ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость краевого угла смачивания расплавленных солей от их строения, температуры и газовой фазы из "Физическая химия расплавленных солей" До настоящего времени не разработано надежного способа для прямого определения межфазного натяжения на границах жидкой и твердой или жидкой и жидкой фаз. Иногда приближенно на границе двух несмсщивающихся жидкостей оно может быть вычислено как разность между их поверхностными натяжениями, т. е. [c.202] Однако это простое соотнощепие (известное как правило Антонова) не всегда может быть применено им нельзя пользоваться, например, в случае взаимодействия контактирующихся жидкостей. В некоторых случаях весьма приближенно для суждения о межфазном натяжении пользуются данными поверхностного натяжения жидкостей на границе с газовой фазой. Однако это также не всегда возможно, так как межфазнре натяжение зависит не только от межчастичных сил в расплаве, но и от физикохимического взаимодействия, возникающего на границах раздела фаз. Например, увеличение содержания фтористого алюминия в криолитовых расплавах приводит к снижению поверхностного натяжения на границе с газовой фазой, тогда как на границе с твердой поверхностью (углеродом) фтористый алюминий повышает его. [c.202] Это же можно сказать и в отношении фтористого натрия, который в системе NaF — AIF3 на границе с газовой фазой является поверхностно неактивным и повышает а на границе расплав — газ, а на границе с твердыми поверхностями, в частности углеродом, фторид натрия понижает межфазное натяжение. Точно так же различное влияние на поверхностное и межфазное натяжение оказывает растворенная в криолите окись алюминия. По данным В. Г. Живова, АЬОз почти не изменяет поверхностного натяжения криолита на границе с газовой фазой, тогда как на границе с углеродом значительно понижает его. [c.202] Мерой межфазного натяжения расплавленных солей на границе с твердой фазой может служить краевой угол смачивания 0 , заключенный между касательной к капле этой соли и горизонтальной поверхностью твердого тела. Чем меньше краевой угол смачивания, тем меньше межфазное натяжение, тем лучше расплавленная соль смачивает твердую поверхность и наоборот. [c.203] Частица жидкости А на твердой поверхности (рис. 96) подвержена действию трех сил поверхностного натяжения, лежащих в трех поверхностях раздела 31,з— между газом и твердой поверхностью, 32,3 — между жидкостью и твердой поверхностью и 31 2— между газом и жидкостью. В случае равенства 31,з и зз.з направление сил совпадает с тем, которое указано на рис. 96,а. А так как обычно 3] 3 не равно 32,з, то капля жидкости, находящаяся на твердой поверхности, будет растекаться или собираться в зависимости от того, какая из этих сил больше. [c.203] Если же оьз 2,з, то поверхность раздела принимает, например, форму, изображенную на рис. 96, в. Условие равновесия останется тем же, но капля соберется в сфероид. [c.204] Когда os 0 О, или 0 90°, жидкость смачивает твердую поверхность, характеризуя соответственно малое межфазное натяжение жидкости на границе с твердой фазой когда же os 0 . 0 и 0 9О°, жидкость плохо смачивает твердую поверхность,, характеризуя соответственно большее межфазное натяжение на границе с твердой фазой. Так как при соприкосновении расплавов с твердой поверхностью наблюдается явление адгезии (прилипания), то случай полного отсутствия смачивания (0 = 18О° мало вероятен. Краевой угол смачивания 0 зависит в некоторой степени от относительной прочности прилипания (адгезии) расплава к твердой поверхности и внутренних сил сцепления когезии) самого расплава [28]. [c.204] С увеличением поверхностного натяжения соли поверхностное натяжение металла может уменьшаться, и при а а -[-ас, произойдет растекание в этом случае угол 6 будет равен нулю. [c.204] Быстрое, растекание на жидкостях обусловливается тем, что верхняя часть жидкости увлекается поступательным движением частиц нижней жидкости вдоль поверхности. На твердых телах растекание происходит гораздо медленнее поверхностные атомы твердого тела обладают значительно меньшей подвижностью (она возрастает с температурой). [c.205] Для определения краевых углов смачивания расплавленных солей на пластинках из твердых материалов удобен оптический метод (рис. 98). Обычно краевые углы смачивания измеряют с обеих сторон капли и из полученных величин берут среднеарифметическое значение. [c.205] Иногда проекции капель фотографируют и краевой угол смачивания измеряют на увеличенной фотографии. [c.206] Зная плотность Р1 и Рг и главные радиусы кривизны поверхности капли в любой точке х, из этого выражения можно определить а. [c.206] Построение ведется до тех пор, пока центр кривизны не окажется на одном уровне с точкой Oi лежащей на экваторе капли. Чем короче проводятся дуги АВ, ВС, D и т. д., тем точнее составленная из них кривая воспроизводит действительный контур меридиональной кривой. [c.207] В табл. 49 приведены значения краевых углов смачивания расплавленных хлоридов и фторидов (в зависимости от величины радиусов катионов и анионов) на угле и графите при температурах, близких к температуре плавления. Как и на границе с газовой фазой, межфазное натяжение расплавленных хлоридов и фторидов щелочно-земельных металлов на границе с твердой углеродистой поверхностью выше (больше угол смачивания 6), чем у хлоридов и фторидов щелочных металлов. [c.209] Большее межфазное натяжение на границе расплав — твердое тело галоидных соединений двухвалентных металлов, по сравнению с одноименными соединениями щелочных металлов, объясняется большим поляризующим действием катионов двухвалентных металлов Mg , Са и Ва + по сравнению с катионами одновалентных металлов Ыа+ и К . [c.209] Еще лучще смачиваются расплавленными солями (хлоридами) твердые и расплавленные металлические поверхности, причем здесь соль не впитывается, а только растекается, и существенной разницы в смачивании, например, платины и жаропрочной стали не наблюдается (табл. 50). [c.210] Однако И в этом случае наибольшей продолжительностью жизни капли (т. е. меньшей степенью смачивания) характеризуется СаСЬ (115 и 120 сек.), а меньшей КС1 (20 и 17 сек.). [c.210] Примерно так же, как металлы, смачиваются расплавленными хлоридами огнеупорные материалы, где одновременно происходит впитывание и растекание. Вместе с тем здесь почти сглаживается разница между отдельными хлоридами. [c.210] При исследовании смачивания графита, угля и других огнеупорных материалов расплавленными щелочными металлами (Na и Li) наблюдалось лучшее смачивание ими угля и худшее — графита (рис. 103). В этом случае степень смачивания графита и угля литием и натрием обусловлена различной интенсивностью протекания реакций внедрения атомов щелочных металлов в кристаллические решетки графита и угля. Чем в большей степени эта решетка упорядочена и приближается к трехмерной решетке крупнокристаллического графита, тем более устойчив такой углеродистый материал и интенсивность взаимодействия его с щелочными металлами падает соответственно этому уменьшается и смачиваемость. Это подтверждается также и тем, что реакции протекают интенсивней при более низких температурах (больше при 300° и меньше при 400°), соответственно чему и краевые углы смачивания натрием графита и угля для 300° лежат ниже, чем для 400°, т. е. смачивание натрием этих углеродистых материалов лучше при 300° и хуже при 400°. [c.213] Вернуться к основной статье