химический каталог




ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ, стремление вещества (жидкости или твердой фазы) уменьшить избыток своей потенциальной энергии на границе раздела с другими фазой (поверхностную энергию). Определяется как работа, затрачиваемая на создание единицы площади поверхности раздела фаз (размерность Дж/м2). Согласно др. определению, ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ н.-сила, отнесенная к единице длины контура, ограничивающего поверхность раздела фаз (размерность Н/м); эта сила действует тангенциально к поверхности и препятствует ее самопроизвольному увеличению.

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ н.-основные термодинамическое характеристика поверхностного слоя жидкости на границе с газовой фазой или др. жидкостью. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ н. различные жидкостей на границе с собств. паром изменяется в широких пределах: от единиц для сжиженных низкокипящих газов до несколько тысяч мН/м для расплавл. тугоплавких веществ. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ н. зависит от температуры. Для многие однокомпо-нентных неассоциир. жидкостей (вода, расплавы солей, жидкие металлы) вдали от критической температуры хорошо выполняется линейная зависимость:


где s и s0-П. н. при температурах T и T0 соответственно, a0,1 мН/(м•К)-температурный коэффициент ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн. Осн. способ регулирования ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ н. заключается в использовании поверхностно-активных веществ (ПАВ).

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн. входит во многие уравения физики, физических и коллоидной химии, электрохимии. Оно определяет следующей величины: 1) капиллярное давление , где r1 и r2 -главные радиусы кривизны поверхности, и давление насыщ. пара рr над искривленной поверхностью жидкости: , где r-радиус кривизны поверхности, R -газовая постоянная, Vn-молярный объем жидкости, p0- давление над плоской поверхностью (законы Лапласа и Кельвина, см. Капиллярные явления).

2) Краевой угол смачивания в контакте жидкости с поверхностью твердого тела: cos , где -удельная свободный поверхностные энергии твердого тела на границе с газом и жидкостью, -П.н. жидкости (закон Юнга, см. Смачивание).

3) Адсорбцию ПАВ где m-химический потенциал адсорбируемого вещества (уравение Гиббса, см. Адсорбция). Для разбавленый растворов где с-молярная концентрация ПАВ.

4) Состояние адсорбционного слоя ПАВ на поверхности жидкости: (ps + a/A2)•(A - b)= kT, где ps = (s0s) - двухмерное давление, s0 и <т-соответственно ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн. чистой жидкости и той же жидкости при наличии адсорбционного слоя, а -постоянная (аналог постоянной Ван-дер-Ваальса), A-площадь поверхностного слоя, приходящаяся на одну адсорбир. молекулу, b -площадь, занимаемая 1 молекулой жидкости, k -постоянная Больцмана (уравение Фрумкина-Фольмера, см. Поверхностная активность).

5)Электрокапиллярный эффект: — ds/df = rs, где rs-плотность поверхностного заряда, f-потенциал электрода (уравение Липмана, см. Электрокапиллярные явления).

6) Работу образования критической зародыша новой фазы Wc. Например, при гомог. конденсации пара при давлении , где p0- давление пара над плоской поверхностью жидкости (уравение Гиббса, см. Зарождение новой фазы).

7) Длину l капиллярных волн на поверхности жидкости: , где r-плотность жидкости, т-период колебаний, g-ускорение свободный падения.

8) Упругость жидких пленок со слоем ПАВ: модуль упругости , где s- площадь пленки (уравение Гиббса, см. Тонкие пленки).

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн. измерено для многие чистых веществ и смесей (растворов, расплавов) в широком интервале температур и составов. Поскольку ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ н. весьма чувствительно к наличию примесей, измерения разными методиками не всегда дают совпадающие значения. Осн. методы измерения следующие:

1) подъем смачивающих жидкостей в капиллярах. Высота подъема , где -разность плотностей жидкости и вытесняемого газа, r-радиус капилляра. Точность определения ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн. растет с уменьшением отношения r/а (а-капиллярная постоянная жидкости).

2) Измерение макс. давления в газовом пузырьке (метод Ребиндера); расчет основан на уравении Лапласа. При выдавливании пузырька в жидкость через калиброванный капилляр радиусом г перед моментом отрыва давление

3) Метод взвешивания капель (сталагмометрия): (уравение Тейта), где G-общий вес n капель, оторвавшихся под действием силы тяжести от среза капиллярной трубки радиусом r. Для повышения точности правую часть умножают на поправочный коэффициент, зависящий от г и объема капли.

4) Метод уравновешивания пластины (метод Вильгельми). При погружении пластины с периметром сечения L в смачивающую жидкость вес пластины , где G0- вес сухой пластины.

5) Метод отрыва кольца (метод Дю Нуи). Для отрыва проволочного кольца радиусом R от поверхности жидкости требуется сила

6) Метод сидящей капли. Профиль капли на несмачиваемой подложке определяется из условия постоянства суммы гидростатич. и капиллярного давлений. Дифференциальное уравение профиля капли решается численным интегрированием (метод Башфорта-Адамса). По измерениям геометрическая параметров профиля капли с помощью соответствующих таблиц находят ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн.

8) Метод вращающейся капли. Капля жидкости плотностью r1 помещается в трубку с более тяжелой (плотность r2) жидкостью. При вращении трубки с угловой скоростью w капля вытягивается вдоль оси, принимая приближенно форму цилиндра радиуса r. Расчетное уравение: . Метод применяют для измерения малых ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн. на границе двух жидкостей.

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ н. является определяющим фактором многие технол. процессов: флотации, пропитки пористых материалов, нанесе-ния покрытий, моющего действия, порошковой металлургии, пайки и др. Велика роль ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ н. в процессах, происходящих в невесомости.

Понятие ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн. впервые ввел Я. Сегнер (1752). В 1-й пол. 19 в. на основе представления о ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн. была развита мат. теория капиллярных явлений (П. Лаплас, С. Пуассон, К. Гаусс, А.Ю. Давидов). Во 2-й пол. 19 в. Дж. Гиббс развил термодинамическое теорию поверхностных явлений, в которой решающую роль играет ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн. В 20 в. разрабатываются методы регулирования ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн. с помощью ПАВ и электрокапиллярных эффектов (И. Ленгмюр, ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ А. Ребиндер, A. H. Фрумкнн). Среди современной актуальных проблем-развитие мол. теории ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕн. различные жидкостей (включая расплавл. металлы), влияние кривизны поверхности на ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ н.

Литература: Семенченко В. К., Поверхностные явления в металлах и сплавах, M., 1957; Оно С., Кон до С., Молекулярная теория поверхностного натяжения в жидкостях, пер. с англ., M., 1963; Русанов А. И., Фазовые равновесия и поверхностные явления, Л., 1967; Ребиндер ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ А., Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия, M., 1978; АдамсонА., Физическая химия поверхностей, пер. с англ., M., 1979; Гиббс Дж. В., Термодинамика. Статистическая механика, M., 1982; Щукин E. Д., ПерцовА. В., Амелина E. А., Коллоидная химия, M., 1982.

Б. Д. Сумм.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
наклейка на дверь автомобиля двуглавый орел
лепс концерт в москве в 2017 году
покраска сетки рабица
ножи wuesthof

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
(17.01.2017)