Поверхностные явления и поверхностное натяжение

Рис. 30. Опыт, иллюстрирующий явление поверхностного натяжения.

Образование эмульсий связано с поверхностными явлениями. Поверхностный слой жидкости на границе с воздухом или другой жидкостью, как известно, характеризуется определенным поверхностным натяжением, т. е. силой, с которой жидкость сопротивляется увеличению своей поверхности. Поверхностное натяжение нефти и нефтепродуктов колеблется в пределах 0,02—0,05 Н/м. [c.110]

Эти данные свидетельствуют об увеличении поверхностного натяжения с ростом молекулярного веса, что было отмечено очень давно [129]. С увеличением температуры поверхностное натяжение уменьшается и становится равным нулю при критической температуре [130]. Неуглеводородные материалы, растворенные в нефти, уменьшают поверхностное натяжение. Особенно активно действуют в этом смысле полярные соединения, а также мыла и жирные кислоты. Эффект в значительной мере зависит от концентрацпи поверхностно активного вещества вплоть до критического значения, выше которого дальнейшие повышения концентрации вызывают лишь небольшое изменение поверхностного натяжения. Критическая концентрация соответствует тому значению, которое требуется для образования мономолекулярного слоя на поверхности. Поверхностное натяжение лежит в основе ряда сложных явлений, наблюдаемых у эмульсий и пленок. [c.183]

Метод Киселева основан на термодинамическом рассмотрении полной адсорбционно-десорбционной петли гистерезиса с привлечением явления поверхностного натяжения жидкого адсорбата [6, 51, 52]. Однако этот метод полезен только для адсорбентов, обладающих мезопорами, а также вынуждает проводить измерение целиком всей изотермы. [c.643]

В термодинамической теории поверхностных явлений поверхностное натяжение определяется иначе. При изменении поверхности раздела фаз происходит перенос молекул либо из объема в поверхностный слой (при увеличении поверхности), либо в противоположном направлении (при сокращении поверхности). Так как равнодействующая межмолекулярных сил, действующих на моле-.кулы поверхностного слоя, не равна нулю и направлена по нормали к поверхности, процесс изменения площади границы раздела сопровождается совершением работы. При сокращении поверхности межмолекулярными силами совершается положительная работа, а для перевода молекул из объема в поверхностный- слой (для увеличения поверхности) необходимо приложить внешние силы, т. е. работа такого процесса отрицательна. [c.9]

Другой метод (метод Гиббса) рассматривает термодинамику поверхностных явлений с позиций наличия избытков функций энергии, энтропии и других экстенсивных свойств в поверхностном слое. Сам же слой принимается довольно тонким, являющим собой как бы некоторую трехмерную фазу. Последней присуща граница раздела и поверхностное натяжение а. [c.38]

Значение 0, если исключить влияние силы тяжести, не зависит от размеров капли и определяется лишь молекулярными свойствами поверхности твердого тела и соприкасающихся фаз. Поэтому, исходя из теории поверхностных явлений, можно установить связь краевого угла смачивания 0 с поверхностным натяжением между твердым телом и жидкостью. Например, поверхность должна лучше смачиваться той жидкостью, которая обладает меньшей разностью полярностей между твердым телом и жидкостью, т.е. меньшим значением поверхностного натяжения на их разделе (см. рис. 82). Высокополярные жидкости, т.е. жидкости с высоким поверхностным натяжением, хуже смачивают твердую поверхность, чем жидкости малополярные (т.е. обладающие меньшим поверхностным натяжением). Например, такая высокополярная жидкость, как ртуть, смачивает только некоторые металлы вода - жидкость, менее полярная, чем ртуть, смачивает, кроме металлов, многие минералы и кристаллические соли малополярные масла смачивают на границе с воздухом все известные твердые тела. [c.169]

Существенное отличие последней формулы от преды дущей состоит в том, что градусы Энглера здесь имеются виду, так сказать, идеальные, т. е. такие, какие получились бы лри отсутствии искажающих явлений (поверхностное натяжение и пр.). Эти идеальные градусы Энглера получаются согласно авторам при уменьш - -ии времени истечения воды из аппарата Энглера при 20° на 5,7%. [c.241]

Образование цепочек, как и электродиспергирование, представляют собой нежелательные явления, мешающие коалесценции. Причины этих явлений различны и, пожалуй, противоположны. Электродиспергирование возникает при высоких значениях напряженности внешнего электрического поля (выше 4-5 кВ/см) и низком межфазном поверхностном натяжении. При таком сочетании этих параметров достаточно сильно поляризованная капелька становится неустойчивой и разрывается. Образование же цепочек является следствием недостаточной силы взаимодействия между капельками и слишком большой сипы поверхностного натяжения. Высокое межфазное натяжение наряду с эмульгирующей пленкой, обволакивающей глобулу, стабилизируют ее, превращая капельку в упругий мячик и не давая ей сливаться с другими под влиянием электрических сил. Поэтому напряженность поля должна быть умеренной (порядка 1-3 кВ/см), а количество капель воды в зоне между электродами не слишком большим. [c.55]

О. А. Есин, Ю. П. Никитин, и С. И. Попель [45] для исследования электрокапиллярных явлений применили метод рентгеносъемки капли (рис. 123), который оказался более точным при работе с расплавленными солями и металлами при высоких температурах, чем метод электрокапиллярного электрометра. Этим же методом в последнее время было определено поверхностное натяжение чистых металлов (меди, железа), сварочных флюсов и др. [46]. [c.237]

Многие ученые пытались выяснить механизм деформаций. Было высказано предположение, что пограничные слои вообще обладают особыми свойствами поэтому каждое тело в физическом смысле необходимо разделять на пограничный слой и ядро, включая в качестве третьей составляющей среду, которая окружает данное тело. Пограничный слой подвергается одновременно воздействию сил ядра и среды п потому обладает новыми свойствами, к которым относятся явления поверхностного натяжения, адсорбции, электростатического заряда и т. д. Все это необходимо учитывать при гетерогенном катализе, [c.126]

Поверхность имеет избыток свободной энергии по сравнению с объемом за счет нескомпенсированных химических связей находящихся на ней частиц. Как следствие универсального стремления систем к минимуму свободной энергии имеют место следующие явления поверхностное натяжение, коалесценция жидкостей, адсорбция, прилипание и смачивание и др. При нагреве кристаллов уже при температурах 0,4 от температуры плавления обнаруживается перестройка конденсированной фазы типа поверхностного оплавления. Очевидно, что появление даже очень тонкой жидкой пленки способно существенно изменить диффузионные процессы, повлиять на каталитические и адсорбционные свойства материала. [c.50]

Явления в этой области в некоторых частично смешивающихся бинарных системах характеризуются сильными межфазными возмущениями (фото 6.19) [52, 53]. Поскольку при постоянной температуре такие системы характеризуются лишь одной равновесной концентрацией, существует единственное значение равновесного межфазного натяжения. Поэтому такие возмущения не могут быть объяснены местным уменьшением поверхностного натяжения вследствие изменения концентрации. Однако частично смешиваемые жидкости имеют как правило низкое межфазное натяжение (2 дин/см для системы ацетилацетон — вода при 25 °С) и потому весьма чувствительны к местным изменениям межфазного натяжения, вызванным тем, что ири нормальных условиях рассматривалось бы как вторичный эффект. Объяснить это можно выделением тепла при массопередаче или динамикой межфазного натяжения, характеристики которой в бинарных системах в основном неизвестны. [c.238]

Как было отмечено выше, смазывающим действием обладают лишь такие жидкости, которые смачивают данные трущиеся поверхности. С другой стороны, давно известно, что смачивание находится в тесной связи с явлениями поверхностного натяжения и капиллярности. Отсюда понятно, что причину смазывающего действия некоторых жидкостей давно уже пытались увязать с явлениями поверхностного натяжения [33], [c.726]

Свойство жидкости оказывать сопротивление растягивающим силам называют липкостью. Это свойство проявляется главным образом в явлениях поверхностного натяжения. [c.11]

Явление поверхностного натяжения обусловлено полярностью молекул воды. [c.116]

Сила а является измеряемой величиной во всех случаях, когда поверхность жидкости имеет границу раздела, например, в явлениях смачивания. Явления смачивания наблюдаются на границе раздела трех фаз, одна из которых обычно является твердым телом (фаза 3), а две другие — жидкостью (фаза 1) и газом (фаза 2). При неполном смачивании жидкая поверхность раздела пересекает твердую поверхность по некоторой линии, называемой периметром смачивания, и образует с ней конечный краевой угол (0). Косинус краевого угла ( os 0) является мерой смачивания (В), так как он связан с коэффициентами поверхностного натяжения стз и 032 соотношением [c.18]

При изучении поверхностного натяжения тройных растворов, принадлежащих к самым различным классам, было обнаружено явление, названное концентрационной буферностью поверхностного натяжения [64—90]. Суть этого явления, заключается в том, что в некоторой области концентраций поверхностноактивного компонента поверхностное натяжение тройного раствора практически не зависит от концентрации поверхностно-ин-активного компонента. Было найдено, что прибавление в раствор поверхностно-инактивного компонента до буферной области концентраций приводит к повышению, а после буферной области— к понижению а раствора. Таким образом, область концентрационной буферности поверхностного натяжения является областью инверсии влияния поверхностно-инактивного вещества на поверхностное натяжение тройного раствора. Теоретическое объяснение этого явления было дано в работах [59, с. 131 91—94]. [c.87]

Образование эмульсий связано с поверхностными явлениями. Поверхностный слой жидкости на границе с воздухом или другой жидкостью, как известно, характеризуется определенным поверхностным натяжением, т. е. силой, с которой жидкость сопротивляется увеличению своей поверхности. Поверхностное натяжение нефти и нефтепродуктов колеблется в пределах 0,02—0,05 н/ж (20—50 дн см). Опыты показывают, что добавление некоторых веществ к чистым нефтяным погонам вызывает понижение их поверхностного натяжения на границе с водой. Это явление носит общий характер. [c.115]

Пузырьки пара возникают только в отдельных точках обогреваемой поверхности, называемых центрами парообразования. Эти выступающие точки являются следствием шероховатостей, приставших частиц и др. Число действующих центров парообразования увеличивается вместе со степенью нагрева жидкости, когда процесс кипения становится более интенсивным. Эта за висимость в основном обусловливается явлением поверхностного натяжения. [c.196]

В основе электрокапиллярных явлений лежит зависимость обратимой поверхностной работы (поверхностного натяжения) ог потенциала электрода, которая может быть получена нз уравнения Гиббса (см. разд. 7). Для вывода этой зависимости рассмотрим [c.214]

Объясняются ати явления следующим образом. В однокомпонентных жидкостях ориентация молекул на поверхности устанавливается в течение определенного промежутка времени, так же как адсорбция ПАВ на межфазной поверхности. К этому следует добавить, что, как выше было показано, поверхностное натяжение зависит от давления насыщенного пара и взаимной растворимости жидкостей, благодаря наличию которых происходит взаимообмен молекул поверхности и объемов фаз, понижается плотность поверхностного слоя. Для установления равновесного давления насыщенного пара или взаимной растворимости жидкостей также требуется определенное время. [c.105]

В заключение отметим, что объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики, дополненное электростатической работой, вызванной поляризацией поверхностного слоя двух контактирующих жидких фаз, позволяет построить молекулярную термодинамику поверхностных явлений получить обобщенное уравнение электрокапиллярности (см. (1.14), следствия из которого дают возможность определить поверхностный скачок потенциала на границе жидкость - газ (1.25, 1.26), жидкостной потенциал (1.37), уравнение эл ектр окапил лярно сти (1.43), выражение для величины дифференциальной емкости двойного электрического слоя границы металл - раствор (1.46), смещение потенциала электрокапиллярного максимума (1.53) и многое другое. Все эти соотношения непротиворечиво описывают зависимость поверхностных натяжения и заряда, емкости двойного слоя, скачка потенциала на межфазной границе от таких индивидуальных параметров жидкости, как поляризуемость, дипольный момент, показатель преломления, количество молекул в единице объема, которые ранее или вовсе не учитывались или им придавали второстепенную роль. Эвристическая ценность данного исследования на этом не исчерпывается, поскольку приведенные соотношения открывают широкую перспективу для дальнейших исследований межфазных процессов. [c.30]

Явление поверхностного натяжения отмечается во многих процессах, с которыми приходится сталкиваться не только в технике, но и в быту. Достаточно упомянуть следующие образование мыльных пузырей, их подъем и разрыв подъем жидкости в капиллярных трубках на высоту, большую, чем высота жидкости в резервуаре, в которую погружена трубка дробление жидкости на капли, при вытекании стрзп из тонкого сопла, насадки, форсунки процесс печатания в струйных принтерах образование тонкого слоя жидкости, остающегося на поверхности тела, извлекаемого из жидкости поведение капли жидкости на твердой плоской поверхности — она может оставаться каплей или растекаться по поверхности в зависимости от сил взаимодействия между жидкостью, твердой поверхностью и воздухом. Особенно важную роль играет поверхностное натяжение в процессах формиро- [c.431]

Поверхностные явления самопроизвольно ведут к уменьшению поверхностной энергии. Они обусловливаются снижением поверхности раздела фаз и/или поверхностного натяжения. Снижение поверхности раздела фаз ведет к укрупнению частиц в результате коагуляции и коалесценции (слиянию капель эмульсии). Поверхностное натяжение определяется з - удельной свободной поверхностной энергией. Изменение поверхностного натяжения ведет к адсорбции, адгезии и электрическим процессам с образованием двойного слоя и электрокинетическим явлениям. Применительно к прикреплению бактерий, как уже отмечалось, процесс был подробно изучен Д.Г. Звягинцевым. Во многом поведение суспензии бактерий протекает аналогично адсорбции на поверхности. Образование биопленок начинается с контакта клеток с поверхностью. [c.63]

В ионных и ковалентных соединениях, а также металлах дисперсионная составляющая о отличается от ее значений для неполярных органических веществ в основном в пределах различия их плотностей. Поверхностное натяжение а таких соединений, в которых когезия обусловлена преимущественно недисперсионными (высокоэнергетическн-ми валентными) взаимодействиями, достигает очень высоких значений (103 мДж/м2 и более). Поэтому для них вклад дисперсионной составляющей в величину поверхностного натяжения о оказывается не столь значительным, как для углеводородов. Однако и в этих случаях силы притяжения на больших расстояниях, обусловливающие рассматриваемые в гл. IX явления потери устойчивости в коллоидных системах, связаны именно с дальнодействующими дисперсионными силами, которые, вследствие своей аддитивности, дают определяющий [c.28]

Значения краевого угла ао нельзя рассматривать в отрыве от поверхностных явлений, происходящих на границе кристалл—расплав, ибо действие сил поверхностного натяжения на границе твердой и л идкой фаз неизбежно приводит к искривлению поверхности фронта кристаллизации, которая такл<е стремится приобрести форму, обладающую минимальной поверхностной энергией. [c.100]

Монографию, посвященную поверхностным силам, естественно начинать с определения, вкладываемого в это понятие. Прежде всего следует рассмотреть микроповерхностные силы, действующие на отдельные молекулы и ионы вблизи фазовых поверхностей раздела. Эти силы приобретают определенность, только если усреднить их за достаточный отрезок времени для некоторого фиксированного расстояния от поверхности раздела. В этом случае получают, по сути, макроскопическое описание поверхностных сил. Оно лежит в основе трактовки явлений поверхностного натяжения и капиллярности как в старом подходе Клеро и Лапласа, так и в новом — Бакнера, основывающемся на введении тензора давлений в межфазной области. [c.7]

Известны принципы действия и способы изготовления пленочных уплотнений, где используют явление поверхностного натяжения жидкости. Если жидкость, смачивая два твердых тела (рис. 3-39,а), заполняет зазор между ними, то разность между внешним, атмосферным (Р1), и внутренним (Рг) давлением будет стремиться продавить ее в вакуум. Образующаяся пленка выдерживает, Эднако, перепад давлений, если зазор В достаточно мал, а поверхностное натяжение у жидкости велико. В условиях равновесия (рис. 3-39,а) [c.204]

Явления поверхностного натяжения и адсорбции и теперь еще нередко расцениваются как явления чисто физические. Тем интереснее, что именно со стороны физики раздался авторитетный призыв к рассмотрению явлений этого рода с химической точки зрения (Лангмюир). Согласно этим представлениям, все междуатомные и междумолекулярные соотношения тел должны рассматриваться с точки зрения проявления одних и тех же сил химического сродства, которые обозначаются обыкновенно терминами основная и дополнительная валентность. С особой отчетливостью и плодотворностью эта идея была применена к явлениям смачивания, адсорбции и смазки трущихся поверхностей. [c.728]

Высокая полярность молекул воды помогает понять явление поверхностного натяжения она объясняет также, почему для усиления моющего действия воды необходимо добавлять в нее различные детергенты и почему люди, у которых не вырабатывается желчь (например, после удаления желчного пузыря), должны придерживаться диеты с 1ПГЗКИМ содержанием жиров. [c.91]

При соприкосновении твердого тела с жидким обнаруживается явление смачивания (Квинке, 1877), заключающееся в том, что капля жидкости, помещенная на поверхности твердого тела, расплывается по этой поверхности (рис. 86). Угол образуемый поверхностью расплывающейся капли с поверхностью твердого тела, называется краевым углом. Аналогичное явление происходит и при погружении пластинки твердого тела в жидкость (рис. 87). Это явление легко связать с поверхностной энергией (поверхностным натяжением) на границе трех фаз. [c.187]

В настоящее время особый интерес приобрела также проблема оценки поверхностного натяжения полимеров в твердйм состоянии. Интерес к этому вопросу связан с исследованием таких явлений, как адгезия, смачивание, совместимость полимеров, а также с широким применением полимеров в качестве клеев, компаундов, герметиков, защитных покрытий и т. д. Кроме того, изучение и использование наполненных полимерных композиций, в частности таких, в которых наполнителем является другой полимер, стимулировало исследования поверхностных свойств полимеров и поиски новых методов-оценки их поверхностного натяжения. Учитывая важ.ность этого вопроса и интерес к нему, мы сочли возможным в книгу, посвященную в основном исследованию поверхностных свойств растворов полимеров, включить-главу о методах оценки поверхностного натяжения твердых полимеров. [c.6]

При этом необходимо учитывать, что величина второго фактора поверхностной энергии—поверхностного натяжения а—зависит не только от природы и состояния вещества данной фазы (например, дисперсной фазы в золях), но также и от природы и состояния другой соприкасающейся с ней фазы (например, в золях—непрерывной дисперсионной среды). Все это заставляет нас предварительно ознакомиться с поверхностными явлениями вообще и, в первук> очередь, с понятием поверхностного натяжения. [c.62]

Явления поверхностного натяжения жидкостей с физической точки зрения объясняет теория внутреннего сцепления Траубе, согласно которой на поверхности жидкости происходит концентрация растворенных новерхностно-активных веществ. Это вызывает понижение концентрации растворенных веществ внутри растворов, т. е. ослабевает сцепление частиц между растворимым и растворяемым веществом. Таким образом, на покровах клеток должны скопляться поверхностно-активные вещества. [c.12]

С химической точки зрения явление поверхностного натяжения и токсичность связываются с распределением молекул в поверхностном слое жидкости. Вещество, адсорбция которого происходит поверхностным слоем, содержит в молекуле активные, или полярные , группы. Последние характеризуются положительным тропизмом по отношению к воде, стремятся к ней. Такие группы заставляют мо.чекулы располагаться в определенном порядке, что зависит от строения молекул например, мыло ВСООМа и некоторые другие вещества содержат гидроксильную группу и длинную цепь углеводородов они устремляются своей гидроксильной группой к воде, а цепью углеводородов — V живым клеткам. Следует отметить, что объяснение токсичности химическим строением веществ только приблизительное. Исключительного внимания заслуживают вещества избирательного действия, которые дают возможность направленно влиять на определенные физиологические системы. Уже изучены некоторые химические структуры, например структура гормонов, позволяющая синтезировать идентичные им веще- [c.12]

Ориентация молекул на поверхности раздела фаз впервые была обнаружена в результате тщательного изучения масляных пленок [7]. Впоследствии была разработана теория ориентации мо.лекул на жидких поверхностях [13], подкрепленная обширным опытным материалом [19]. Эта теория была сформулирована следующим образом явления поверхностного натяжения обусловлены ориентацией и унаковкой молекул в поверхностных слоях. Силы, определяющие ориентацию молекул, являются силами, действующими при растворении и адсорбции [14, 15]. [c.192]

Многие исследователи сообщали о солюбилизации жирорастворимых красителей [1-10] и простых углеводородов [И, 12] во-дорастворимости полимерами, в том числе белками и ионными ПАВ. Изучение этого явления привело к пониманию природы взаимодействий полимер - ПАВ. При постоянной концентрации полимера концентрация ПАВ, соответствующая началу солюбилизации, обычно совпадает с той концентрацией, при которой наблюдается увеличение вязкости [3 - 5,7]. На графике зависимости поверхностного натяжения раствора от логарифма концентрации ПАВ в этой области концентраций появляется плато [6, 8-10], Считается, что начало [c.515]