Смачивание гетерогенных поверхностей

В настоящей работе при смачивании тонких пленок наблюдалось смачивание гетерогенной поверхности, т. е. поверхности с различными участками твердой фазы (чистой и покрытой осажденным металлом). Для гетерогенной поверхности общую работу адгезии WA можно записать в виде [c.25]

Гетерогенный процесс кристаллизации протекает лишь в том случае, когда имеет место смачивание существующей поверхности раздела вновь образующейся фазой. [c.221]

Нами были получены пленки молибдена, где доля поверхности подложки, занимаемой металлом, составляла со 50%. Для такой гетерогенной системы вычисленный краевой угол смачивания оловом при 900° С равен 76° (табл. 2). Полученные результаты хорошо согласуются с расчетным значением по выражению (5), что указывает на ее применимость при смачивании гетерогенных систем. [c.26]

Влияние неоднородности твердой поверхности на смачивание сильно зависит от размера (масштаба) участков с различными поверхностными натяжениями. Если размеры неоднородных участков очень малы, примерно на порядок меньше предела чувствительности измерительного прибора (например, оптического микроскопа), то локальные искажения периметра смачивания не будут заметны. Периметр капли, сидящей на горизонтальной плоскости, будет практически правильной окружностью. Если же неоднородности велики (на 1—2 порядка больше предела разрешения прибора), то периметр смачивания будет представлять ломаную линию. Если размеры неоднородных участков малы по сравнению с пределом чувствительности прибора, то можно не учитывать локальные изменения краевого угла при переходе периметра (линии) смачивания от одного участка поверхности к соседнему с другим поверхностным натяжением. В этих условиях можно принять, что эффективное (среднее) значение поверхностного натяжения аддитивно складывается из натяжений участков различной природы с учетом занимаемой ими площади. Тогда можно рассчитать равновесный краевой угол 0г при смачивании гетерогенной твердой поверхности, используя те же предположения, которые вводятся при выводе уравнения Юнга для однородной поверхности (см. 1.2). [c.65]

Для гладкой поверхности гистерезис смачивания (Д = 0 ат — отт) определяется гетерогенностью поверхности на молекулярном уровне, проникновением молекул [c.265]

Поверхностное натяжение шлакового расплава. Большинство процессов протекает в гетерогенных системах, имеющих поверхность раздела несмешивающихся фаз. Свойства поверхностей и взаимодействие на их границе часто определяют многие технологические показатели процесса. В частности, от величины поверхностного натяжения на границе штейн—шлак зависят размеры устойчивого зародыша и процесс коалесценции капель в расплавах, смачивание шлаков, флюсов и огнеупоров, а вместе с этим и кинетика взаимодействия шлаков с флюсом, пропитка и разрушение огнеупоров. Поверхностные свойства в значительной степени влияют на скорость большинства термотехнологических процессов, вспенивание шлаковых расплавов и выделение газов и металлов. [c.82]

Существенное влияние на смачивание оказывает модифицирование поверхности порошка. Кроме изменения распределения связующего по поверхности, ее обработка определяет микро-гетерогенную структуру на всех стадиях формирования материала. [c.153]

Кроме величины угла смачивания, при гетерогенном зародыше-образовании имеет значение и геометрия поверхности раздела. Уравнение Фольмера выведено для плоской поверхности. При наличии трещин и углублений величина А кр уменьшается. [c.222]

Обработка палыгорскита известью, произведенная по первому способу, приводит к уменьшению тепловых эффектов, выделяющихся при смачивании образцов водой. Все образцы откачивали равное время при одинаковых условиях (табл. 7). Уменьшение теплот смачивания палыгорскита, обработанного известью, происходит за счет действия двух факторов — уменьшения доступной для адсорбции поверхности минерала (агрегация в пачки, частичное смыкание цеолитных каналов) и изменения природы поверхности минерала в результате взаимодействия с известью. Известно, что поверхность палыгорскита характеризуется энергетической гетерогенностью [321, 353, 354]. Неоднородность поверхности связана с наличием активных центров различной природы — октаэдрические катионы на боковых стенках каналов, обменные катионы, атомы кислорода на внутренней поверхности каналов и на внешней поверхнос-сти игольчатых частичек минерала, гидроксильные группы, специфика геометрии самой поверхности палыгорскита. Наиболее вероятно, что многие из этих адсорбционных центров, особенно кислотного характера, вначале поверхностного взаимодействия с гидроокисью кальция блокируются. При этом новообразования обладают меньшей энергетической активностью. Такой вывод кажется вполне закономерным, если учесть падение интенсивности эндоэффектов на термограммах палыгорскита обработанного известью. Эндоэффекты 120, 150, 280° и широкий максимум 470—500° появляются на кривых ДТА палыгорскита за счет удаления, соответственно, молекул воды, свободно размещенных в цеолитных каналах молекул воды, адсорбированной на поверхности кристаллов по наружным разорванным связям связанных с октаэдрическими катионами на боковых стенках каналов и постепенного исчезновения структурных гидроксилов [359]. Таким образом, снижение интенсивности перечисленных эндоэффектов, наряду с уменьшением теплот смачивания, свидетельствует о преимущественном взаимодействии Са(0Н)2, прежде всего, по энергетически наиболее выгодным центрам внешней и внутренней поверхности минерала. Очень интересно, что, несмотря на снижение энергетической активности поверхности палыгорскита, в результате частичного блокирования первичных центров неоднородности поверхности, общее количество связанной воды не уменьшается и выделение ее идет за счет дегидратации гидратных новообразований. Этот вывод можно сделать на основании сравнения потерь при прокаливании обработанных и не обработанных известью образцов и сопоставления нх с характером кривых ДТА. Как видно из табл. 7, потери веса в интервале 80—400° С у обработанных известью образцов не уменьшаются, а интенсивность присущих палыгорскиту эндоэффектов понижается. Общая протяженность [c.134]

Уточнение термодинамической трактовки реальных кристаллических поверхностей может быть достигнуто путем учета линейной энергии ребер. Еще Гиббс обратил внимание на необходимость существования линейного натяжения трехфазных границ контакта, могущего иметь как положительное, так и отрицательное значение. Эта идея была развита в фундаментальных работах Шелудко [5], показавшего роль линейного натяжения в процессах образования двухфазных контактов при смачивании, прилипании пузырьков и гетерогенной нуклеации, например при электрокристаллизации. Из соответствующих наблюдений оказалось возможным определить величину и знак линейного натяжения. Теория линейного натяжения на периметре смачивания была развита в работах [6, 7]. Для реальных тел формула, выражающая влияние шероховатости подложки на краевой угол, была предложена Венцелем [8] и более строго обоснована одним из нас [9]. [c.8]

Из.меряемые на практике краевые у глы часто отличаются от термодинамически равновесных. Эти отклонения в основном связаны с дефектами поверхности твердого тела шероховатостью, гетерогенной неоднородностью и др. Эти факторы практически исключают возможность полного смачивания или полного его отсутствия 0тЮ и 07 180. Шероховатость лиофильной поверхности улучшает ее смачивание, а лиофобной - снижает. [c.92]

Образование зародышей на стенках тигля зависит от газовой среды в печи, что связано с влиянием газов на смачиваемость железа слюдяным расплавом. Так, в водородной среде материал тигля хуже смачивается (краевой угол 0 около 90°), чем в азоте и аргоне. Это способствует достижению более значительного переохлаждения расплава и более массовому характеру кристаллизации. Чем меньше краевой угол смачивания, тем легче происходит образование зародыша, и уже при 0 — 45° высота потенциального барьера для зарождения на поверхности на порядок меньше, чем для зарождения в объеме. При гетерогенном зарождении кристаллов расплав слюды характеризуется высокой кристаллизационной способностью. Максимальная скорость зародышеобразования по данным подсчета центров кристаллизации (сфе-ролитов) в образцах, полученных в условиях переохлаждения на несколько десятков градусов, составляет примерно 100 зародышей на 1 см2 поверхности в течение 1 с. [c.39]

Знание общих физико-химических закономерностей явлений, происходящих на поверхностях дисперсных фаз, состоящих из полимерных компонентов, чрезвычайно важно для решения многих практических задач. Таковы, например, явления смачивания и адгезии блочных полимеров, явления адсорбции на полимерных поверхностях. Это связано с тем, что создание новых полимерных материалов, применяющихся во всех отраслях современной техники и в быту, непосредственно связано с использованием гетерогенных полимерных систем. К таким системам относятся армированные пластики, наполненные полимеры, покрытия, клеи и т. д. Вследствие этого поверхностные явления в полимерах и полимерных материалах играют существенную роль во всем комплексе их свойств, а исследование особенностей поведения макромолекул на границах раздела фаз различной природы является одной из важнейших задач в этой области. [c.264]

Проведенное выше рассмотрение касалось смачивания гладких твердых, недеформируемых однородных поверхностей в условиях полного термодинамического равновесия пленки с объемной жидкостью. В реальных условиях смачивание может быть осложнено отсутствием полного термодинамического равновесия с окружающей средой, химическими реакциями, неизотермичностью, гетерогенностью и неровностями поверхности. Правильный учет этих факторов составляет самостоятельную задачу теории смачивания. [c.33]

Особое внимание следует уделить изучению микрорельефа поверхности субстрата, ее гетерогенности методом визуализации активных центров поверхности, раскрытию природы их действия, измерению поверхностной энергии. Это важно нри изучении закономерностей формирования адгезионного соединения. Смачивание поверхности субстрата адгезивом, влияние полимерной природы адгезива на смачивание, зависимость смачивания от деформации субстрата — все эти вопросы еш,е недостаточно изучены, хотя их значение для понимания механизма адгезии полимеров несомненно. [c.386]

Для данных значений угла смачивания 0 и кривизны зародыша на границе с жидкой или газообразной фазой переход от плоской к выпуклой поверхности твердого тела соответствует увеличению, а переход от плоской к вогнутой поверхности — уменьшению объема зародыша (рис. 37). Поэтому на основании выражения (XV. 51) (хотя оно здесь уже не является строгим) можно заключить, что переход от плоской к выпуклой поверхности приводит к увеличению, а переход от плоской к вогнутой поверхности — к уменьшению работы гетерогенного образования новой фазы. [c.341]

Уже в результате однократного кристаллизационного соосаждения иногда удается достичь весьма заметного эффекта разделения. Однако в большинстве случаев эффект разделения бывает существенно занижен из-за включений маточного раствора в трещины и поры образующихся кристаллов, смачивания поверхности кристаллов маточным раствором, содержащим нежелательную примесь, и т. д. Степень загрязнения кристаллов примесью в принципе можно уменьшить путем предварительной очистки исходного раствора, промывкой продукта или последующей его перекристаллизацией. Промывка кристаллического продукта свежим растворителем (иногда для этой цели применяется насыщенный раствор кристаллизуемого вещества) не всегда дает хорошие результаты. Так, например, маточный раствор, включенный в кристалл твердой фазы, в целом не может быть удален пз них промывкой для его удаления требуется перекристаллизация выделенной твердой фазы. Многократное повторение процесса кристаллизации позволяет, хотя в большинстве случаев и с небольшим выходом, достичь требуемой степени чистоты интересующего продукта. При многократной перекристаллизации происходит очистка основного вещества от примесей, попадающих в кристаллы как за счет гомогенного, так и за счет гетерогенного соосаждения. Существует несколько вариантов многократной перекристаллизации (например, с возвратом и без возврата в цикл маточных растворов). Одним из таких вариантов является метод фракционированной (дробной) кристаллизации. Суть этого метода схематично представлена на рис. 39. [c.112]

Рассмотрим теперь влияние смачивания на фазовый переход жидкость—пар (кипение). Для начала кипения необходим, как правило, более или менее значительный перегрев жидкости выше температуры кипения. Перегрев требуется потому, что при возникновении пузырьков пара образуется новая поверхность раздела фаз пар — жидкость (при гомогенном образовании зародышей), а при гетерогенном образовании зародышей возникает также поверхность раздела фаз твердое тело — пар. Поверхность раздела фаз твердое тело — жидкость при кипении уменьшается. По этой причине влияние смачивания на кипение диаметрально противоположно его влиянию на конденсацию. Именно кипение значительно облегчается при плохом смачивании стенок нагревательного аппарата. Работа образования пузырька критического размера (способного к дальнейшему росту) прямо пропорциональна произведению (1 + os Во) (2 — os Во) [348]. Соответственно при плохом смачивании кипение может начаться при значительно меньшем перегреве, чем при хорошем смачивании. [c.214]

Математическое описание гетерогенного зародышеобразования пока разработано крайне слабо. Зачастую оно относится к фазо-образованию в пересыщенных парах, а не в растворах. Правда, специфические для конденсации паров явления иногда используют для объяснения сущности гетерогенного образования зародышей в растворах. Например, для объяснения снижения работы зародышеобразования при переносе центра кристаллизации из объема на поверхность используются представления о зависимости удельной энергии на границе раздела от природы соприкасающихся фаз [2, 26]. По сути дела речь идет о явлении смачиваемости. Для случая зародышеобразования в растворах такое представление не совсем приемлемо, потому что ни краевых углов смачивания, ни самой картины смачивания мы здесь не наблюдаем. [c.55]

Для гетерогенных систем характерно наличие между образующими их фазами поверхностей раздела, которые оказывают большое влияние на поведение всей системы в целом. Многие из этих систем имеют большое значение в технике. Образование эмульсий, явления адгезии, смачивания и растекания, пенообразование, моющее действие, адсорбционные эффекты и ряд других явлений обусловлены процессами, происходящими на поверхностях раздела в результате молекулярных взаимодействий. [c.7]

Как уже упоминалось, различные участки поверхности пористых сред обладают неодинаковой смачиваемостью. В условиях гетерогенной смачиваемости уравнение (VI. 11) можно применять для расчета осредненных относительных углов смачивания [c.176]

Смачивание основного металла расплавленным припоем создает условия для развития растворно-диффузионных процессов по границе взаимодействия. Поскольку в контакте основной металл — припой реакции идут в гетерогенной среде между металлами, находящимися в различных агрегатных-состояниях, то развитие их связано не только с химическими превращениями, но и с переносом веществ из глубины фаз к поверхности, а также с удалением продуктов взаимодействия из зоны реакции. Кинетика этих реакций связана с диффузией. Скорость процесса взаимодействия между основным металлом и расплавленным припоем зависит от интенсивности переноса входящих в их состав компонентов в зону спая, скоростей взаимодействия и удаления продуктов взаимодействия. Время формирования спая определяется минимальной скоростью указанных стадий процесса. [c.23]

Смачивание гетерогенных поверхностей. Для описания смачивания гетерогенных поверхностей, например содержащих участки с функщ1ональностями двух [c.222]

Уравнение (5.4) достаточно хорошо описывает смачивание гетерогенных поверхностей с характеристическим размером кластеров порядка микрон [238-240]. Израелашвили и Ги предложили другой способ, который лучше подходит для описания смачивания смешанных поверхностей, содержащих гетерогенные участки с размерами, приближающимися к размерам молекул [241) [c.223]

Количественные соотношения для гетерогенной конденсации получают подобным же образом. При этом используют представления о смачивании инородной поверхности ядер конденсации (вследствие громоздкости вывода этих соотношений, он здесь не приводится). Получаемые соотношения позволяют утверждать, что и при гетерогенной кон,п,енсации энергия Гиббса образования зародыша равна одной трети от иоверхностной энергии. Процессы адгезии и смачивания (взаимодействия между новой фазой и инородной поверхностью) снижают энергию образования зародышей, и чем сильнее адгезия и смачивание, тем меньше необходимое пересыщение для конденсацин. Работа гетерогенного зародыше образования из пересыщенного пара во столько раз меньше гомо генного, во сколько объем зародыша — капли на поверхности ядра кондеисации меньи1е объема сферы такой же кривизны. [c.102]

Приведенные уравнения и выводы относятся к гомогенному зарождению кристаллов. При наличии поверхности раздела фаз в виде стенок сосуда, охлаждающих элементов, взвешенных твердых частиц и т. п. процесс (гетерогенный) образования зародышей облегчается. Это явление объясняется понижением энергетического барьера АФмакс результате адсорбции молекул исходной фазы на указанных поверхностях раздела. В данном случае АФмакс = = фАФмакс, где О < ф < 1. Величина ф зависит от сродства свойств межфазной поверхности и кристаллической фазы. В случае расплавов величина ф зависит от угла смачивания межфазной поверхности В, стремясь к нулю при 6 — О и к единице при 0 —> -> 180°. [c.685]

При проверке уравнения Юнга, как и при проверке уравнения Гиббса (см. разд. П-6), возникает еще один довольно общий вопрос в какой мере сохраняется смысл величин уву и у ь в реальных системах Если, например, вертикальная составляющая yL, равная уь51п0, приводит к значительному микроскопическому нарушению твердого тела, то поверхностные свойства последнего в области трехфазной границы не должны быть такими же, как на остальной поверхности. Опять же большинство твердых тел обладает гетерогенными поверхностями (см. разд. У-4Б), для которых смысл величин увт и узь не вполне ясен. Термодинамически данный вопрос можно решить двумя способами сравнивая теплоты смачивания с величинами, рассчитанными нз температурной зависимости краевого угла, либо сравнивая наблюдаемое влияние растворенного поверхностно-активного вещества на краевой угол с эффектом, рассчитанным по результатам независимых адсорбционных измерений на всех трех поверхностях раздела. [c.287]

Применительно к глинам, глинистым минералам и другим высокодисперсным системам теория лиофильности, разработанная А, В. Думанским, нашла свое дальнейшее развитие в работах отделов Института коллоидной химии и химии воды им. А. В. Думанского АН УССР 12—22]. В них дана количественная оценка лиофильности твердых поверхностей по величинам теплот смачивания, структурносорбционным характеристикам, диэлектрическим показателям, электрической спектроскопии и другим физическим и физико-химическим параметрам. Взгляды А. В. Думанского широко используются при изучении вопросов получения сорбентов, катализаторов, наполнителей, пластификаторов, полиэлектролитов, гетерогенных систем, металлополимеров, сахаристых веществ, кондиционированной воды, ионообменных смол, гранулированных ионитов, коллоидных растворов, структурированных неньютоновских жидкостей и различного рода материалов на их основе, а также при создании теории сорбционных и ионообменных процессов как в живой, так и неживой природе. [c.222]

Определение величины поверхности необходимо при всех количественных исследованиях скоростей гетерогенных процессов. Поверхность между двумя несмешивающимися жидкими фазами обычно может быть точно определена на основании простых геометрических соображений, тогда как определение величины поверхности твердых веществ часто оказывается затруднительным из-за ее сложной формы. Для определения величины поверхности твердых тел применяется целый ряд методов, в том числе два метода с применением радиоактивных индикаторов. Один из этих методов, называемый методом поверхностного обмена, основан на гетерогенной реакции обмена между ионами, находящимися на поверхности твердого вещества, и ионами в растворе (см. гл. 1). Другой метод, а именно метод эманирования, основан на выделении радиоактивных атомов инертного газа через поверхность твердого вещества (см. гл. IX). Обзор исследований, посвященных этим методам, приведен в статьях Цименса (24, 214]. Здесь не будет дано описания других методов, не основанных на применении радиоактивности (измерения с помощью микроскопа, использования явлений адсорбции газов, адсорбции красителей, поляризации электродов, определения скорости растворения, проницаемости, теплоты смачивания, оптической интерференции, диффракции рентгеновских лучей, теплопроводности), обзор которых был сделан Брунауэром [В82]. [c.254]

Поскольку абсорбция—процесс гетерогенный, степень поглощения окислов азота зависит от поверхности контакта между газом и кислотой. На скорость процесса абсорбции окислов азота ep oй кислотой оказывают влияние оба пограничных диффузионных сопротивления. Массопередачу через газовую фазу можно интенсиф щировать пов 1шением линейной скорости газа, массопередачу через жидкую фазу—увеличением плотности орошения башни. Большое влияние на протекание процесса абсорбции оказывает хорошее, полное смачивание насадки башен и равно-мерноэ распределение орошающей жидкости по сечению башни. [c.122]

На основании экспериментальных данных и учета теоретических предпосылок по смачиваемости разработана и осуществлена технология наплавки, обеспечивающая надежное сплавление кремния и бора со сталью и чугуном. Особенностью является использование поверхностно-активных веществ, способствующих лучшему смачиванию реагирующих компонентов [5]. Указанная технология позволила успешно наплавить даже карбид бора, армирование которым рабочих поверхностей без подслоя представляет исключительную трудность, и подобные эксперименты в литературе до сих пор не описаны. На рис. 3 (см. вклейку) показаны наплавленные слои, образованные карбидами кремния и бора. Как видно, в их структуре имеются четкие гетерогенные фазы с матрично-армированным строением. Светлая и темная составляющие образуют цементирующую матрицу, подобную пчелиным сотам, в которые вкреплены эвтектика и карбиды. [c.128]

Смачивание и возникновение флотационных сил оказывают также большое влияние на скорость гетерогенных реакций на границе твердое тело — жидкость, сопровождающихся выделением газов (продуктов химической реакции). Например, при взаимодействии кальцита СаСОз с водными растворами сильных кислот на грани кристалла выделяются пузырьки СОг. Благодаря гидрофильности кальцита краевой угол смачивания очень мал поэтому пузырьки не прилипают к поверхности кристалла и легко отделяются от нее. При растворении в воде поверхностно-активных веществ (жирных кислот) смачивание ухудшается, краевой угол растет и возникает флотационная сила, под действием которой пузырьки углекислого газа прилипают к поверхности кальцита. Прилипание затрудняет дальнейшее растворение кальцита — происходит так называемое флотационное пассивирование [343]. Аналогичные эффекты играют большую роль при электролизе и коррозии. В подобных процессах весьма часто на характер смачивания сильное влияние оказывают электрокапиллярные явления. Например, на катодной поляризации основан способ обезжиривания металлов (см. III. 6). [c.210]

До сих пор мы рассматривали смачивание идеально гладкой однородной поверхности твердого тела. Реальная же поверхность твердого тела бывает шероховатой, пористой, гетерогенной. Величина краевого угла на таких поверхностях отличается от значения, даваемого правилом (2.2). Рассмотрим шероховатую поверхность. Введем фактор шероховатости 7, представляющий собой отношение истинной поверхности твердого тела к видимой. Увеличение истинной поверхности по сравнению с видимой во столько же раз увеличивает поверхностную энергию. Поэтому в соответствующих расчетах нужно заменить о. гг на усТтг и Отж на усг ж- В результате для краевого угла на шероховатой поверхности 0щ вместо равенства (2.2) получим [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология