химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

ых расстояний, можно определить константу а, а также константу Гамакера:

A=n2q2a (IX, 27)

Значение FM (взятое со знаком минус) выражает слагающую расклинивающего давления Пм. зависящую от молекулярного притяжения.

Впервые измерения силы Fu были проведены Б. В. Дерягиным и И. И. Абрикосовой в 1953—54 гг. Позднее их измерения были подтверждены английским исследователем Китченером и голландскими учеными Спарнеем, Овербеком, Де Ионгом и др. Уже на основании данных первых измерений Б. В. Дерягина и И. И. Абрикосовой выяснилось, что силы притяжения при расстояниях между пластинками больших 300 А оказываются меньше, чем можно было ожидать, исходя из значений а, и убывают с расстоянием быстрее, чем это подсказывает теория.

Это побудило советского теоретика Е. М. Лифшица разработать теорию притяжения тел, состоящих из многих молекул, на новой основе. Согласно Лифшицу, во всех средах существуют беспорядочно флуктурирующие во времени и в пространстве электромагнитные-поля. Распространяясь в пространстве в виде волн, в том числе видимой и ультрафиолетовой области, и проникая в соседние тела, они взаимодействуют с их молекулами. Это взаимодействие и создает силы притяжения между обоими телами в тех случаях, когда разделяющий их зазор достаточно узок. Не приводя сложных расчетов, основанных на квантовой механике, изложим выводы этой теории.

Теория Е. М. Лифшица показывает, что при компактном расположении молекул, имеющем место в твердых телах и жидкостях, энергию взаимодействия нельзя вычислять простым суммированием энергии взаимодействия отдельных пар молекул вследствие отсутствия аддитивности молекулярных взаимодействий. Тем не менее сила притяжения между двумя пластинками зависит от расстояния h так же, как это показано в формуле (IX, 26), однако константа А получает по Е. М. Лифшицу другое выражение. Е. М. Лифшиц связал значение этой константы с оптическими свойствами тел. Следует указать, что формула (IX, 26) справедлива только для расстояний между пластинками не больше, чем 200 А. При больших расстояниях надо принимать во внимание так называемое электромагнитное запаздывание. Оно связано с электромагнитной природой молекулярных сил, которая была предсказана еще русским физиком П. Н. Лебедевым. В силу этой природы молекулярные силы распространяются не мгновенно, а со скоростью света. Не приводя сложные выводы теории, укажем, что в результате электромагнитного запаздывания на расстояниях более 300 А сила притяжения меняется по закону:

Bfh*

(IX, 28)

При этом для теоретического определения константы В достаточно знать только диэлектрическую проницаемость тел *.

Табором и другими учеными были измерены силы притяжения твердых тел при значениях ширины зазора, доходивших до 50 А, и для малой ширины зазора была обнаружена зависимость согласно формуле (IX, 26), выражающей молекулярное притяжение при условии отсутствия электромагнитного запаздывания. Для большинства твердых и жидких тел значения константы Л лежат в интервале 10~14 — Ю-12 эрг.

' В коллоидной химии большой интерес представляет взаимодействие поверхностей, разделенных жидкой прослойкой, или, иначе, расклинивающее давление жидкой прослойки. Было показано, что уравнения (IX, 26) и (IX, 28) применимы и в этом, более общем случае, причем константы Л и В зависят от свойств как обоих тел, так и жидкой прослойки. Последняя может не только уменьшать притяжение поверхностей, но и превращать притяжение в отталкивание. Иными словами, молекулярная или ван-дер-ваальсова слагающая Пм расклинивающего давления жидкой прослойки может быть как отрицательной, так и положительной. Последний случай чаще всего наблюдается для смачивающей пленки, отделяющей пузырек газа от твердой подложки, хотя в этом случае нельзя говорить о взаимодействии двух тел через прослойку жидкости. Отсюда, в частности, следует, что понятие расклинивающего давления шире, чем понятие взаимодействия тел. Уравнение

А

6яЛ3

хорошо применимо для не слишком толстых пленок.

* Применительно к металлам эта формула была дана еще раньше Казимиром и Польдером.

Силы отталкивания. Кроме молекулярной слагающей расклинивающего давления, следует учитывать и другие его слагающие. Из них имеет наиболее общее значение и притом наиболее хорошо изучена сила отталкивания, возникающая при перекрытии диффузных двойных ионных слоев, которые образуются в слоях раствора электролита на границе с поверхностью любой инородной фазы.

Метод расчета этой слагающей впервые был разработан и применен Б. В. Дерягиным и далее усовершенствован совместно с Л. Д. Ландау. Позднее аналогичные расчеты были опубликованы Ленгмюром, А. Н. Фрумкиным, Бергманом, Лов — Беером и Цохе-ром. Изложим принципы этих расчетов для более простого случая, когда потенциал q>0, до которого заряжены поверхности взаимодействующих фаз, мал.

Рассмотрим распределение электрического потенциала ф между заряженными до потенциала <Ро поверхностями пластинок, погруженными в раствор сильного {полностью диссоциированного) бинарного электролита. Поместим начало координат в середине жидкой прослойки толщиной 2дго, направив ось абсцисс по нормали к поверхностям пластинок

Если заряженная до потенциала фо поверхность граничит с раствором электролита, распределение потенциала в образующемся одиночном двойном ионном слое описывается уравнением:

Ф — фо(IX, 29)

где х — величина, обратная эффективной толщине двойного электрического слоя, / — расстояние от поверхности пластинок. Согласно этому уравнению при 1 = 0 потенциал ф = фо, а при I-*- то потенциал ф = О

В случае, когда в прослойке раствора электролита происходит перекрытие двух двойных ионных слоев, интегралом уравнения d2q>/dx2 = х2ф будет

(IX, 30)

где координата х отсчитывается от плоскости, расположенной посередине, между поверхностями обеих пластинок.

Электрический потенциал согласно уравнению (IX, 30) удовлетворяя соотношению d^y/dx2 = х2ф, одновременно принимает значение ф0 при х = ±дг0.

Чтобы найти электростатическую силу отталкивания между пластинками (равную соответствующей слагающей расклинивающего давления прослойки Пэ), Б. В. Дерягин вычислил разность сил электрических напряжений и гидростатического давления, приложенных к обеим поверхностям — внутренней и внешней — каждой из пластинок.

Эта разность равна:

N*-Ј(*?-*S)--<*--Po)

(IX, 31)

где е — диэлектрическая проницаемость жидкой прослойки; Hi и //0 — напряженность электрического поля4 с внутренней и внешней сторон пластинки соответственно; pi и р0 — соответствующие гидростатические давления. Согласно закону Паскаля гидростатическое давление во всех точках покоящейся жидкости одинаково при отсутствии внешних сил. В рассматриваемом случае в точках двойных ионных слоев действуют силы электрического поля, обусловленные зарядами, сосредоточенными в соответствующих местах. От этого гидростатическое давление изменяется, причем давление в какой-либо точке Жидкой прослойки по сравнению с равномерным давлением в объеме электролита определяется значением электрического потенциала в ра

страница 94
< 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 холодильников куперсбуш в москве
оформление паспорта рекламного места в москве
октябрь концерты в екатеринбурге
kasabian билет

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
(20.09.2017)