Фаза и межфазный слой

Используя факт ориентации молекул некоторых веществ, можно найти значение толщины слоя, определяющего поверхностное натяжение. Так как а для всех веществ, имеющих парафиновую цепочку, независимо от их полярности равно а парафинов, то межфазное натяжение определяет только та часть ориентированной молекулы, которая непосредственно граничит с другой фазой. Толщину слоя, определяющего поверхностное натяжение, можно считать равной длине углеводородной цепи в два-три углеродных атома. Например, у диметилформамида, уксусного ангидрида, ацетонитрила, в которых ориентируется лишь метильная или этильная группы, значение о выше, чем у соединений, содержащих более длинную парафиновую цепочку, однако ниже, чем следовало бы иметь по уравнению (13). Таким образом, хотя алкильная группа их и ориентирована в газовую фазу, полярная группа оказывает влияние на поверхностное натяжение. [c.434]

Другая причина возникновения межфазных скачков потенциала связана, как отмечалось выше, с взаимным наложением уже существующих на открытых фазах дипольных слоев и с их модификацией. Так, если незаряженный металл привести в контакт с раствором, то поверхностный потенциал на границе металл — раствор обязательно будет равен поверхностному потенциалу [c.28]

Нефтяные дисперсные системы являются гетерогенными системами с высокоразвитыми поверхностями раздела фаз. В этой связи особое внимание при изучении нефтяных дисперсных систем уделяется поверхностным явлениям, в частности исследованию их структурно-механических свойств, обусловленных поведением компонентов нефтяных дисперсных систем на границе раздела фаз. С достаточной вероятностью предполагается, что ключевым вопросом в этих случаях является рассмотрение процессов сорбции-десорбции на межфазных поверхностях. С формированием межфазных слоев можно связать изменение качественных коллоидно-химических характеристик многих нефтяных сырьевых композиций, промежуточных и конечных товарных нефтепродуктов. [c.40]

В лиофильных дисперсных системах межфазный слой характеризуется малым увеличением плотности свободной энергии и не имеет четкой границы. Разность /а—/э очень мала, энергетический барьер в этом случае почти отсутствует и Оар =акр. Поэтому под действием, напрпмер, теплового движения лиофильные дисперсные системы могут самопроизвольно диспергироваться, образуя термодинамически устойчивые дисперсные растворы. Свободная энергия системы при этом уменьшается, т. е. в процессе диспергирования происходит увеличение энтропии, что способствует уменьшению энергии dQ, поскольку система приходит к более вероятному равномерному распределению дисперсной фазы в дисперсионной среде, т. е. [c.67]

Межфазный слой, как реальный объект, состоит из элементов структуры дисперсной фазы и характеризуется высотой Н. [c.67]

Основные уравнения. К описанию движущегося слоя полностью применима схема двухфазного потока, рассмотренная в разделе VII.7. Пассивной фазой является поток газа, а активной — газ, находящийся в порах твердых частиц и сорбированный на активной поверхности. Соответственно, эффективная константа скорости межфазной диффузии равна коэффициенту массопередачи р, умноженному на внешнюю поверхность единицы объема твердых частиц Он. Гидродинамический режим обеих фаз близок к идеальному вытеснению. Если адсорбция на поверхности твердых частиц следует закону Генри, уравнения баланса вещества в пассивной и активной фазах движущегося слоя записываются в виде [c.318]

Коллоидно-химические исследования модельных коррозионных сред позволили связать это влияние со свойствами межфазных слоев на границе углеводород—вода. Было показано (40], что на границе водной фазы с ароматическим углеводородом не образуется высоковязкой пленки и в результате механического или самопроизвольного эмульгирования в зоне контакта двух жидких фаз возникает микроэмульсия с развитой поверхностью, на которой адсорбируется большое количество введенного ингибитора, [c.95]

Фаза и межфазный слой [c.67]

Положение экстремума высоты межфазного слоя (ближе или дальше к оси ординат, большая или меньшая ее глубина, минимальный или. максимальный экстремум) зависит от соотношения скоростей реакций формирования и разрушения элементов структуры дисперсной фазы. [c.70]

Формирование сольватных слоев определенной толщины и строения вокруг надмолекулярных структур оказывает существенное влияние на структурно-механические свойства нефтяных дисперсных систем. Термодинамическое обоснование их формирования было дано Гиббсом [124], допустившим, что переходный слой (межфазная граница) имеет определенную толщину и термодинамические параметры, промежуточные между значениями параметров сосуществующих фаз. Межфазная граница становится неустойчивой при натяжении порядка 10" дин/см. Для нефтяных систем неустойчивость межфазной границы структурных единиц возрастает из-за воздействия следующих факторов. [c.31]

Обогащение межфазного слоя низкомолекулярным компонентом происходит из-за влияния искривления граничной поверхности раздела фаз [125]. [c.32]

В идеальных лиофобных дисперсных системах межфазный слой характеризуется большим увеличением плотности свободной энергии и четкой границей раздела фаз. В этом случае аар>Окр, где Окр — значение межфазного натяжения, при котором возможно образование термодинамически равновесной дисперсной системы, в которой в изолированных условиях отсутствует макроскопический перенос энергии. При этом в системе могут самопроизвольно идти только процессы, направленные в сторону уменьшения свободной энергии, а если межфазное натяжение Оар постоянно, то в сторону уменьшения площади 5ар. [c.67]

Поскольку внешней фазой сорванных твердых частиц в присутствии полимеров являются эластичные полимерные межфазные слои, то вокруг полимерного ядра наклеиваются парафиновые отложения с образованием сложных фигур. Данный подвижный комплекс непрерывно растет в объеме в потоке отрываемых отложений в виде легкоподвижной (парафино-полимерной) вязкой грязевой пробки, которая изменяет свою форму при прохождении через внутренние устройства трубопровода и частично наслаивается на твердые поверхности отложений. Прочность этих образований в начальный период незначительна, и они легко разрушаются до мелких частиц на решетках фильтров и в насосных агрегатах. Наличие микромолекул полимера на кристаллах парафинов предупреждает их повторное осаждение в виде отложений. [c.163]

Межфазный слой — проявляется в гетерогенных системах и представляет собой слой однородного или неоднородного вещества в газообразном, жидком или твердом состоянии, отделяющий одну фазу от другой. [c.317]

Межфазное поведений углеводородов, их смеси или нефти в многокомпонентных системах можно моделировать алканами. Для любого углеводорода существует свой алкановый эквивалент (а.э.), который показывает, что углеводород ведет себя в системе аналогично алкану с соответствующим числом углеводородных атомов. Число атомов углеводорода алкановой цепи, соответствующее а, принято называть алкановым углеводородным числом (а.ч.). Хотя алкановое число является характеристикой исследуемой системы в целом при определенных температурах, концентрации электролитов, структуре и концентрации сопутствующих ПАВ, оно может быть характеристикой самого ПАВ. Влияние различных параметров на а.ч. описывается эмпирическими корреляциями, основанными на исследованиях как индивидуальных, так и сложной смеси технических ПАВ. Введение электролитов в водный раствор суль-фанатов приводит к обогащению межфазного слоя ПАВ. Однако не всегда обеспечиваются условия для оптимального распределения их между водной и углеводородными фазами. Высокое сродство поверхностно-активных веществ к обеим граничащим фазам достигается добавлением в систему сопутствующих ПАВ, в качестве которых наиболее часто используют спирты [19, 20]. Наличие спиртов ведет к образованию более разрыхленной структуры межфазного слоя. Увеличение длины радикала спирта способствует повышению сродства системы к углеводородной фазе, что снижает оптимальную концентрацию электролита и увеличивает глубину минимума межфазного натяжения [19, 20]. Низшие спирты вызывают обратный эффект. Увеличение количества атомов углерода в боковой цепи сопутствующих ПАВ мало сказывается на изменении а. Например, трет-бутиловый и изопропиловый спирты оказывают такое же действие на систему вода-ПАВ-углеводород, как и этанол. [c.10]

К смачивающим пленкам относят пленки жидкостей, покрывающие поверхность конденсированного тела. В отличие от пенных и эмульсионных пленок они являются несимметричными одна их поверхность граничит с конденсированной фазой, а другая — с газообразной. Перекрывание переходных межфазных слоев приводит к возникновению в пленке расклинивающего давления П, равного по определению [1—3] разности между давлением на поверхности плоской пленки Р и давлением Ро в объемной жидкой фазе, из которой пленка получена и с которой она находится в состоянии равновесия [c.285]

Вопрос о строении стабилизирующего межфазного слоя очень сложен. Для коллоидного электролита полярная группа втягивается водной фазой, а неполярная часть обращена к неполярной фазе. На границе образуются как бы две поверхности раздела с различным поверхностным натяжением и Yb. Слой эмульгатора вокруг частицы мешает им слипаться. Если поверхностное натяжение между эмульгатором и маслом уа больше поверхностного натяжения Yb между эмульгатором и водой YB(Ya>Ya), то получается эмульсия м/в. Для масляной фазы с большим значением у вероятнее образование минимальной шарообразной поверхности по сравнению с водной фазой. Наоборот, если Ya[c.283]

Здесь не учитывается избыток свободной энергии в межфазном слое взаимодействующих фаз [c.24]

К физико-химической механике твердых тел примыкает соседняя область — физико-химическая механика жидкостей и газов. Она охватывает исследования молекулярно-поверхностных явлений, связанных с движениями в пограничных межфазных слоях, процессов диффузии и химических реакций в движущейся среде (проблемы химической гидро- и аэродинамики в более узком смысле). Сюда же следует отнести исследования процессов структурообразования в жидкостях и газах (образование взвешенных структурированных слоев в качестве фильтров при водоочистке или кипящих слоев при реакции твердых дисперсных фаз в виде взвешенных частичек). Эти вопросы уже непосредственно связаны с физико-химической механикой твердых материалов. [c.212]

Дисперсионная среда торфяных систем представляет собой сложный водный раствор органических и минеральных соединений, концентрация которых зависит от условий торфообразо-вания и соотношения твердой и жидкой фаз. Развитая поверхность конденсированных структур торфа и высокая их насыщенность функциональными группами обусловливает широкий спектр поверхностных явлений в межфазных слоях материала, предопределяющий в итоге специфику процессов связывания и переноса воды в торфе и продуктах его переработки. От состояния связанной воды во многом зависит выбор оптимальных технологических схем обезвоживания, сушки торфяного сырья, получения продуктов с заданными свойствами. [c.63]

Поверхность контакта фаз взвешенного слоя определяют методом, основанным на известной скорости химической реакции [70, 264, 278], который позволяет вычислить интегральную величину межфазной поверхности [278]. По данным ряда работ величина удельной (отнесенной к площади решетки) поверхности контакта фаз А (м /м ) в аппарате ПАВН в 2,2—5 раз выше, чем в случае обычных ситчатых решеток, а величина объемной (отнесенной к объе слоя) поверхности контакта фаз а (м м ) примерно одинакова для сравниваемых аппаратов. Так, согласно данным [278] А = 100- -160 м7м для ПАВН, а для пенных аппаратов с противоточнымк решетками — 20—40 м /м . По данным [39], при режиме развитого взвешивания поверхность контакта фаз возрастает со скоро стью газа по соотношению [c.247]

Из этой схемы видно, что, изменяя значения (например, увеличивая) и /гг (уменьшая), представляется возможным регулировать (например, увеличивать) высоту межфазного слоя В. Регулирование значений 1 и / 2 может быть достигнуто в результате изменения баланса сил межмолекулярного взаимодействия в элементе структуры дисиерсной фазы и дисперсионной среде. Обозначим силы, действующие в слое А и приводящие к формированию элемента структуры дисперсной фазы, через Р—Ж (разность сил отталкивания притяжения), а в слое С — через Сммн. Существование межфазного слоя В обеспечивается разностью сил Сммн—Р+Ж- [c.69]

П1Я высоты слоя к соответствующему приращению сил, действующих Б системе —Р + Ж), и используя механизм протекания последовательных реакций, получаем систему кинетических уравнений. Пусть в начальный момент действия баланса с]<л в слое А имеем его высоту, равную Hq (высота, соответствующая высоте исходной фазы). При некотором изменении баланса сил, приводящем к фазовому переходу, высота слоя А будет уменьи1аться На—И). Межфазный слой В будет иметь высоту (Н—// ), а слой С — Я . [c.70]

Схема изменения высот слоев А, В и С приведена на рнс 7. Видно, что с изменением баланса сил при фазовом переходе высота слоев изменяется по различным законам. Кривая слоя А выражает уменьшение высоты исходной фазы. Аналогично этому, кривая слоя С показывает нарастание высоты макрофазы. Кривая изменения высоты межфазного слоя В имеет экстремальный характер. Принципиально экстремум может иметь ми-иимудм или максимум (как на рис. 7). Это зависит от того, в каком направлении изменяются размеры элемента структуры дисперсной фазы при внешних воздействиях (уменьшаются илн уиеличива.ются) в процессе фазового перехода. [c.70]

При формировании адсорбционно-сольватного слоя из жидкой фазы необходимо, чтобы энергия ММВ соединений, переходящих в слой, значительно превосходила энергию ММВ среды. Согласно правилу выравнивания полярностей Ребиндера, в слое концентрируется вещество, обладающее полярностью, промежуточной между полярностями веществ в ядре и дисперсионной среде раздела фаз. Так, на границе фаз асфальтены — парафины ароматические углеводороды хорошо взаимодействуют с поверхностью ядер ССЕ. Па следующих стадиях происходит рост размеров ССЕ. При достижении необходимой разности плотностей между исходной фазой и ССЕ, последние начинают перемещаться ио системе и формируют межфазный слой — поверхность разрыва — границы разделяющей фазы (подсистемы) со схожими свойствами. Поверхность разрыва представляет собой переходный слой— реальный объект, обладающий объемом. Внутри межфазного слоя в результате его разрушения происходит непрерывное изменение свойств от характерных для дисперсной системы до свойств новой фазы. В зависимости от степени искривления иоверхности ядер ССЕ различают макрогете-рогенные (плоская поверхность) и микрогетерогенные (искривленная поверхность) системы. По мере перехода от макро-гетерогенных систем к микрогетерогенным существенно увеличивается поверхность раздела и роль поверхностных явлений. При увеличении размеров коллоидных частиц происходит уменьшение их межфазной поверхности, в результате часть со- [c.123]

Рассмотрим новедспие молекулярных растворов, когда поверхность жидкости находится в контакте с ее парами. Поверхность раздела (межфазный слой) имеет специфическое строение, влияющее иа се свойства. Межфазный слой включает в себя вещества обеих соприкасающихся фаз п имеет промежуточные свойства между жидкостью и паром. Для того чтобы молекулам жидкости попасть в паровое пространство, они должны пройти через мел фазпый слои. В межфазном слое (толщина которого варьирует от моно- до иолислоя) изменяются свойства жидкости от их объемных значений до тех, что характерны для пара. Эта разница сил в межфазном слое приводит к сокращению иоверхности, на что затрачивается работа, связанная с преодолением сил ММВ в объеме. Другими словами, чтобы попасть молекулам из объема в межфазный слой, необходимо совершить работу. Эта работа затрачивается на создание пузырька в объеме жидкости. [c.125]

Видно различие значений иоверх1Юст юго натяжения веществ в жидком и твердом состояниях. Наиболее высокое поверхностное натяжение тугоплавких веществ (в частности, алмаза) обусловлено значительной энергией для преодоления сил ММВ ири формированпи новой иоверхности. Поскольку твердые вещества (Ре, Си, Ад) имеют высокие значения поверхностного натяжения, они используются в качестве каталитических поверхностей, на которых происходит взаимодействие фаз. Любая реакция между фазами (в адсорбционно-сольватном слое, межфазном слое) легче реализуется в структурированном состоянии, где на ])еакционную способность соединений, попадающих в слой, дополнительное влияние оказывают силы поверхностного натяжения. В этом случае процесс деструкции идет легче в слое, нри меиьших значениях энергии активации, чем в объеме дисперсионной среды. [c.147]

На рис. 10 приведена по М. М. Дубинину схема трех типов пор (а — до адсорбции, б — после адсорбции). Переход пар- -— жидкость осуществляется, как и всякий фазовый переход, через стадию дисперсного состояния в виде межфазного слоя. На поверхности поры устанавливается равновесие между адсорбирующимися и десорбирующимися соедипепиями (или продуктами реакции), которое в значительной степени зависит от природы и размера ССЕ, попадающих и уходящих с поверхности адсорбционного слоя. Это равновесие обусловливает определенную толщину адсорбционного слоя, в котором под действием силового поля слоя ири определенных температурах происходит деструкция молекул при энергиях активации значительно меньших, чем энергия активации деструкции молекул в объемной фазе. Толщина адсорбционных и межфазных слоев зависит от размеров адсорбируемых и десорбируемых ССЕ на поверхности катализатора и влияет на выход и качество получаемых продуктов реакции. [c.203]

Добываемая нефть содержит значительное количество воды, механических примесей, минеральных солей. Поступающая на переработку нефтяная эмульсия подвергается обезвоживанию и обес-соливанию. Характерными чертами нефтяных эмульсий являются их полидисперсность, наличие суспендированных твердых частиц в коллоидном состоянии, присутствие ПАВ естественного происхождения, формирование при низких температура х структурных единиц. По данным [144] в процессе диспергирования капель воды в нефти образуется до триллиона полидисперсных глобул в 1 л 1%-ной высокодисперсной эмульсии с радиусами 0,1 10 мк, образующаяся нефтяная эмульсия имеет большую поверхность раздела фаз. Высокие значения межфазной энергии обуславливают коалесценцию глобул воды, если этому процессу не препятствует ряд факторов структурно-механический барьер, повышенные значения вязкости дисперсионной среды. Установлено, что повышению структурно-механической прочности межфазных слоев в модельной системе типа вода — мас о — ПАВ способствует добавка частиц гЛины [145]. Агрегативная устойчивость нефтяных эмульсий обеспечивается наличием в них ПАВ — эмульгаторов нефтяного происхождения так, эмульгаторами нефтяных эмульсий ромашкинской и арланской нефтей являются смолисто-асфальтеновые вещества, а эмульсий мангышлакской нефти алканы [144]. Интересные результаты об изменении степени дисперсности нефтяных эмульсий в зависимости от pH среды и группового состава нефтей получены в работе [146]. Механизм разрушения нефтяных эмульсий состоит из нескольких стадий столкновение глобул воды, преодоление структурно-механического барьера между rлoбyJ лами воды с частичной их коалесценцией, снижение агрегативной устойчивости эмульсии, вплоть до полного расслоения на фазы. Соответственно задача технологов состоит в обеспечении оптимальных условий для каждой стадии этого процесса, а именно - снижении вязкости дисперсионной среды (до 2—4 ммУс) при повышении температуры до некоторого уровня, определяемого групповым составом нефти, одновременно достигается разрушение структурных единиц уменьшении степени минерализации остаточной пластовой воды введением промывной воды устранении структурно-механического барьера введением определенных количеств соответствующих ПАВ — деэмульгаторов. Для совершенствования технологических приемов по обессоливанию и обезвоживанию нефтей требуется постановка дальнейших исследований по изучению условий формирования структурных единиц, взаимодействия [c.42]

В физике твердого тела для различных классов кристаллов наблюдаются сверхсостояния (сверхпроводимость, ферромагнетизм и сверхпластичность для металлов, сегнетоэлектрическое состояние для диэлектриков), для квантовой жидкости (гелия) наблюдается сверхтекучесть. Полимеры обладают своим сверхсостоянием, которое называется высокоэластнческим состоянием. Высокоэластическое состояние объясняется не только структурой полимерных молекул или макромолекул, но и свойством внутреннего вращения, известным для простых молекул в молекулярной физике. Теория высокой эластичности основывается на применении конформ анионной статистики макромолекул, которая является развитием статистической физики в физике полимеров. Аморфные полимеры по структуре сложнее, чем низкомолекулярные вещества, но в их ближнем порядке примыкают к строению жидкостей. Релаксационные и тепловые свойства расплавов полимеров и жидкостей во многом аналогичны (процесс стеклования, реология). Кристаллические полимеры по своему строению похожи на твердые тела, но сложнее в том отношении, что наряду с кристаллической фазой имеют в объеме и аморфную фазу с межфазными слоями. По электрическим свойствам полимеры — диэлектрики и для них характерно электретное состояние, по магнитным свойствам полимеры — диамагнетики, а по оптическим свойствам они характеризуются ярко выраженным двойным лучепреломлением при молекулярной ориентации. При этом все полимеры обладают уникальными механиче- [c.9]

В основе термодинамики агрегативной устойчивости лежит представление о расклинивающем давлении, введенное Б. В. Дерягиным в 1935 г. Расклинивакнцее давление возникает при сильном уменьшении толщршы пленки в результате взаимодействия сблп кающихся поверхностных слоев. Пленкой называют часть системы, находящуюся между двумя межфазными поверхностями (газообразными, твердыми или жидкими). Если пленка имеет большую толщину, то обобщенное уравнение первого и второго начал термодинамики отличается от представленных ранее (с одним межфазным слоем) только тем, что в него входят поверхностные энергии (oi,2 и СТ2.3) обеих межфазных поверхностей (слоев). При уменьшении толщины пленки ограничивающие ее поверхностные слои начинают перекрываться, вследствие чего возникает давление, обусловленное взаимодействием как сближающихся фаз, так и межфазных слоев. Таким образом, избыточные термодинамические функции тонких пленок зависят от толщины пленки h. Например, для пленки выражение избыточной энергии Гиббса имеет вид [c.273]

Ван ден Темпель нашел, что пены и эмульсии не слишком чувствительны к незначительным примесям (это замечено при коалесценции). Единственное различие состоит в том, что маслорастворимые ПАВ экстрагируются в масляную фазу, из которой они адсорбируются слабее, чем из воды. Однако нет данных о межфазном натяжении на границе раздела масло — вода для тройных растворов. Динамическая эластичность межфазных слоев должна объяснять влияние незначительных количеств примесей на распределение капель по размерам при эмульгировании. [c.90]

Вид металла, способ его введения и вариации технологических режимов карбонизации волокон определяют структуру, элементный и фазовый состав формирующихся Ме-УВ, позволяют в широких пределах регулировать их свойства Металлосодержащие включения в составе Ме-УВ в виде оксидов, карбидов, высокодисперсных (3-20 нм) восстановленных металлов придают им высокие адсорбционно-каталитические свойства в ряде химических реакций, улучшают смачивание волокон различными видами связующих, влияют на характер взаимодействия реагирую1Ш1Х компонентов на границе раздела фаз волокнистый наполнитель-полимер. Структурно-активные фуппы Ме-УВ могут служить центрами кристаллизации полимеров, ориентировать макромолекулы в гюверхностном слое, изменяя структуру и свойства межфазного слоя и в целом всего армированного волокнами композита. [c.182]

Решающее влияние на толщину межфазного слоя оказывает присутствие в системе поверхностно-активных веществ. В этом случае в рассмотрение включается сорбционный слой поверхностно-активных веществ и возникает необходимость фиксирования некоторой более четкой границы раздела фаз, образованной в простейшем случае за счет мономолекулярной сорбции поверхностно-активного вещества на элементах одной из фаз, выступающей в данном случае уже в качестве дисперсной. В общем случае за поверхность раздела в подобных нефтяных дисперсных системах может быть принят поверхностный сорбционный слой, а также часть прилегающей к нему объемной фазы. Сформированную таким образом поверхность раздела возможно рассматривать как сорбционно-сольватный слой дисперстюй фазы, или граничный переходный слой между дисперсной фазой и дисперсионной средой, свойства которого изменяются под влиянием поверхностной активности компонентов дисперсной системы. Сорбционно-сольватный граничный слой можно рассматривать как более концентрированный раствор дисперсной фазы по сравнению с раствором в объеме. [c.41]

Как для > классических лиофобных, так и для лиофильных систем в ново смысле этого слова характерно существование межфазной груницы, разделяющей фазы I и 2 (рис. VIII, 6а). Однако фактически межфазная граница не является геометрической плоскостью, а имеет некоторую толщину хо+я 9 Весьма малую вследствие резкого снижения действия молекулярных сил с pa -стоянием (см. рис. VIII, 66). В этом случае правильнее говорить о пограничном межфазном слое. / [c.237]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология