Самопроизвольные процессы в поверхностном слое

Рассмотрим причины, которые вызывают изменение проницаемости породы при фильтрации в ней жидкости. Известно, что если растворенное в жидкости вещество понижает свободную энергию поверхности, то процесс адсорбции будет идти самопроизвольно. Исследования Лангмюра и Гаркинса показали, что в поверхностном слое молекулы ориентированы определенным образом относительно поверхности раздела. А. Н. Фрумкин, П. А. Ребиндер, [c.127]

Механизм процессов самопроизвольного уменьшения поверхностной энергии и формирования поверхностного слоя [c.30]

Явление мицеллообразования характеризуется рядом особенностей. Подобно адсорбции мицеллообразование протекает самопроизвольно, т. е. с уменьшением энергии Гиббса системы. Действительно, силы когезии между полярными молекулами воды значительно выше, чем силы взаимодействия между углеводородными цепями и водой. Поэтому любые процессы, связанные с переходом углеводородных радикалов из воды в близкую по полярности фазу, энергетически выгод-ны В очень разбавленных (ниже ККМ) растворах стремление системы к убыли свободной энергии удовлетворяется за счет перехода молекул ПАВ в поверхностный слой и выталкивания углеводородных радикалов из воды в неполярную фазу. При полном насыщении адсорбционного слоя такая возможность исчерпывается. С дальнейшим повышением концентрации ПАВ минимизация энергии Гиббса может быть реализована лишь за счет структурных изменений в объеме раствора, т. е. путем образования мицелл. При этом гидрофоб- [c.38]

По мере раздробления вещества быстро возрастает число частиц, одновременно растет общая и удельная поверхность, а также запас свободной поверхностной энергии в системе. Поэтому в дисперсных системах самопроизвольно протекают адсорбционные процессы, понижающие свободную энергию систем. В растворах адсорбция сопровождается изменением поверхностного натяжения. Адсорбция Г на границе раствор — газ количественно характеризуется избытком вещества (кмоль/м ) в поверхностном слое. Поверхностный избыток Г определяют по изменению поверхностного натяжения, используя уравнение Гиббса [c.159]

Как указывалось, все самопроизвольные процессы на границах раздела фаз происходят в направлении уменьшения свободной поверхностной энергии. Следовательно, положительная адсорбция, приводящая к повышению концентрации вещества в пограничном слое, возможна только в том случае, если при этом уменьшается величина поверхностного натяжения. [c.300]

Так как поверхностная энергия стремится к минимуму, то в случае, когда растворение повышает поверхностное натяжение, поверхностный слой должен быть беднее растворенным веществом, чем раствор в объеме. Наоборот, когда растворение понижает поверхностное натяжение растворителя, концентрация растворенного вещества в поверхностном слое должна быть больше, чем в объеме раствора. Обеднение или обогащение поверхностного слоя растворенным веществом идет до тех пор, пока этот процесс не уравновесится диффузией, при которой самопроизвольно происходит переход вещества в более бедную этим веществом часть фазы. [c.275]

Смачивание — самопроизвольный процесс, идущий с уменьшением энергии Гиббса.. При смачивании уменьшается не только энергия Гиббса (см. гл. П), но и полная энергия поверхностного слоя. Поверхность раздела твердое тело — жидкость имеет меньшую энергию, чем поверхность твердое тело — газ. При смачивании выделяется теплота, равная разности полных поверхностных энергий, или энтальпий слоев после смачивания Н2 и до смачивания Яь Теплота (энтальпия) смачивания ДЯ=Я2-Яь [c.176]

Как и все поверхностные явления, адсорбция есть результат сил молекулярного взаимодействия. Некомпенсированные молекулярные силы на поверхности адсорбента притягивают из объема газа или раствора молекулы адсорбата, при этом происходит уменьшение энергии Гиббса. Таким образом, адсорбция — самопроизвольный процесс, идущий с уменьшением поверхностного натяжения на границе раздела фаз и приводящий к тому, что поверхность адсорбента покрывается тонким адсорбционным слоем молекул адсорбата. При положительной адсорбции (или просто адсорбции) на поверхности твердого тела или жидкости происходит увеличе- [c.181]

Если дисперсная фаза является жидкой, то в отсутствие внешних сил капельки приобретают сферическую форму. Объясняется это существованием избыточной свободной поверхностной энергии. Как известно, сфера обладает наименьшей поверхностью при данном объеме и процесс образования сфер идет самопроизвольно в соответствии со вторым началом термодинамики. В сферической капле все поверхностные молекулы не различимы между собой, но отличаются от объемных своей ориентацией. Поверхностные слои обычно характеризуются дальним порядком расположения ориентированных молекул (глава УП1), Эта особенность весьма существенна, ибо в результате организации микроструктур в дисперсных системах часто образуются ориентированные макроструктуры. [c.9]

Исследуем два различных варианта поведения жидкой капли на твердой поверхности (рис. 11). Пусть в начальный момент капля имеет форму полусферы. Условие самопроизвольного растекания капли определяется неравенством Отг > <Ттж, при котором замена поверхности с большей свободной энергией на поверхность с меньшей свободной энергией в процессе растекания приведет к уменьшению запаса свободной энергии в системе. Поскольку, однако, в этом процессе увеличивается свободная энергия поверхностного слоя на границе ЖГ, качественное рассмотрение [c.60]

Как известно, сфера среди тел любой формы обладает наименьшей поверхностью при данном объеме и процесс образования сфер идет самопроизвольно в соответствии со вторым началом термодинамики. В сферической капле все поверхностные молекулы не различимы между собой, но отличаются от объемных своей ориентацией. Поверхностные слои обычно характеризуются дальним порядком расположения ориентированных молекул (гл. VUI). Эта особенность весьма важна, ибо в результате организации микроструктур в дисперсных системах часто образуются ориентированные макроструктуры. [c.11]

Таким образом, задача заключается в экспериментальном определении Qa = —А.и и сравнении этой величины с вычисленной на основе того или иного представления о природе поверхностных сил. Процесс адсорбции, как правило, экзотермичен, поскольку и свободная энергия (в самопроизвольном процессе), и энтропия в поверхностном слое (в результате упорядочения) обычно уменьшается и и = АР + ТА8 С 0. Для измерения Qa, в принципе, применим калориметрический метод на практике обычно используют калориметры изотермического и адиабатического типов. [c.111]

Т. изучает влияние трения на изменение каталитич. св-в твердых в-в электрохим. процессы (напр., на их скорость) диффузию-процессы переноса газов в металлах (напр., водорода в стали или чугуне) и процессы, обусловленные возбуждением атомов поверхностных слоев металлов при их деформации (скорость диффузии возрастает на порядки) коррозию-в одних условиях происходит повреждение и разрушение металлов за счет хим. и электрохим. р-ций с окружающей средой (фреттинг-коррозия), в иных условиях самопроизвольно протекает пассивирование металлов (вследствие образования на их пов-стях пленок труднорастворимых соед., напр, оксидов) сорбцию газов твердыми в-вами крекинг нефти и ее фракций полимеризацию продуктов трибодеструкции углеводородов и т.д. [c.633]

САМОПРОИЗВОЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ [c.18]

Это объясняется тем, что силы взаимодействия молекул, расположенных в поверхностном слое (равном по толщине радиусу молекулярных сил), лишь частично компенсируются однородными молекулами. С некомненспрованностью молекулярных сил связано и наличие избыточной свободной энергии поверхности. Эта свободная энергия, отнесенная к единице поверхности, называется поверхностным натяжением и выражается в эрг1см или dunj M. С понижением свободной энергии в поверхностном слое (поверхностного натяжения) самопроизвольно начинается процесс [c.190]

Как было показано выше, поверхностная энергия стремится самопроизвольно уменьшиться. Это выражается в уменьшении межфазной поверхности или поверхностного натяжения. К явлениям, происходящим вследствие стремления к самопроизвольному снижению поверхностного натяжения, относится адсорбция. Адсорбция представляет собой процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностным слоем и объемной фазой. Из сказанного следует, что адсорбция может наблюдаться в многокомпонентных системах и что при перераспределении компонентов в поверхностный слой предпочтительнее переходит тот компонент, который сильнее уменьшает межфазное (поверхностное) натяжение. В однокомпонентной системе при формировании поверхностного слоя происходит изменение его С1руктуры (сгущение, уплотнение), которое часто называют автоадсорбцией. [c.32]

С термодинамической точки зрег1ия адсорбция является самопроизвольным процессом выпавмивапия химических потенциален веществ в объеме системы и межфазиом (поверхностном) слое. Этот процесс происходит вследствие стремления к минимуму поверхностной энергии или энергии Гиббса всей системы. [c.108]

Структурно-механический фактор оценивается с помощью реологических параметров межфазных адсорбционных слоев, которые имеют свойства твердообразного тела. Такие слон обладают механической прочностью, упругими свойствами и прп сближении частиц мешают их слипанию или слиянию. Высокие прочностные характеристики поверхностных слоев приобретаются благодаря переплетению цепей ВМС и длннноцепочечных ПАВ, а иногда и в результате процессов полимеризации и поликонденсацни. Представление о структурно-механическом факторе стабилизации было введено П. А. Ребиндером. Он показал, что этот фактор имеет кинетический характер. Часто после разрушения пленка самопроизвольно не восстанавливается, так как не находится в равновесии со средой. В качестве примера веществ-стабилизаторов, образующих на поверхности частиц гелеобразные пленки, можно привести желатину и некоторые другие белки, мыла, водорастворимые эфиры целлюлозы, смолы. [c.340]

При комнатной и более высоких температурах молекулы, связанные с поверхностью вандерваальсовыми силами, постепенно становятся хемосорбированными [51]. Эта особенность кислорода отчетливо обнаруживается в его способности катализировать (благодаря парамагнитным свойствам) реакцию орто-пара превращения водорода. Будучи адсорбированным на угле при низких температурах, кислород ускоряет эту реакцию, но если адсорбция происходит при более высоких температурах, то он оказывает отравляющее действие [132, 133], Следовательно, для протекания реакции кислорода с поверхностью угля требуется энергия активации. В случае адсорбции на металлах энергия активации может быть ничтожно малой или даже равна нулю. Па поверхности цезия при температуре жидкого воздуха кислород самопроизвольно образует хемосорбционный слой молекул поверхностного окисла. Вполне возможно, что этот хемосорбционный процесс не имеет диссоциативного характера (см. далее настоящий раздел). На пленке молибдена, полученной испарением металла в высоком вакууме, переход от физической адсорбции к хемосорбции требует более высоких температур. Этот переход может быть обнаружен по уменьшению электропроводности пленки в результате хемосорбции кислорода [78]. Аналогичная картина наблюдается при адсорбции кислорода на никеле и платине [53]. [c.83]

В первом случае 6Si,2 = О, условием возможности процесса является Si,26ai,2 < 0. Но Si,2 = onst и всегда > 0. Следовательно, 6(Ti,2 < О, в этом случае все самопроизвольные процессы сводятся к уменьшению поверхностного натяжения. Такими являются все адсорбционные процессы, т. е. сгущение в поверхностном слое массы компонентов, понижающих своим присутствием поверхностное натяжение. [c.34]

Рассмотрим вначале качественно адсорбцию на границе раздела жидкого раствора (например, раствора этилового спирта в воде) с равновесной газовой фазой. В момент образования границы раздела составы поверхностного слоя и объемной фазы идентичны ( = 0) и значение а на границе раздела отвечает этому составу (при данной Т). После перемешивания можно ожидать, что молекулы спирта начнут переходить из объемной фазы в поверхностный слой, снижая а, поскольку они менее полярны, чем молекулы воды. Этот процесс пойдет самопроизвольно в сторону уменьшения а до тех пор, пока не скомпенсируется встречным [c.79]

Исследуем два различных варианта поведения жидкой капли на твердой поверхности (рис. .5). Пусть в начальный момент капля имеет форму полусферы. Условие самопроизвольного растекания капли определяется неравенством при котором замена поверхности с большей свободной энергией на поверхность с меньшей свободной энергией в процессе растекания приведет к уменьшению запаса энергии в системе. Поскольку, однако, в этом процессе увеличивается свободная энергия поверхностного слоя на границе ЖГ, качественное рассмотрение позволяет предсказать возможность остановки процесса при значениях (сг.рр — сГрж) соизмеримых с (рис. У.5,а), или неограниченного растекания при [c.54]

Рассмотрим вначале качественно адсорбцию на границе раздела жидкого раствора (например, раствора этилового спирта в воде) с равновесной газовой фазой. В момент образования границы раздела составы поверхностного слоя и объемной фазы идентичны (п =0), и значение о на границе раздела сразу после перемешивания отвечает этому составу (при данной Т). Далее, можно ожидать, что молекулы спирта начнут переходить из объемной фазы в поверхностный слой, снижая а, поскольку они менее полярны, чем молекулы воды. Этот процесс пойдет самопроизвольно в сторону уменьшения а до тех пор, пока не скомпенсируется встречным процессом диффузии (обусловленным разностью концентраций компонента в поверхностном слое и объеме фазы). Равновесие должно соответствовать минимуму энергии Гиббса всей системы в целом. Условием равновесия будет равенство вариаций поверхностной энергии и осмотической работы. [c.79]

Из графика рис. 3.7 видна четко выраженная тенденция Смещения макситуыа натяжения в сторону роста концентрации кислоты вместе с ростом температуры. Для чистых кислоты и воды при бО С поверхностные натяжения одинаковы. Если учесть, что конденсирующиеся из дымовых газов растворы серной кислоты имеют концентрации 60—80%, то, следовательно, поверхностные слои находятся в неустойчивом состоянии и самопроизвольный процесс может идти как в направлении обогащения раствора водой, так и кислотой. [c.214]

К. м.-самопроизвольный процесс, сопровождающийся уменьшением энергии Гиббса системы конструкц. материал-среда. Для р-ций К. м. изменения энергии Гиббса по порядку величины таковы же, как и для самопроизвольно протекающих хим. р-ций. Термодинамич. нестабильность системы конструкц металл-среда является причиной широкой распространенности К. м. во всех отраслях техники. Нормальная эксплуатация оборудования, коммуникаций, транспортных средств и т. п. часто возможна лишь при достаточном замедлении К. м., достигаемом при помощи многообразных способов и средств защиты от коррозии. Изменением состава материала или среды или созданием особых условий можно добиться того, что К. м. само-тормозится из-за образования поверхностных защитных слоев (см. Пассивность металлов. Ингибиторы коррозии, Коррозиониостоикие материалы). На нек-рых металлах (А1, Ti и др.) защитные слон в ряде сред образуются и без спец, мер. [c.480]

П.Н. орн деформировании н разрушении происходят не самопроизвольно, поскольку требуют затраты работы на образование и развитие новых пов-стей. Закономерности этих П. я. изучает физико-химическая механика. Одно из основных П. я. при деформации и разрушении - эффект Ребнндера (адсорбц. понижение прочности). Оно заключается в изменении прочности и пластичности твердых тел вследствие снижения поверхностной энергии во время деформации и развития трещины. Эффект Ребиндера происходит при нагружении материалов в присут. определенных ПАВ или в контакте с жидкостями родственной мол. природы. Др. важное П. я.-значит, повышение прочности кристаллов в результате растворения поверхностных слоев или в процессе деформирования (эффект Иоффе) его связывают с устранением структурных дефектов, к-рых особенно много в поверхностных слоях кристаллич. в-ва. [c.591]

Часть 1 знакомит вас с дисперсными системами, являющимися основными объектами, изучаемыми коллоидной химией, и их основной особенностью — наличием большой межфазной поверхности и, как следствие, избытка поверхностной энергии. В главах 2-5 подробно рассмотрены различные виды адсорбции — самощюизвольных процессов в поверхностном слое. Этот материал важен не только вследствие большого практического значения адсорбционных процессов, но и для понимания вопросов устойчивости дисперсных систем, методов их пол5гчения и разрушения. В конце первой части описаны такие самопроизвольные поверхностные явления, как смачивание и адгезия, играющие важную роль в различных областях человеческой деятельности. [c.3]

Из химической термодинамики вы знаете, что самопроизвольно протекают только те процессы, которые приводят к зпиеньшению свободной энергии системы. Если процессы проводятся в условиях постоянства объема и температуры, они должны приводить к уменьшению свободной энергии Гельмгольца (dF < 0). Процессы, протекающие при постоянных давлении и температуре, должны сопровождаться уменьшением свободной энергии Гиббса (dG < 0). Если процессы в поверхностном слое не сопровождаются химическими реакциями, состав системы остается постоянным (Ищ = onst). Рассмотрим, какие процессы в поверхностном слое отвечают указанным условиям. [c.18]

Любые процессы щютекают сгшопроизвольно, если они сопровождаются уменьшением свободной энергии. Уменьшение свободной поверхностной энергии возможно либо за счет уменьшения величины межфазной поверхности, либо за счет уменьшения поверхностного натяжшия. Стремление частиц принять сферическую форму, процессы коагуляции и коалесценции характерны для индивидуальных веществ, поверхностное натяжение которых постоянно. В тех случаях, когда постоянна площадь межфазной поверхности, самопроизвольно происходят процессы адсорбции — накопления в поверхностном слое частиц, понижающих поверхностное натяжение. Различные виды адсорбции будут рассмотрены в следующих главах. [c.23]

Продуктивные пласты месторождения Башкортостана сложены премущественно мелкозернистыми песчаниками и алевролитами. Основным породосодержащим минералом является кварц, который по своей природе является гидрофильным. О гидрофильности поверхности пор продуктивных песчаников свидетельствует тот факт, что при полном насыщении порового пространства водой, капиллярного замещения воды нефтью не происходит. Насыщение же порового пространства нефтью почти во всех слз аях приводит к капиллярному замещению водой, т. е. имеет место самопроизвольный процесс капиллярной пропитки. Тем не менее, в продуктивных пластах даже при высоких первоначальных водонасыщенностях возможна гидрофобизация порового пространства нефтью, что обуславливает образование остаточной нефти. Остаточная нефть формируется в продуктивных пластах в результате вытеснения нефти водой. Наличие гидрофобных и гидрофобизированных участков на поверхности поровых каналов коллектора, соприкасающейся с нефтью вследствие адсорбции поверхностно-активных веществ, приводит к смачиванию их нефтью и возникновению граничных слоев с повышенной вязкостью, которые при существующих технологических методах извлечения нефти не участвуют в течении по пласту. [c.125]

Коагуляции или флокуляция является самопроизвольным процессом, приводящим к уменьшению свободной энергии системы (АР) в результате уменьшения избытка свободной поверхностной энергии (поверхностного натяжения ст) дисперсной фазы в местах контактов АР = Дст5) при сохранении общей поверхности раздела. В случае коалесценции (также самопроизвольного процесса) уменьшение свободной энергии обеспечивается уменьшением поверхности раздела (5) между частицами дисперсной фазы (А = аА8) при сохранении постоянства поверхностного натяжения на границах раздела жидких фаз. Такое разделение процессов коагуляции и коалесценции во времени невозможно достигнуть при использовании низкомолекулярных стабилизаторов, так как в этом случае акты, приводящие к коагуляции, в скором времени приводят и к коалесценции. Исследование формирования и свойств межфазных структурированных слоев интересно не только для выяснения механизма их эмульгирующего действия, но и для решения многих биологических проблем, связанных с образованием и функциями биомембран. [c.156]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология