химический каталог




СМАЧИВАНИЕ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

СМАЧИВАНИЕ, поверхностное явление, наблюдаемое при контакте жидкости с твердым телом в присутствии третьей фазы-газа (пара) или др. жидкости, которая не смешивается с первой (так называемой избирательное СМАЧИВАНИЕ). Характерная особенность СМАЧИВАНИЕ-наличие линий контакта трех фаз (линии СМАЧИВАНИЕ).

Осн. термодинамическое характеристики СМАЧИВАНИЕ-равновесный краевой угол смачивания q0 (см. Капиллярные явления), работа адгезии Wa, теплота СМАЧИВАНИЕ qW. Равновесный краевой угол СМАЧИВАНИЕ определяется наклоном поверхности жидкости (например, капли) к смоченной ею поверхности твердого тела; вершина угла находится на линии СМАЧИВАНИЕ Равновесный краевой угол определяется уравением Юнга:

cosq0 = (ss-ssl)/ssl,

где ss и ssl-соответственно удельная свободный поверхностные энергии твердого тела на границе с газом и в контакте со смачивающей жидкостью, sl-поверхностное натяжение жидкости. При наличии на поверхности твердого тела тонких смачивающих пленок толщиной h краевой угол СМАЧИВАНИЕ определяется, согласно теории Фрумкина-Дерягина, уравением:


где П -расклинивающее давление.

Работа адгезии Wa = ss + sl - sls (уравение Дюпре). Она характеризует работу, необходимую для изотермодинамически отделения слоя смачивающей жидкости с единицы поверхности твердого тела (см. Адгезия). Теплота СМАЧИВАНИЕ qW = Hsl — Hs, где Hsl и Нs-энтальпии, отнесенные к единице поверхностей раздела твердое тело-жидкость и твердое тело-газ. Она называют также теплотой иммерсии (погружения).

Различают три случая контактного взаимодействие жидкостей с поверхностью твердых тел: 1) несмачивание, когда 180° > q0 > 90° (например, ртуть на стекле, вода на парафине): 2) ограниченное СМАЧИВАНИЕ, когда 90° > q0 > 0° (например, вода на оксидах металлов); 3) полное СМАЧИВАНИЕ, когда капля растекается в тонкую пленку (ртуть на свинце). Измеряемые на практике краевые углы q часто отличаются от термодинамическое равновесных значений q0. Эти расхождения обусловлены главным образом дефектами поверхности твердого тела: шероховатостями (микрорельеф), химический неоднородностью (гетерогенность), наличием пор, локальными деформациями вблизи линий СМАЧИВАНИЕ (они достаточно заметны при СМАЧИВАНИЕ тел с малыми модулями упру гости). Шероховатость и др. дефекты твердой поверхности приводят к тому, что краевой угол СМАЧИВАНИЕ зависит от условии формирования, например при натекании жидкости на "сухую" подложку и при оттекании жидкости с предварительно смоченной поверхности; это-гистерезис СМАЧИВАНИЕ Краевые углы СМАЧИВАНИЕ изменяются также со скоростью натекания жидкости.

СМАЧИВАНИЕ оказывает значительной влияние на многие технол. и природные процессы. Смачивающие жидкости образуют в капиллярах вогнутые мениски, благодаря чему жидкость поднимается на высоту L = 2sl cos q/rgr (r - плотность жидкости, g - ускорение свободный падения, r-радиус капиллярной трубки). При несмачивании образуется выпуклый мениск и имеет место капиллярная депрессия (опускание жидкости). Т. обр., от степени СМАЧИВАНИЕ зависит пропитка и сушка пористых материалов.

СМАЧИВАНИЕ влияет также на степень перегрева и переохлаждения при фазовых переходах (кипении, конденсации, плавлении, кристаллизации). Это связано с тем, что работа гетерог. образования критической зародыша новой фазы максимальна при полном несмачивании, а при полном смачивании она минимальна. В частности, для предотвращения образования тромбов в кровеносных сосудах материалы для протезирования сосудов не должны смачиваться кровью. Важную роль играет СМАЧИВАНИЕ при флотац. обогащении и разделении горных пород, вытекании нефти из пластов, отмывании загрязнений (см. Моющее действие), нанесении пленок и покрытий, шайке металлов и др. материалов, спекании порошков, течении жидкости в условиях невесомости и др.

Методы регулирования СМАЧИВАНИЕ основаны главным образом на изменении удельная поверхностных энергий ss и ssl, а также поверхностного натяжения жидкости sl. Физ. метод основан на электрич. поляризации, связанной с зависимостью поверхностного натяжения электрода от его электрич. потенциала (электрокапиллярность), воздействии электрич. и магн. полей, изменении температуры, обработки поверхности твердых тел ионизирующими излучениями. Наиб. универсальный метод регулирования СМАЧИВАНИЕ состоит в использовании поверхностно-активных веществ (ПАВ). Растворение ПАВ в жидкости уменьшает ее поверхностное натяжение; вместе с тем возможна адсорбция ПАВ на границе твердое тело-жидкость с соответствующим изменением поверхностной энергии ssl. Предварит. выдержка образцов данного твердого материала в растворе ПАВ приводит к образованию на его поверхности адсорбционного слоев, которые могут частично или полностью "экранировать" ее. Такое модифицирующее действие позволяет качественно менять характер контактного взаимодействия жидкости с твердым телом. Можно, например, гидрофобизировать гидрофильные материалы или, напротив, гидрофилизировать гидрофобные подложки. Осн. закономерности изменения СМАЧИВАНИЕ с помощью ПАВ и использования этих эффектов в различные технол. процессах (флотации, полиграфии, моющем действии и др.) обоснованы в трудах П. А. Ребиндера.

Литература: Сумм Б. Д., Горюнов Ю. В., Физико-химические основы смачивания и растекания, М., 1976; Ребиндер П. А., Избр. труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия, М., 1978; Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Смачивающие пленки, М., 1984; Де Жен П., "Успехи физических наук", 1987, т. 151, в. 4, с. 619-81. Б. Д. Сумм.


Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей


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

 

 

Реклама
фишки разметочные купить
Установка светодиодной подсветки багажника
колледжи в москве на флориста
материалы для изготовления детского оборудования

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
(06.12.2016)