

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)