- •Топохимические реакции.
- •Уравнение Ерофеева.
- •Дисперсные системы. Основные понятия и классификации.
- •Свободная поверхностная энергия и поверхностное натяжение.
- •Методы определения поверхностного натяжения.
- •Смачивание. Работа когезии и адгезии.
- •Пав. Адсорбция на границе раздела жидкость-газ.
- •Уравнение Лангмюра, Шишковского, правило Траубе.
- •Адсорбция веществ на твёрдой поверхности. Уравнение Фрейндлиха.
- •Кинетика гетерогенных процессов. Диффузионные процессы. Законы Фика.
- •Растворение твёрдых и газообразных веществ в жидкостях.
- •Адсорбция на границе раздела твёрдое вещество-газ.
- •Адсорбция на границе раздела твёрдое вещество-жидкость. Молекулярная адсорбция электролитов.
- •Адсорбция на границе раздела твёрдое вещество-жидкость. Адсорбция электролитов.
- •Адсорбционное понижение прочности твёрдых тел.
- •Каталитические реакции. Особенности их протекания.
- •Гомогенный катализ.
- •Гетерогенный катализ.
- •Роль поверхностных явлений при флотации руд.
- •Получение и свойства коллоидных систем.
- •Теория активных столкновений.
Свободная поверхностная энергия и поверхностное натяжение.
Энергетическое состояние молекул вещества в межфазном слое и глубине фазы является различным:
Для второй молекулы действие со стороны жидкой фазы будут больше, чем со стороны газообразной фазы.
Сила F отнесённая к единице поверхности, называется внутренним (молекулярным) давлением.
Молекулярное давление определяется силой сцепления молекул, оно тем выше, чем полярнее молекулы вещества.
Поверхностный слой в следствии нескомпенсированности молекулярных сил, имеет избыточную свободную энергию по сравнению с объёмом жидкости.
Этот избыток отнесённый к единице площади поверхности, называется удельной свободной поверхностной энергией или поверхностное натяжение:
Экспериментально была установлена, что этот избыток сосредоточен в слое, толщиной в 1 молекулу.
Поверхностное натяжение – это удельная работа образования поверхности за счёт выхода новых молекул из глубины фазы на поверхность фазы ( ).
Величина зависит от следующих факторов:
Температуры, с увеличением которой происходит уменьшение поверхностного натяжения;
Полярность, чем она выше, тем выше поверхностное натяжение.
Уменьшить можно:
Уменьшить поверхность;
Уменьшить поверхностное натяжение при постоянной площади;
Процессы, связанные с уменьшением площади, называются коагуляцией (т.е. капля жидкости стремиться стать шаром).
Эти процессы связаны с процессами адсорбции (самопроизвольного концентрирования одного вещества на поверхности другого в результате происходит уменьшение поверхностного натяжения системы).
Методы определения поверхностного натяжения.
Способы определения поверхностного натяжения делятся на статические и динамические. В статических методах поверхностное натяжение определяется у сформировавшейся поверхности, находящейся в равновесии. Динамические методы связаны с разрушением поверхностного слоя. В случае измерения поверхностного натяжения растворов (особенно полимеров или ПАВ) следует пользоваться статическими методами. В ряде случаев равновесие на поверхности может наступать в течение нескольких часов (например, в случае концентрированных растворов полимеров с высокой вязкостью). Динамические методы могут быть применены для определения равновесного поверхностного натяжения и динамического поверхностного натяжения. Например, для раствора мыла после перемешивания поверхностное натяжение 58 Дж/м², а после отстаивания — 35 Дж/м² . То есть поверхностное натяжение меняется. До установления равновесного оно будет динамическое.
Сталагматический метод основан на определении массы капли, отрывающейся от конца вертикальной трубки сталагмометра при свободном вытекании жидкости. В момент отрыва можно считать, что масса капли равна силе поверхностного натяжения, действующей по контуру окружности капилляра с радиусом :
- плотность исследуемого раствора;
- ускорение силы тяжести;
Метод максимального давления пузырька основан на зависимости давления под которым пузырёк газа (воздуха) продавливает поверхностный слой жидкости, от её поверхностного слоя.
Т.к. давление измеряется и для воды и для жидкости одним и тем же манометром, отношение можно заменить разностью высот уровней манометра: