Общие свойства поверхностных слоев

В курсе сделана попытка дать очерк свойств дисперсных систем путем последовательного усложнения и конкретизации — от наиболее общих свойств поверхностного слоя, через учение о поверхностных силах и ориентации к явлениям адсорбции, электроповерхностным явлениям, необходимым для понимания устойчивости, и далее —к проблемам разрушения дисперсных систем и образования структур в системах различного типа. [c.356]

Z Общие свойства поверхностных слоев. Адсорбция [c.350]

Последующая обработка отлитой тем или иным способом пленки, по существу, направлена на изменение защитных свойств диффузионных барьеров вокруг каждой частицы дисперсной фазы. Специфика капсулирования веществ в пленках состоит в том, что множество отдельных капсулированных частиц, заключенных в индивидуальные полимерные ячейки, защищено от внешней среды одним общим барьером -поверхностью пленки. Направленное изменение барьерных свойств поверхностных слоев - основная технологическая задача обработки сформованной пленки. [c.104]

А. ОСОБЕННОСТИ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ И ОБЩИЕ ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ И ДИСПЕРСНОСТИ [c.245]

В курсе сделана попытка дать очерк свойств дисперсных систем путем последовательного усложнения и конкретизации — от наиболее общих свойств поверхностного слоя, через учение о поверхностных силах и ориентации к явлениям адсорбции, [c.392]

Общие свойства поверхностных слоев [c.367]

В целом свойства поверхностного слоя можно описать следующим общим уравнением [c.66]

Как мы видели в главе XI, вещество в поверхностном слое обладает несколько другими свойствами, чем в остальном его объеме. В тех состояниях вещества, когда поверхность его относительно невелика, отличия в свойствах поверхностных слоев его в общем слабо отражаются на других свойствах. Но в состояниях, в которых [c.497]

Институтом физической химии АН СССР совместно с Институтом атомной энергии им. И. В. Курчатова АН СССР были исследованы ионная имплантация титана палладием и коррозионно-электрохимические свойства поверхностного слоя [245]. Общее количество внедренного палладия и характер его распределения в поверхностном слое [c.330]

Структурные особенности полимерных пленок определяются их формой, при которой отношение площади поверхности изделия к его объему очень велико. Поэтому те свойства пленок, которые в наибольшей степени зависят от их структуры, определяются свойствами поверхностных слоев, которые у большинства пленок существенно отличаются от свойств материала, удаленного от поверхности. Наиболее резким отличием структуры поверхностных слоев от структуры в объеме характеризуются, в частности, все пленки, изготавливаемые формованием из растворов на твердую подложку. Это обусловливает специфичность свойств поверхностных слоев. Изложенное хорошо иллюстрируется работами по изучению, струк-туры эфироцеллюлозных пленок, полученных формованием из растворов на твердой подложке [5]. Отличия в структуре слоев определяются структурными особенностями верхней или, как принято называть, воздушной стороны пленки и нижней ( зеркальной ) стороны. Следовательно, пленочные материалы, формуемые на твердой подложке, отличаются существенной слоевой структурной неоднородностью (рис. 1.1), причем в общем виде можно различить, по крайней мере, три слоя с различной структурой. Верхний ( воздушный ) слой, соприкасающийся в процессе формования пленки с воздухом, характеризуется наибольшей плотностью упаковки структурных образований в результате наиболее полно прошедших релаксационных процессов. Этому способствуют процессы диффузии молекул растворителя из глубинных слоев на поверхность пленки по мере ее высушивания при пленкообразовании. В то же время нижний ( зеркальный ) слой пленки, соприкасающийся с зеркальной твердой поверхностью, па которой осуществлялось формование пленки, обладает наименее устойчивой плоскостно-ориентированной структурой в результате фиксирующего действия твердой подложки при [c.20]

Как будет показано ниже, функция, связывающая свойства поверхностного слоя с расстоянием от поверхности, может быть различной, и в общем виде она определяется тремя фундаментальными переменными - энергией когезии полимера, энергией адсорбции (или адгезии) и гибкостью полимерной цепи. Давая определения эффективной толщины, мы тем самым допускаем существование такой функциональной зависимости, т.е. различия свойств полимера на разном удалении от поверхности. [c.88]

Как мы видели в главе XI, вещество в поверхностном слое обладает несколько другими свойствами, чем в остальном его объеме. В тех состояниях вещества, когда поверхность его относительно невелика, отличия в свойствах поверхностных слоев его в общем слабо отражаются на других свойствах. Но в состояниях, в которых вещество обладает сильно развитой поверхностью, в особенности в коллоидном состоянии, поверхностные явления приобретают большое значение. Именно сильное развитие поверхности (количественное изменение) приводит к появлению у системы новых качеств, новых свойств—тех свойств, которые присущи коллоидным системам и которые заставляют рассматривать кол-Рис, 160. Кривая распределения частиц лоидные системы как особое карбоната кальция по размерам (резуль- состояние вещества (качест-тат микроскопических определений). венное изменение). Большой [c.494]

Резкое качественное различие в каталитическом отношении между электронными проводниками п- и / -типа возможно только при действии в катализе особых механизмов, связанных с запорными свойствами поверхностного слоя, что проявилось бы раньше всего в особом поведении проводников с чередующимися слоями п и о-типа. Открытие систематических различий между п- и -проводниками внесло бы поэтому существенные поправки в наше представление об электронном механизме в общем виде или применительно к частным реакциям. [c.128]

Общие физические свойства поверхностного слоя воды [c.638]

В предыдущей главе рассмотрены частные случаи адсорбционных равновесий между газовой фазой и адсорбционным слоем на однородной поверхности твердого тела, не растворяющего адсорбированное вещество. Рассмотрим теперь в более общем виде равновесие поверхностного слоя с двумя соседними объемными фазами. Вследствие изменения концентраций компонентов в поверхностном слое по сравнению с однородными соседними фазами, в этом слое создаются некоторые избытки этих концентраций, положительные или отрицательные в зависимости от свойств того или иного компонента и свойств соседних объемных фаз. Условия равновесия адсорбционного слоя с соприкасающимися объемными фазами являются обобщением условий гетерогенного равновесия системы, состоящей из однородных объемных фаз (см. стр. 125). При этом обобщении учитывается наличие промежуточного слоя между однородными фазами. [c.459]

Экспериментальные исследования показали, что независимо от состава поверхностных слоев адсорбционные процессы характеризуются следующими общими свойствами. [c.44]

Согласно Гиббсу [14] фазой считается масса вещества, однородная по составу и свойствам во всех своих частях, за исключением тонких поверхностных слоев. В более общем смысле фазой считаются однородные части системы, отделенные от среды поверхностью раздела и обладающие химическим составом, термодинамическими и физическими свойствами. Фазы, обладающие одинаковым химическим составом, но различающиеся только структурой кристаллической решетки, называют модификациями. [c.44]

Анализировать поведение систем, параметры которых, характеризующие поверхностные свойства, зависят от объема и формы малых фаз, чрезвычайно трудно, и до сих пор это не было сделано в общей форме. Более полно развита теория тонких плоскопараллельных слоев, кривизна которых равна нулю, и единственным фактором, определяющим размеры микрофазы, является ее толщина к. В качестве характеристики особых термодинамических свойств тонких слоев Дерягин ввел в 1934 г. расклинивающее давление , [c.93]

Наличие сильно развитой поверхности придает всем дисперсным системам общие свойства. Обусловлено это особым состоянием молекул и атомов на поверхности фазы. Поэтому и состав поверхностного слоя обычно отличается от состава каждой из соприкасающихся фаз. [c.6]

Для многих свойств пластмасс существенным является характер взаимодействия макромолекул полимера с поверхностью листов, волокон или зерен наполнителя. Некоторые вещества (дерево, бумага, ткань и др.) впитывают тот или другой полимер, по крайней мере в поверхностные слои. Другие, как, например, стеклянные волокна, не впитывают полимер, а соприкасаются с ним только на самой поверх-, ности. Очевидно, в обоих случаях связи, образующиеся между макро-> молекулами полимера и наполнителем, зависят от их химического состава, но в общем впитывание благоприятствует образованию более прочного сцепления между ними. [c.225]

При достаточно высоких концентрациях детергента его молекулы уже не могут разместиться в поверхностном слое и начинается образование микроагрегатов — мицелл, которые представляют собой сферические скопления молекул детергента, обращенных внутрь своими гидрофобными фрагментами, а наружу ионной (или в общем случае, гидрофильной) частью (рис. 86). Обладая гидрофобным внутренним объемом, мицеллы могут захватывать гидрофобные вещества, способствуя их растворению или, как более принято говорить в этом случае, их солюбилизации. В частности, мицеллы детергентов могут захватывать молекулы жира, на чем основаны их моющие свойства. [c.313]

Часто изучение поверхностных явлений и дисперсных систем объединяют в одной дисциплине, называемой коллоидной химией, которая долгое время рассматривалась как раздел общего курса физической химии. В настоящее время коллоидную химию определяют как самостоятельную науку об особых свойствах гетерогенных высокодисперсных систем и протекающих в них процессах. Коллоидная химия — это физико-химия дисперсных систем и поверхностных слоев. Содержание предмета коллоидной химии П. А. Ребиндер формулирует так коллоидная химия рассматривает процессы образования и разрушения дисперсных систем, а также их характерные свойства, связанные в основном с поверхностными явлениями. Таким образом, предметом коллоидной химии является изучение химических свойств дисперсных систем и процессов, наблюдаемых на границе раздела фаз, поверхностных явлений. В этой науке широко используются различные понятия физической химии, как, например, фаза, гомогенная и гетерогенная система и др. [c.170]

В предыдущих главах мы познакомились с некоторыми свойствами дисперсных систем, связанными с движением частиц дисперсной фазы и их размерами. Однако основные и наиболее характерные свойства коллоидного состояния определяются особым состоянием вещества в поверхностных слоях на границах разделов фаз. Поэтому Б настоящей главе мы приступим к центральному разделу курса, к изучению поверхностных слоев — их свойств, структуры, состава, неразрывно связанному с учением о поверхностных силах и поверхностной энергии. В этой части курса, которая для удобства разделена на несколько глав, мы отвлечемся от дисперсных систем и будем изучать физику и химию поверхностных слоев на фазовых границах, независимо от их протяженности, с целью установления наиболее общих закономерностей. Эти закономерности выходят, вообще говоря, за рамки коллоидных объектов, охватывая также и явления непосредственно с дисперсностью не связанные, например, растворение металлов в кислотах, нанесение тонких слоев, трение твердых тел и т. д. [c.50]

Вернемся к уравнению (IX. 10). Аналогия этого выражения с уравнением Клаузиуса — Клапейрона наводит на мысль о жидком состоянии адсорбционного слоя. Действительно, в настоящее время установлено, что при адсорбции паров поверхностный слой адсорбата представляет собой жидкость, обладающую особыми свойствами. Исходя из этого представления, можно было бы написать уравнение (IX. 10) сразу, без всякого вывода. Однако рассмотренный нами вывод носил совершенно общий характер, не ограниченный какими-либо конкретными представлениями о состоянии адсорбционного слоя. Таким образом, мы видим интересный пример того, как термодинамический подход, называемый часто формальным, порождает, в сочетании с идеей общности, новые физические представления о природе адсорбционного слоя. [c.122]

Абсолютная разность E — =о складывается, во-первых, из омического падения напряжения внутри электрохимической ячейки (между катодом и анодом) ом=/- цепи (Рцепи — внутреннее сопротивление цепи), и, во-вторых, из поляризаций катода АЕц и анода АЕл. Поляризация каждого из электродов представляет собой изменение гальвани-пвтенциала на границе электрод — раствор по сравнению с его равновесным значением, вызванное прохождением электрического тока. Электрический ток, в свою очередь, связан с протеканием электродного процесса (фарадеев-ский ток) и с заряжением двойного слоя (ток заряжения). Если свойства поверхностного слоя не изменяются во времени, то протекающий через электрод ток определяется только скоростью самого электродного процесса и размерами электрода. В этих условиях плотность тока i=l/s (s — поверхность электрода) служит мерой скорости электрохимической реакции. Поляризация электрода обусловлена конечной скоростью электрохимического процесса, а потому она является некоторой функцией плотности тока AE AE(i). Функциональная зависимость АЕ от i (или i от АЕ) называется поляризационной характеристикой. Задача электрохимической кинетики заключается в установлении общих закономерностей, которым подчиняются поляризационные характеристики, с целью регулирования скорости электродных процессов. Эта задача чрезвычайно важна, поскольку уменьшение поляризации при заданной плотности тока позволяет существенно повысить КПД использования электрохимических систем. [c.201]

Проведенные нами исследования методом изучения спин-решеточной релаксации радикалов, стабилизированных в объеме и в поверхностном слое кристаллических полимеров, показали, что поверхностный слой обладает значительно большей дефектностью по сравнению с объемом, что могкет быть результатом тех же причин, которые уже рассматривались в применении к поверхностным слоям полимеров на твердых границах [21, 22]. Изучение свойств поверхностных слоев в блочных полимерах значительно затруднено отсутствием подходящих методов, позволяющих провести эксперимент в условиях, когда вклад свойств поверхностного слоя в общие свойства системы достаточно велик. Этим объясняется тот факт, что сведений о структуре таких слоев очень мало по сравнению с данными о слоях на твердых поверхностях. Однако можно полагать, что основные принципы, управляющие структурой поверхностных слоев полимеров, сохраняются и в этом случае. Вопрос о структуре поверхностных слоев имеет особенно важное значение в том случае, когда процесс синтеза полимера совмещен с получением нолимерпого материала, т. е. когда он проводится в присутствии твердой поверхности. Примером является получение стекло- и армированных пластиков, лаков, наполненных полимеров и пр. [c.181]

Таким образом, теоретические расчеты, основанные на общих принципах конформационной статистики полимера, хорошо коррелируют с экспериментальными данными, х актеризующими структуру и свойства поверхностных слоев полимера, в частности конформации цепей. Однако к вопросу о конформациях цепей в наполненном полимере можно подойти и с точки зрения экспериментальной термодинамики, не делая упрощенных предположений о структуре граничного слоя. [c.94]

Для экстракции с химической реакцией трудно представить, что в некоторой области концентрации Со = а+6Св, где Со и Св — аналитические концентрации экстрагируемого элемента или одного вещества, существующего в разных молекулярных формах в одной или обеих фазах. Кроме того, в случае применения уравнений массопередачи с частными коэффициентами возникает противоречие между представлением о свойствах поверхностных слоев и уравнениями массопередачи. Из самого уравнения массоотдачи следует, что в равновесии (/ = 0) концентрация в поверхностном слое равна концентрации в объеме. Однако А. И. Русанов [49] показал, что концентрация в поверхностных мономолекулярных слоях значительно отличается от концентрации в объеме. В равновесии активности в мономолекулярном слое и объеме раствора равны. Поэтому, так же как предлагает Трейбал [27j для массопередачи из объема в объем, в работе [48] предложено использовать разности активности в качестве движущей рилы при массопередаче из объема к поверхностному слою или из этого слоя в объем. Примеры применения уравнений с активностями нами не найдены. Так [же как и при использовании уравнения с общими коэффициентами массопередачи, это связано с трудностью определения активности, особенно в поверхностном слое. [c.37]

Измерения поверхностной проводимости можно осуществить несколькими способами. 1) Одним из таких способов является измерение общей проводимости в монокристаллах или поликристаллических образцах, состоящих из небольших зерен. Толщина слоя пространственного заряда в этих зернах относительно велика (СиаО) [17] . 2) В тех случаях, когда проводимость поверхностного слоя значительно больше, чем в объеме, т. е. если в объеме кристалл является фактически изолятором (СигО), то можно использовать кристаллы обычных размеров [18]. 3) Использование электрического поля между кристаллом и металлическим плоским электродом, помещенным вблизи поверхности кристалла, изменяет свойства поверхностного слоя как в области пространственного заряда, так и в адсорбционном слое. Исследуя влияние электрических полей различных частот (постоянный или переменный ток от 0,01 гц до высоких частот) на проводимость, можно обнаружить особые состояния — ловушки с большими и малыми временами релаксации (так называемые медленные и быстрые состояния). Теория низкочастотных измерений изложена в работе Моррисона [19], теория высокочастотных эффектов приведена в работе Гаррета [20[ и Верца [21]. Измерения такого типа были проведены для Ое [22, 23], Те [24] и РЬ5[251. 4) В тех случаях когда поверхностный слой кристалла обладает проводимостью л-типа, а проводимость его в объеме характеризуется р-типом или наоборот ( каналы ) [261, ток, идущий от поверхностного слоя к объему, можно запереть с помощью наложения разности потенциалов между поверхностным слоем и объемом кристалла, так что р-п-переход смещается в направлении запирания. При таких условиях возникающий в поверхностном слое ток не проникает в объем кристалла и поверхностная проводимость может быть измерена, даже если объемная проводимость велика. В последнее время оказалось возможным измерить не только проводимость, но и постоянную Холла Р) поверхностного слоя и таким образом определить подвижность носителей р, = [27[. Измерения поверхностной проводимости германия показали, что, если предпринять особые меры для очистки поверхности (ионная бомбардировка, травление путем испарения в высоком вакууме), [c.556]

При исследовании противоизносных свойств авиационных топлив, необходимо наряду с изучением описанных выше зависимостей изучить механизм взаимодействия топлива с металлами контактируе-мых поверхностей. Многочисленные наблюдения за поверхностями трения, изучение состава продуктов износа, процессов, происходящих в тонких поверхностных слоях металлов, позволяют составить следующую общую схему взаимодействия топлив с металлами в процессе трения. Как только металлический образец погружается в топливо, на его поверхности адсорбируются поверхностно-активные молекулы гетероатомных соединений (кислородных, сернистых, азотистых), а также молекулярный кислород и образуется тонкий граничный слой. Этот слой может воспринимать сравнительно большие, нормальные к поверхностям трения нагрузки и легко деформируется при приложении тангенциальных напряжений. При контактировании двух металлических поверхностей между ними будет находиться граничный слой из адсорбированных молекул. Если контактная нагрузка, скорость относительного перемещения и объемная температура топлива невелики, то тонкая граничная пленка выполняет роль эффективной смазки, а поверхностные слои окислов металла подвергаются в основном упругой деформации, причеМ деформацией охвачены очень тонкие слои окислов. При многократном упругом передеформировании окисных слоев происходит их усталостное разрушение, а на месте разрушенных окислов образуются новые вследствие окисления металла кислородом, всегда присутствующим в топливе или выделяющимся при разложении гетероатомных кислородных соединений. [c.70]

Эмульсии относятся к микрогетерогенным системам, частицы которых видны в обычный оптический микроскоп, а коллоидные растворы принадлежат к ультрамикрогетерогенным системам, их частицы не видны в обычный микроскоп. Хотя по своей природе эти системы близки, но физико-химические их свойства различны и зависят в значительной степени от дисперсности. При образовании эмульсии образуется огромная поверхность дисперсной фазы. Так, количество глобул воды в одном литре 1%-ной высокодисперсной эмульсии исчисляется триллионами, а общая межфазная площадь поверхности — десятками квадратных метров. На такой огромной межфазной поверхности может адсорбироваться большое количество веществ, стабилизирующих эмульсию. В процессе образования эмульсии на хщспергирование жидкости затрачивается определенная работа и на поверхности раздела фаз концентрируется свободная поверхностная энергия — избыток энергии, содержащейся в поверхностном слое (на границе двух соприкасающихся фаз). Энергия, затраченная на образование единицы межфазной поверхности, называется межфазным поверхностным натяжением. Удельная поверхностная энергия измеряется работой изотермического и обратимого процесса образования единицы поверхности поверхностного слоя и обозначается а. [c.15]

Структура углерода на поверхности сажи отличается от его структуры в ядре. Наиболее упорядочен углерод в поверхностных слоях степень его упорядоченности уменьшается с продвижением к центру частицы и с уменьшением ее размеров. Возможно, что неоднородность частицы сажи объясняется наслаиванием на нее углерода в процессе ее образования при этом в последующем слое создаются более благоприятные условия для упорядочения такой частицы. По мере повышения ароматизованности сырья степень однородности слоев частиц увеличивается, что в общем позволяет в некоторых пределах влиять на свойства саж. Неод1юродность молекулярной структуры частиц влияет на химические и физикохимические свойства сажи. [c.52]

Механизм адгезии парафиновых частиц к поверхностям различной природы невозможно понять без рассмотрения хотя бы в общих чертах особенностей кристаллической струиуры и электронной конфигурации твердых веществ, без представления закономерностей, которым подчиняются их свойства с изменением энергетического состояния. Принято считать, что однородное твердое вещество, состав и плотность которого практически одинаковы во всем объеме любых его образцов (т.е. они не отклоняются от средних значений больше, чем на величину ошибки измерения соответствующего параметра), представляет собой твердое химическое соединение /68/. Существенной особенностью твердого соединения является то, что любые его отдельные части - твердые тела - имеют поверхность. Поверхностный слой твердого вещества, толщиной порядка 10А (около 3-4 монослоев соответствующих структурных единиц), из-за неуравновешенного взаимодействия частиц слоя с частицами основной массы имеет несколько иное строение, что приводит к заметному отличию свойств этого JlJ i от глубинного вещества. Твердое вещество в отличие от газа и жидкости, имеет практически не изменяющееся во времени строение. При этом тип строения ве1цества определяется прежде всего тем, какие связи соединяют его структурные единицы - межмолекулярные или межатомные. [c.106]

Вклад повсфхности раздела в общие свойства фазы существенно зависит от того, какая доля от общего количества вещества находится в поверхностном слое. Последняя в свою очередь зависит от формы и размера фазы. Проведем оценку доли вещества в поверхностном слое для шарика вещества радиуса г. Если принять, что толщина поверхностного слоя имеет размер порядка не слишком большой молекулы, т. е. 1 нм, то объем, занимаемый поверхностным слоем, составит Vs-=--4nr -10 , а весь объем фазы V — = /зпг . Полагая, что плотность вещества в поверхностном слое мало отличается от плотности фазы в целом, отношение количества вещества в поверхностном слое к общему количеству вещества можно, оценить как отношение соответствующих объемов V s/V=3X X если г выражено в метрах. Для шарика радиусом 1 мм эта [c.305]

Понятие о твердой фазе. Термодинамическое определение фазы (см. гл. II, 9) включает следующие основные положения. Во-первых, подразумевается, что система находится в состоянии термодинамического равновесия, т. е. обеспечены условия свободного массопереноса и теплообмена как в объеме каждой фазы, так и в системе в целом. Во-вторых, каждая фаза, составляющая систему, должна быть физически однородной ее частью. При этом химическая однородность фазы не обязательна. Примером физически однородной (однофазной), но химически неоднородной системы являются воздух — молекулярный раствор газов, не взаимодействующих друг с другом, молекулярные водные растворы неэлектролитов и т. п. Химическая неоднородность в однофазной системе наблюдается только при полном отсутствии химического взаимодействия между компонентами. Если такое взаимодействие при образовании фазы возможно, то оно приводит к возникновению и физически и химически однородной однофазной системы. Например, смесь газообразного оксида азота и кислорода физически однородна. Если бы эти газы пе взаимодействовали друг с другом, то их смесь была бы однофазной, но химически неоднородной (как воздух). Поскольку в системе возмол<но химическое взаимодействие, приводящее к образованию нового вещества (дыокспд азота НОг), то состояние термодинамического равновесия наступит тогда, когда система станет и физически и химически однородной. В-третьих, термодинамическое определение фазы предусматривает наличие межфазной границы раздела — поверхности, отделяющей данную фазу от всех остальных фаз в системе н от окружающего пространства. Поверхностный слой фазы находится в иных условиях по сравнению с объемом и обладает избыточной свободной энергией. Вследствие этого свойства поверхности отличаются от свойств вещества в целом. Поэтому понятие фазы применимо к макроскопическим объектам, для которых объемные свойства являются определяющими. Если поверхностными свойствами по сравнению с объемными пренебречь нельзя (что наблюдается, например, в тонких пленках), то классическое понятие фазы становится неприменимым. При этом не имеет значения абсолютное количество вещества в объеме данной фазы, важ[ю лишь соотношение между поверхностью и объемом. Например, фазой нельзя считать тонкую масляную пленку на поверхности воды, хотя общая масса этой пленки может быть значительной. [c.302]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология