Адгезия твёрдых тел

Работа адгезии между твёрдым телом и жидкостью. Краевой угол. В то время как надёжных методов определения поверхностного натяжения твёрдых тел на границе с воздухом и жидкостями до сих пор не найдено, работа адгезии твёр- [c.236]

Поверхностное натяжение металлов. Точное измерение поверхностного натяжения металлов сопряжено с большими трудностями, связанными в основном с двумя обстоятельствами во-первых, металлы легко вступают в соединение с газами с образованием продуктов, покрывающих поверхность металла сплошным слоем, имеющим значительно меньшее поверхностное натяжение, чем чистый металл во-вторых, когезия в металлах настолько высока, а адгезия к другим твёрдым телам сравнительно настолько мала, что краевой угол, образуемый металлами с другими твёрдыми телами, нередко слишком велик, чтобы можно было пользоваться обычными методами измерений. [c.217]

А) при полировке и механической обработке становятся двояко-преломляющими Многие другие вещества обнаруживают аналогичные изменения свойств поверхности. Не подлежит сомнению, что часть кинетической энергии тела, трущегося о твёрдую поверхность, передаётся этой поверхности в результате местных актов адгезии в точках контакта и что напряжения, созданные таким путём в поверхностных слоях, достаточны для глубокого разрушения структуры и перегруппировки атомов и молекул в менее упорядоченную структуру обладающую большей потенциальной энергией, чем упорядоченная кристаллическая структура. В результате этого некоторая [c.228]

Уравнение Дюпре (2), приведённое в гл. I, применимо и к адгезии между твёрдым телом и жидкостью [c.236]

Уравнение (3) показывает, что величина краевого угла определяется соотношением между адгезией жидкости к твёрдому телу и когезией самой жидкости, так как последняя равна 2у,.,г. Если краевой угол равен ну.хю, то Ш = 2-[ кг, т, е. адгезия между твёрдым телом и жидкостью равна когезии последней краевой угол будет равен нулю и в том случае, когда адгезия к твёрдому телу превышает когезию самой жидкости. Краевой угол, равный 90°, означает, что адгезия между твёрдым телом и жидкостью вдвое меньше её когезии, а краевой угол в 180° означал бы полное отсутствие адгезии. Поскольку, однако, некоторая адгезия всегда существует, краевой угол 180° невозможен. [c.237]

ЖИДКОСТЬЮ и твёрдой поверхностью становится более плотным, работа адгезии повышается, и краевой угол при оттекании оказывается меньше. Эта плёнка может состоять просто из слоя воздуха и тогда её удаление можно рассматривать как впитывание жиДкости в твёрдую поверхность или сорбцию . Она может быть образована каким-либо жирным веществом, чрезвычайно легко осаждающимся на твёрдых поверхностях из атмосферного воздуха тогда кратковременное соприкосновение с жидкостью способно удалить её либо путём растворения, либо путём замещения молекулами такой жидкости, как вода, которая сильнее притягивается к большинству твёрдых поверхностей, чем жирные вещества. Плёнка, о которой идёт речь, не обязательно должна быть толще мономолекулярной и может даже не достигать плотной упаковки (см. 9 и Дополнение). [c.241]

Краевые углы и ориентация молекул на твёрдых поверхностях. Подобно тому как величина работы адгезии между двумя жидкостями (гл. IV. 2) позволяет судить об ориентации молекул органической жидкости на границе с водой, так и величина ТГ, , вычисляемая по уравнению (3) из краевого угла, может служить показателем ориентации поверхностных молекул твёрдого тела. Здесь задача упрощается в том отношении, что поверхностные молекулы твёрдого тела не находятся в постоянном движении с изменением ориентации, как молекулы жидкости. С другой стороны проникновение жидкости в поверхностные слои твёрдого тела может приводить к искажению результатов, которого нельзя ожидать при соприкосновении двух жидкостей кроме того, некоторые твёрдые поверхности могут труднее поддаваться очистке. В практике автора это последнее затруднение оказалось неожиданно легко преодолимым. [c.247]

Адгезия частиц порошков к твёрдым стенкам обнаруживает тесный параллелизм с их взаимной адгезией. Она исследовалась двумя методами. В первом методе порошок с частицами разных размеров оседает в закрытой трубке на кварцевую пластинку затем трубка переворачивается, так что частицы стремятся падать с пластинки, после чего пластинка наблюдается в микроскоп. Число оставшихся на пластинке частиц принимается за меру адгезии ( число адгезии ). Размеры частиц влияют в двух противоположных направлениях если они весьма малы, то оторвать их стремится броуновское движение если они велики, то опять-таки их обрыв под действием веса более вероятен, чем для частиц умеренных размеров. Лучше всего прилипают частицы диаметром около 2—3 fi. В другом методе частицы оседают на горизонтальную пластинку на дне вертикальной трубки затем трубка вместе с пластинкой постепенно наклоняется, причём наблюдается угол наклона,, при котором частицы начинают скатываться . Это, в сущности, является измерением угла трения порошка. [c.267]

Работа адгсз ш жид остей не может быть измерена непосредстве но и должна подсчитываться из уравнения (2). Работа адгезии между твёрдым телом, и жидкостью может вычисляться из значений краевых углов (см. гл. V). [c.20]

Молекулярные силы, обусловливающие явления капиллярности, тождественны с силами, вызывающими как явления адгезии и когезии, так и химическое взаимодейс вие и растворение. В большинстве случаев силы молекулярного притяжения в жидкостях принадлежат к типу ван-дер-ваальсовых сил на них, однако, нередко налагаются чисто электростатические силы притяжения и отталкивания — в особенности в тех случаях, когда в молекулах присутствуют электролитически диссоциированные группы. В случае твёрдых поверхностей, как природа, так и величина когезионных сил определяются главным образом силами типа ковалентной связи. Величина и распределение всех этих сил вокруг молекул зависят не только от формы молекул, но также и от природы и расположения различных химических групп в молекулах. И поскольку выражение форма молекул является лишь удобным условным термином для передачи, например, понятия контура поля сил отталкивания, связанных с атомами, образующими молекулы, то в конечном итоге в законченной теории химических свойств поверхности следует учитывать все виды силовых полей вокруг молекул. В настоящее время структурная тсория органической химии является источником ценных сведений по этому вопросу, так ка с можно считать установленным, что структурные фо мулы, вошедшие в употребление в течение последних рёх четвертей столетия, определяют с большой точностью не только химические свойства, но и истинную форму и механические свойства молекул. Явления, рассматриваемые в следующей главе, особенно ясно показывают связь м жду некоторыми капиллярными свойствами и химическим строением. [c.30]

Если пренебречь тепловым движением молекул плёнки, которое можно не учитывать, когда они сжаты тангенциальной адгезией в крупные плотные острова, можно утверждать, что сопротивление сжатию должно впервые появляться при площади, соответствующей толщине слоя в одну молекулу. Если бы на поверхности вместо молекул плавали пробки, то сопротивления сжатию, очевидно, нельзя бы.ю бы ожидать до того момента, пока пробки не были бы сжаты до соприкосновения друг с другом. Таким образом, заключение Рэлея о том, что появление сопротивления сжатию в опытах Покельс при определённой плоадди означает образование мономолекулярного слоя, равносильно признанию за молекулами сройств плавающих твёрдых тел малых размеров. [c.36]

Указание на неполноту ориентации на рассматриваемых поверхностях раздела жидкость — жидкость можно почерпнуть из сопоставления значений адгезии жидких кислот и спиртов (таблица VII) с соответствующими значениями для твёрдых представителей тех же рядов (гл. V, 6). При образовании свежей твёрдой поверхности путём разрезания слоёв ыс. гегсул адгезия достигает 120 эрг1см при этом можно почти с полной уверенностью считать, что гидрофильные группы ОН или СООН заполняют лишь незначительную часть поверхности по всей вероятности, на каждую гидрофильную группу приходится, по меньшей меге, дюжина групп СНд. В то же время адгезия жидких кислот и спиртов к воде примерно на 25% ниже, чем даже для такой частично заполненной гидрофильными группами [c.206]

Ограниченность подрижности молекул в твёрдых телах. Основное различие между жидкостями и твёрдыми телами заключается в том, чго частицы жидкостей способны легко перемещаться на большие расстояния, в то время, как в твердых телах они практически закреплены в определённых положениях. Влияние такой ограниченной подвижности на свойства поверхностей имеет двоякий характер. Во-первых, в твёрдых телах практически отсутствуют или во всяком случае гораздо слабее выражены те свойства жидких поверхностей, которые обусловлены свободным движением частиц. Так, твёрдые поверхности, как правило, не сокращаются самопроизвольно. Кроме того, как будет показано в гл. VI, жидкости не растекаются и не образуют поверхностных плёнок на твёрдых поверхностях, даже если адгезия жидкости к твёрдой поверхности достаточно велика для сообщения ул<е образовавше йся плёнке большой устойчивости. [c.224]

Приведённое уравнение имеет более чем столетнюю давность оно было предложено Янгом (без доказательства) и затем Дюпре оно может также быть выведено из теории капиллярности Лапласа и вообще из любой теории когезионных сил, так как оно может быть получено из чисто энергетических соображений. До последних лет ему уделялось мало внимания, что заслуживает сожаления, так как смысл краевого угла становится гораздо яснее при введении понятия работы адгезии и исключении не поддающихся измерению поверхностных натяжений на границах твёрдого тела. В настоящее время большинство авторов выражает свои результаты через работу адгезии или тесно связанные с нею величины. [c.237]

Смысл термина смачиваемость твёрдого тела жидкостью неоднократно подвергался ди скуссии хотя этому понятию можно дать различные условные определения. Целесообразнее всего, повидимому, определять степень смачиваемости по краевому уг-лу и, следовательно, по отношению между адгезией жидкости к твёрдому телу и когезией самой жидкости. В этой книге полным смачиванием называется случай, когда краевой угол равен нулю, и неполным, когда он имеет конечное значение. Поскольку между всяким твёрдым телом и жидкостью существует некоторая адгезия, полного несмачивания (0 = 180°) не может быть. Многие авторы, однако, называют такие тела, как парафин, на которых вода образует краевой угол, превышающий 90°, несмачивающимися ею. Это может представлять некоторое удобство при описании макроскопического вида поверхности жидкости на твёрдом теле или при выяснении вопроса о возможности проникновения жидкости в его капилляры но поскольку в адгезии не происходит никаких качественных изменений при переходе краевого угла через 90°, мы не будем пользоваться этим термином. [c.238]

Другое объяснение гистерезиса заключается в том, что работа адгезии между твёрдым телом и жидкостью имеет д-личные значения для сухой поверхности и смачнвасдцейся даже в течение весьма короткого времени. В том или ином виде этого взгл, да придерживается большинство авторов. [c.240]

На основании имеющихся данных можно заключить, что чем чище поверхность, тем меньше гистерезис смачивания. Весьма возможно, что большой краевой угол натекания (слабая адгезия между жидкостью и твёрдым телом) обусловливается присутствием плёнки, препятствующей плотному прилиданью жидкости к твёрдой поверхности после соприкосновения с жидкостью эта плёнка полностью или частично удаляется, в результате чего соприкосновение между [c.240]

Приближённые значения некоторых краевых углов. Вода и большинство органических жидкостей образуют краевой угол, равный нулю на чистом стекле и кварце, а также на чистых металлических поверхностях. Слабые растворы некоторых органических оснований с четверными азотосодержащими группами на конце длинной углеводородной цепи образуют на стекле весьма значительные краевые углы, так как растворённое вещество адсорбируется на стекле с ориентацией цепей наружу. Наибольшим краевым углом, образуемым водой на твёрдых телах, является, повидимому, её краевой угол на парафине (105°). Из уравнения (3) следует, что это значение соответствует работе адгезии между водой и парафином, равной 54 эрг1см что удовлетворительно согласуется с работой адгезии между высокомолекулярным жидким парафином и водой (48 эрг/см гл. IV, 2). Значение в 105° для чистой поверхности воды показывает, что твёрдая поверхность состоит из групп СНд и i Hg, причем, если имеются и другие группы, то лишь такие, адгезия которых к воде не превышает адгезии этих двух групп. [c.246]

Алам и Джессоп обнаружили, что высокомолекулярные кислоты и спирты, закристаллизованные в соприкосновении с воздухом, дают краевой угол воды около 100°, а. е. почти такой же большой, как и для воды на парафине (105°). Однако, при разрезании твёрдых образцов, краевые углы на срезах оказываются весьма непостоянными, в некоторых случаях достигая 100°, а в других не превышая 50°, что соответствует адгезии к воде около 120 apzj M , т. е. более, чем удвоенной по сржнению с адгезией на чистой углеводородной поверхности. Совершенно очевидно, что на срезах в отдельных случаях обнажается некоторое количество гидрофильных групп, а в других случаях только углеводородные части молекул. [c.247]

Иодистое соединение с длинной цепью дало на срезе такой же краевой угол, как и на естественной кристаллической поверхности, что вполне согласуется с гидрофобностью галоидозамещённых органических соединений. То же самое, как и следовало ожидать, обнаружено для твёрдого парафина. Путём кристаллизации кислот на поверхности воды была сделана попытка получить поверхность, в которой все гидрофильные группы были бы обращены наружу. Эта попытка не увенчалась успехом, очевидно, вследствие того, что при снятии затвердевшего образца с поверхности воды ближайший к ней слой с обращёнными вниз гидрофильными группами остался не на образце, а на воде, так как адгезия между карбоксильными концами молекул и водой, естественно, гораздо сильнее, чем между углеводородными концами и следующим слоем кристалла. Если бы всё же оказалось возможным сохранить этот крайний слой на кристалле, так, чтобы его поверхность целиком состояла из карбоксилов, то на такой поверхности следовало бы ожидать краевого угла, равного нулю. [c.248]

Объём осадка, естественно, зависит от плотности, размеров и формы твёрдых частиц, но оказывается также, что он явно зависит и от адгезии между ними. Если она велика, так что частицам трудно скользить друг по другу, они образуют осадок гораздо большего объёма, чем при малой адгезии, т. е. как бы при лучшей смазке между частицами. На лёгкость скольжения частиц друг по другу влияют самые незначительные изменения в состоянии поверхности порошка. Одним из примеро является смазка частиц нерастворимого в воде порошка в результате адсорбции на его поверхности какого-либо длинноцепочечного соединения в виде мономолекулярного слоя. По данным Гаркинса и Ганса адсорбция мономолекулярного слоя олеиновой кислоты на сухой двуокиси титана в обезвоженном бензоле вызывает уменьшение объёма осадка в три раза по сравнению с объёмом осадка того же порошка при чистой поверхности. Частицы смазываются, скользят друг по другу и укладываются плотнее. Но если на поверхности порошка присутствует небольшое количе- [c.265]

Работы адгезии между каждой из жидкостей и твёрдым телом, Wat и W T определяются уравнением Дюпрэ [c.249]

Оценка работы адгезии при краевом угле, равном нулю. Бартелл и Остергоф показали, что работа адгезии между жидкостью и твёрдым телом может быть найдена даже в том случае, когда краевой угол равен нулю, и уравнение (3) не может быть применено непосредственно. Для этого нужно только подобрать вторую жидкость, дающую конечный краевой угол на той же твёрдой поверхности на границе как с воздухом, так и с первой жидкостью. Если обозначить вторую жидкость индексом В, то W r находится из урав- [c.249]

Вытеснение жидкости с твёрдой поверхности другой жидкостью. Жидкость способна вытесняться с поверхности твёрдого порошка другой жидкостью, если краевой угол последней (при наличии первой) острый. Эго обусловлено тем, что порошок можно рассматривать, как совокупность коротких капилляров если краевой угол жидкости А (Одв) острый, то мениск между двумя жидкостями вогнут со стороны жидкости в и стремится двигаться в сторону В благодаря разности гидростатических давлений, созданной кривизной поверхности. Условие того, чтобы краевой угол был острым, вытекает из уравнения (9) оно заключается не в том, чтобы адгезия Wat превышала Wbt, а в том, чтобы величина Wat — Тд превышала Wbt— IB- Эти величины— разности между работой адгезии и поверхностным натяжением жидкости— были названы Фрейндлихом адгезионными натяжениями жидкостей на твёрдом теле. Согласно уравнению (3), адгезионное натяжение равно также y os %А у где — краевой угол жидкости А на твёрдом теле Т на границе с воздухом. Для вытеснения жидкости В жидкостью А необходимо чтобы адгезионное натяжение А было больше, чем В. Бартелл и Остергоф пользовались этими адгезионными натяжениями для построения схем энергетических уровней различных комбинаций твёрдых тел и жидкостей и решения вопроса о том, когда и как должно происходить вытеснение. [c.250]

Во многих случаях требуется хорошее смачивание. Антипара-зитные жидкости для крупного рогатого скота, овец и других животных, жидкости для опрыскивания растений, и вообще всякие дезинфицирующие и антипаразитные жидкости должны равномерно распределяться на поверхности листьев, животных и на прочих поверхностях 1. Поскольку многие из этих поверхностей являются жирнымк и вообще гидрофобными, т. е. вода образует на них большой краевой угол, их смачивание может быть достигнуто только добавлением к этим жидкостям каких-либо смачивающих веществ, уменьшающих краевой угол воды на этих поверхностях. В большинстве случаев в качестве таких добавок применяются растворимые вещества, повышающие адгезию к твёрдой поверхности и одновременно понижающие поверхностное натяжение жидкости на границе с воздухом, т. е., согласно уравнению (3), понижающие краевой угол двумя путями. [c.262]

Бартелл и Хершбергер изучали реологические характеристики пластичного потока паст, приготовленных из окиси цинка, сернистого цинка и угольного порошка с различными органическими жидкостями, адгезионные натяжения которых на границе этих твёрдых поверхностей были приближённо известны. Как правило, наблюдалась в высшей степени закономерная связь между значениями адгезии и постоянными пластичного потока для паст с жидкостями, плохо смачивавшими порошок, предельное напряжение сдвига было [c.266]

Эта простая и привлекательная теория, однако, недостаточна для объяснения всех фактов, точно так же, как и теория ориентированного клина недостаточна для описания поведения растворимых эмульгаторов. На устойчивость оказывают большое влияние и другие факторы, в особенности боковая адгезия между частицами. Так, Мур нашёл, что сильно прокалённая сажа не эмульгирует керосина в воде, возможно, вследствие недостаточной адгезии между твёрдыми частицами. Бриггз же обнаружил, что адгезия между твёрдыми частицами, когда она приводит к флоккуляции, может оказаться чрезмерной в то время, как добавление слабых флоккуляторов (солей) к водной фазе повышает устойчивость эмульсий, введение более сильнодействующих флоккулято, 03 вызывает образование комьев и портит эмульсию, хотя твёрдые частицы и стремятся на поверхность раздела. [c.272]

Эти условия растекания были сформулированы Дюпрэ и Гарди Величину TfB—Тд—" ав или Wab — 2-(а Гаркинс назвал коэффициентом растекания жидкости А по В. Поскольку W s выражает работу адгезии Л к fi, а 2 4 — работу когезии А, условие растекания заключается просто в том, чтобы адгезия между ниж11ей жидкостью и верхней превышала когезию последней. В случае твёрдого тела, по уравнению (3) (гл. V), коэффициент растекания принимает вид ( os 64 — 1), где краевой угол обычно является углом натекания. [c.275]

Обнаружить существование этих спаянных перешейков по нормальному усилию отрыва чрезвычайно трудно. Даже при самой Тщательной пригонке, сухие поверхности твёрдых тел обычно не слипаются в присутствии же небольшого количества влаги они могут слипаться довольно прочно. Так, по наблюдениям Баджетт , чрезвычайно точные плоские калибры в сухом виде разъединяются под действием собственного веса, а при влажных поверхностях требуют для этого усилия около 6 кг1смК Причина крайней незначительности силы, преодолевающей адгезию между двумя твёрдыми поверхно- [c.290]

Измерение краевых углов. Гистерезис. Лэнгмюр высказал предположение, что гистерезис краевых углов, в особенности воды, обусловлен присутствием- поверхностного слоя молекул, с гидрофильным и гидрофобным концами, переворачивающихся при оттекании воды. В нормальных условиях такие молекулы (капример, жирных кислот) должны ориентироваться своими полярными концами к твёрдому телу таким образом, поверхность, на которую жидкость натекает, является гидрофобной. Если при оттекании жидкости эти слои переориентируются (что было бы вполне естественно, так как оттекающая вода притягивает их полярные группы), то оголяемая поверхность становится более гилрофильгой, чем смоченная, так что краевой угол оттекания должен быть меньше. Гистерезис краевых углов воды на стекле или кварце действительно, повидимому, весьма мал, если не отсутствует вовсе, когда поверхность соверщенно свободна от следов жира он невелик также для углеводородных жидкостей, для которых работа адгезии почти одинакова на углеводородной и полярной поверхностях. [c.522]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология