Поверхностные явления и адсорбция Поверхностное натяжение

Это выражение является основным уравнением статистической теории таких поверхностных явлений, как поверхностное натяжение и адсорбция на поверхности тел. [c.314]

Развёрнутая теория явлений адсорбции, поверхностного натяжения, смачивания построена,как видно из содержания настоящей книги, на ба е современных представлений о природе адсорбционной энергии, слагающейся [c.114]

Заметное влияние на массоперенос в пористых телах оказывает явление капиллярной конденсации. В результате адсорбции на стенках пор образуется пленка конденсированной фазы с искривленной поверхностью. Анализ условий равновесия показывает, что гидростатические давления фаз, разделенных искривленной поверхностью, различны. Эта разность, называемая обычно капиллярным давлением, равна произведению межфаз-ного поверхностного натяжения ожг на кривизну поверхности [c.52]

Научные исследования в области явлений сорбции начались с конца XIX в. В 1876 г. Ж- Гиббс установил математическую зависимость между поверхностной концентрацией и поверхностным натяжением, в 90-х годах были начаты работы по исследованию свойств поверхностных пленок. Глубокое изучение сорбционных явлений, классификация их и создание научных теорий относится к нашему веку. В эту область многие исследователи внесли ценнейший вклад. В 1903 г. М. С. Цвет [9] открыл избирательную и фракционную адсорбцию твердыми адсорбентами из растворов, положив начало хроматографическому анализу. С 1910 г. появляется ряд работ А. А. Титова по изучению равновесий при адсорбции газов активированными углями [10]. [c.92]

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]

Гиббс основал также термодинамику поверхностных явлений. Он доказал, что поверхность фазы обладает особыми свойствами, отличными от свойств остальной фазы, показал термодинамическую сущность поверхностного натяжения как приращения свободной энергии фазы на единицу новой поверхности. Он вывел также фундаментальное уравнение адсорбции, позже названное его именем, связывающее величину последней с изменением поверхностного натяжения. [c.317]

Идея состоит в том, чтобы рассматривать явления адсорбции на поверхности твердых тел подобно следующему явлению когда растворенное вещество понижает поверхностное натяжение у растворителя, то концентрация его на поверхности увеличивается согласно уравнению Гиббса, которое можно получить чисто термодинамическим путем, для этой поверхностной концентрации С (в молекулах на см ) имеем ) [c.29]

Обширная монография, излагающая современное состояние вопросов, связанных с изучением физических и химических свойств поверхностей жидких и твёрдых тел, охватывает результаты ) теоретических и (главным образом) экспериментальных исследований капиллярных явлений, плёнок на поверхности, адсорбции, поверхностного натяжения, трения и смазки, катализа и электрических явлений на границах раздела. [c.2]

Позднее Аддисон [30] сочетал методы измерения поверхностного давления и поверхностного натяжения методом Вильгельми [31] по отрыву пластин и при их помощи установил, что динамическое поверхностное натяжение больше его статического значения, отвечающего тому же покрытию поверхности. Для объяснения этого явления автор высказывает предположение, что в начальные моменты адсорбции адсорбируемые молекулы находятся на границе раздела в неориентированном состоянии и только с течением времени адсорбированный слой приобретает строго ориентированное состояние. Сопоставляя скорости адсорбции и десорбции, Аддисон постулирует существование энергетического барьера для обоих процессов. Он нашел, что скорость десорбции молекул зависит от поверхностной концентрации и молекулярного веса сорбата и при длинной цепи более семи атомов углерода протекает так быстро, что ее не представляется возможным измерить. [c.167]

Явления, происходящие в поверхностном слое (адсорбция, поверхностное расслаивание, ориентация молекул и др.), отражаясь на изотермах поверхностного натяжения, придают им своеобразную форму это подчас затрудняет расшифровку химической диаграммы состав — поверхностное натяжение в смысле объяснения процессов, протекающих внутри жидкой фазы, и ограничивает тем самым применение [c.232]

Растворяемые в жидкости вещества способны изменять ее первоначальное поверхностное натяжение. Вещества, добавка которых к жидкости уменьшает ее поверхностное натяжение, называются поверхностно-активными. Понижение поверхностного натяжения при этом объясняется явлением адсорбции поверхностно-активного [c.91]

На рис. 4.2 показаны зависимости глубины пропитки торфа растворами ПАВ от времени. Линейность графиков /г(Ут) в начальный период свидетельствует о том, что в ходе пропитки остаются постоянными значения поверхностного натяжения на границе жидкость — газ, вязкость смачивающей жидкости, краевой угол и эффективный радиус пор в торфе. Скорость же процесса, характеризуемая величиной коэффициента впитывания К, интенсивно возрастает с увеличением концентрации растворов АПАВ и НПАВ. Однако этот рост прекращается при концентрации растворов АПАВ и НПАВ, близкой к выходу на плато изотерм адсорбции (С=1—2%) [227]. Кроме того, следует также обратить внимание на отклонение от линейности графиков Л(Ут) с течением времени. Это явление, связанное с адсорбцией [c.70]

На поверхности, образующейся между двумя жидкостями, не смешивающимися между собой или обладающими ограниченной взаимной растворимостью, существуют соотношения, аналогичные рассмотренным. Поверхностное натяжение на поверхности раздела между двумя жидкостями обычно значительно меньше, чем на поверхности раздела между жидкостью и газом. Но и в этом случае действуют силы, стремящиеся уменьшить изобарный потенциал как путем уменьшения поверхности, так и путем понижения поверхностного натяжения, что происходит в результате адсорбции соответствующих компонентов в поверхностном слое. Это имеет место и в системе из двух компонентов, и при растворении в них третьего вещества (рис. 131). Все эти явления приобретают большое значение в случае тонкого диспергирования одной жидкости в другой, в особенности в коллоидных системах, в связи с огромным увеличением поверхности. [c.365]

Адсорбция поверхностно-активных молекул понижает поверхностное натяжение на границе ртуть — раствор. Это явление описывается уравнением Гиббса [c.306]

Слабое эмульгирование может быть получено с любым ПАВ, т. е. с любым соединением, которое понижает поверхностное натяжение между двумя жидкостями. Последнее связано с адсорбцией ПАВ на межфазной поверхности и влияет как на легкость диспергирования при получении эмульсии, так и на скорость разрушения жидкой пленки между каплями. Согласно некоторым взглядам, существенным фактором стабилизации является эластичность пленки. Ниже изложена хорошо известная теория этого явления Марангони и Гиббса . [c.84]

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]

Адсорбция на жидких поверхностях. Явление адсорбции имеет особое значение для физической химии поверхностей и дисперсных систем. С точки зрения молекулярной теории, которая исследует детальную структуру адсорбционного слоя, это явление представляется чрезвычайно сложным. Классическое, хотя и несколько устаревшее изложение этого вопроса имеется в уже цитированной монографии Хюккеля [5]. Особенно наглядные представления о строении адсорбционного слоя были получены в результате исследований жидких поверхностей, так как в этом случае отпадает один из факторов, существенно усложняющих адсорбцию в случае твердых поверхностей,— их специфическая структура и неоднородность. Кроме того, в случае жидкостей можно непосредственно измерять поверхностное натяжение (для растворов) или двумерное поверхностное давление (для нерастворимых монослоев), которые являются ценнейшими термодинамическими характеристиками состояния адсорбционного слоя. По этой причине в дальнейшем мы будем заниматься только адсорбцией на жидких поверхностях. [c.106]

Поверхностное натяжение играет большую роль при электролизе расплавленных солей, поскольку процессы, протекающие на электродах (аналогично электролизу водных растворов), часто связаны с адсорбцией. Возможность слияния малых капель жидкого металла на катоде и в расплаве является функцией поверхностного натяжения. Степень пропитывания футеровки ванн электролитом, смачивание поверхности твердого тела жидкостью (в нашем случае — жидким металлом или расплавом) также связаны с поверхностным натяжением,. Оно служит причиной захвата значительной доли электролита твердым катодным осадком и явления анодного эффекта — важного для электролиза расплавов. [c.473]

Поверхностное натяжение [1—3]. Поверхностная энергия играет исключительно важную роль в большом числе самых разнообразных явлений. Свойства поверхности раздела сказываются прежде всего на испарении, сублимации и конденсации, так как при переходе вещества из одной фазы в другую его молекулы должны пройти через эту поверхность. В таких процессах, как адсорбция, диффузия, катализ, химические реакции в гетерогенных системах, вещество либо переходит через поверхностный слой, либо поглощается им, либо вытесняется из него в объем. Трение, смазочное действие и адгезия также связаны с поверхностными свойствами веществ. [c.5]

Поскольку понижение поверхностного натяжения обусловлено переходом молекул (ионов) ПАВ из объема в поверхностный слой раствора, то наблюдаемые закономерности достижения равновесного значения о указывают на малую (и убывающую во времени) скорость адсорбции. Формирование равновесного адсорбционного слоя происходит не мгновенно, а протекает во времени, следуя определенным кинетическим закономерностям. Изучению этого явления посвящено много работ, однако до настоящего времени не решен окончательно вопрос о механизме формирования равновесного адсорбционного слоя и факторах, контролирующих кинетику этого процесса. [c.31]

Адсорбция на границе жидкость — газ. Явления адсорбции в жидкости обусловливаются ее поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение в жидкости — величина, характеризующая состояние поверхности жидкости, численно равная работе, которая затрачивается на преодоление сил притяжения между частицами [c.94]

Выше были рассмотрены представления о поверхностном натяжении индивидуальных жидкостей. На поверхностном натяжении растворов сильно сказывается явление адсорбции. [c.117]

Для интерпретаций явлений адсорбции на границе раствор — газ весьма существенно установить связь между избытком адсорбированного вещества в поверхностном слое Г, концентрацией по-верхностно-активного вещества в растворе с и поверхностным натяжением а на границе раствор — газ. Эта связь для разбавлен- [c.120]

Если жидкость граничит с твердым телом и поверхностное натяжение на границе фаз падает, то концентрация растворенного в жидкости поверхностно-активного вещества на поверхности твердого тела будет больше, чем внутри жидкости. Это явление называется адсорбцией. [c.144]

Адсорбция различных компонентов на границе раствор — воздух может быть определена на основе прямых измерений пограничного натяжения, которое на этой границе называется поверхностным натяжением, Простой способ определения поверхностного натяжения состоит в измерении высоты поднятия жидкости в капиллярной трубке, погруженной Б раствор. Можно, наоборот, выдавливать пузырьки воздуха в раствор и измерять давление, при котором наблюдается это явление. Максимальное давление газа в пузырьке пропорционально величине а. Если измерять а в растворах различного состава, то затем поверхностный избыток компонента может быть рассчитан по уравнению Гиббса [c.87]

Уравнение, устанавливающее связь между всеми параметрами процесса адсорбции — величиной поверхностного натяжения а, концентрацией компонента с в одной из фаз, его адсорбцией Г, было выведено Дж. Гиббсом в 1876 г. Оно является общим термодинамическим уравнением, справедливым для любых составов и природы поверхности раздела фаз.Уравнение Гиббса— одно из важнейших уравнений, описывающих поверхностные явления. [c.207]

Между поверхностным натяжением и адсорбцией есть связь, описываемая уравнением Гиббса, являющимся одной из основ всей области поверхностных явлений. Чтобы понять физический смысл этой связи, рассмотрим сначала следующий простой случай. Пусть над жидкой поверхностью имеются два отделения, (рис. ХУ.8), в которых находится некоторое газообразное веще- [c.311]

Межмолекулярные (межатомные) силы притяжения весьма малы, не обладают способностью насыщаться, как это свойственно химическим силам, и действуют на близких расстояниях (порядка 10" °—10"2 м). Их обычно называют ван-дер-ваальсовыми силами. С проявлением этих сил приходится считаться при изучении таких явлений, как поверхностное натяжение, растворение, сольватация молекул в растворах, адсорбция, коагуляция и т. д. [c.68]

Поверхностные и капиллярные явления, включая изучение поверхностных сил, термодинамич. и кинетич. закономерностей адсорбции и смачивания, св-в адсорбц. слоев, закономерностей и механизмов действия ПАВ на разл. межфазных пов-стях. Молекулярно-статистич. рассмотрение поверхностных явлений (включая использование методов молекулярной динамики) ведется в контакте с соответствующими разделами мол. физики. Эксперим. исследование поверхностных явлений на легкоподвижных пов-стях жидкость-пар и жидкость-жидкость проводится преим. тензометрич. методами (изучение концентрац. зависимости поверхиостного натяжения р-ров) или с помощью весов Ленгмюра в сочетании с оптич., электрич. и реологич. методами (см. Мономолекулярный слой). [c.434]

Усложнение явления можно объяснить уже тем, что здесь суммируются два явления уменьшение поверхностного натяжения и уменьшение адсорбции с повышением температуры. Последнее изменение может дать повышение поверхностного натяжения с возрйстаиием температуры. [c.132]

Из анализа действия смачивателей при поливе фотографических эмульсий на гибкие подложки можно установить, что оно определяется двумя явлениями обеспечением высоких значений критической скорости кинетического смачивания и удалением комет, т. е. локального несмачивания, обусловленного адсорбционно-эмульгирующим действием по отношению дисперсных гидрофобных загрязнений фотографической эмульсии. Для того чтобы смачиватель был способен выполнять эти обе функции, он должен адсорбироваться на внешних границах раздела эмульсионного слоя и на внутренних (в объеме), т. е. на границе с кометообразующими включениями. Следовательно, для оценки смачивателя прежде всего следует измерить изотерму поверхностного натяжения, позволяющую дать характеристику равновесной адсорбции смачивателя, в том числе адсорбцию насыщения (Гт), площадь одной молекулы в мо-номолекулярном слое (5), толщину этого слоя (6) и поверхностную активность. Статическое поверхностное натяжение измерялось методами, описанными в главе VI. При помощи полученных изотерм поверхностного натяжения согласно уравнению Гиббса и изотермы адсорбции Лангмгора были получены интересующие нас характеристики равновесной адсорбции. Измерение статических краевых углов смачивания, представляющих известный, хотя и ограниченный интерес, в данном случае производилось обычным способом — по растеканию капли. [c.146]

Очевидно, что эти соотношения могут быть использованы для вычисления адсорбции Гоо в поверхностно-а]х-тивных растворах при явлениях понижения поверхностного натяжения с увеличением концентрации поверхностно-активного 1 ощества, так как в этом случае можно определить Ъ из экснеримерггального хода изменения о с концентрацией с и нельзя опытным путём найти Г. [c.12]

Турбулизация межфазной границы может быть обусловлена- также возникающими при тепло- или массопередаче локальными изменениями поверхностного натяжения. Учет влияния концентрационных и температурных изменений поверхностного натяжения на гидродинамику вблизи межфазной границы представляет собой весьма сложную и в настоян1ее время еще не решенную задачу (необходимо исследовать устойчивость решения уравнения Навье — Стокса по отношению к малым возмущениям — локальным изменениям скорости). Пока сделаны лишь первые попытки решения этой задачи [72, 73]. В частности, показано [72], что возможность возникновения неустойчивости существенно зависит от знака гиббсовой адсорбции растворенного вещества в состоянии термодинамического равновесия, а также от соотношения между кинематическими вязкостями соприкасающихся фаз и коэффициентами диффузии веществ, которыми обмениваются эти фазы. Объяснено явление стационарной ячеистой картины конвективного движения, вызванного локальными градиентами поверхностного натяжения [73].. Дальнейшие исследования в этой области наталкиваются на серьезные математические трудности. [c.183]

Твердые тела всегда обладают способностью в той или другой степени поглощать (адсорбировать) из окружающей среды на своей. поверхности молекулы, атомы или ионы, Явление Рис. 131. Ориеита-поглощения углем растворенных веществ из раствора впервые было открыто и изучено Т. Е. Ловицем (1785). Для понимания явлений, происходящих на поверхности раздела между твердым телом и газом или между твердым телом и жидкостью, в принципе применимы многие из рассуждений, приведенных в предыдущих параграфах. Адсорбция газа или растворенного вещества на поверхности твердого тела (адсорбента) является процессом, протекающим самопроизвольно, когда адсорбция уменьшает изобарный потенциал поверхности. Иначе го-воря, на поверхности адсорбента адсообиоиются. вещества. по-нижающие поверхностное натяжение его относительно окружающей среды. [c.365]

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]

В книгу включены дополнения, в частности новые данные автора по линейному натяжению на контуре трехфазного контакта и его роли в зародышеобразовании. Одним из нас (Е. Д. Щ,укиным) с согласия автора написана новая глава о структурно-механических свойствах и реологии дисперсных систем. Другая дополнительная глава (Б. В. Дерягина и Н. В. Чураева) посвящена современному состоянию исследований смачивающих пленок — их равновесия и устойчивости, зависящих от молекулярной, электростатической и структурной составляющих расклинивающего давления. Эти исследования важны как для теории коллоидно-поверхностных явлений — смачивания, адсорбции и капиллярной конденсации, так и для приложений — флотации, нанесения покрытий, почвоведения и гидротехники. [c.6]

Поскольку поверхностная энергия в силу второго начала термодинамики стремится к минимуму, то в случае, когда растворение вещества понижает поверхностное натяжение растворителя, концентрация растворенного вещества в поверхностном слое должна быть больше, чем в объеме раствора. И наоборот, когда растворение повышает поверхностное натяжение, поверхностный слой раствора до жен быть беднее растворенным веществом по сравнению с общим сто объемом. Таким образом, на границе раздела жид- кость — газ наблюдается явление уменьшения и.ли увеличения кон- центраци, растворенного вещества, т. е. явление адсорбции. [c.353]

Коллоидные ПАВ обладают, как правило, высокдй поверхностной активностью и способны значительно понижать поверхностное натяжение уже в очень разбавленных растворах благодаря адсорбции и определенной ориентации молекул на поверхности раздела фаз. Важной количественной характеристикой этого явления служит работа адсорбции (адсорбционный потенциал). [c.11]

Вещества же, повышающие поверхностное натяжение, наоборот, находятся в поверхностном слое в меиьшей концентрации, чем в объеме раствора (это явление называется отрицательной адсорбцией). [c.95]

Адсорбция является локализованной и вызывается силами, близкими к химическим. Однако следует отметить, что Ленгмюр считал химическими все силы, обуславливаюпдие когезионную прочность вещества, а также проявляющиеся в явлениях испарения, кристаллизаций, поверхностного натяжения и т. д. [c.88]

Для рассмотрения явлений адсорбции растворенного вещества на границе раствор — газ молекулярно-кинетические пр-едставле-ния, которыми мы широко пользовались в предыдущей главе, мало пригодны.. Здесь гораздо целесообразнее рассматривать явления с термодинамических позиций и связывать адсорбцию растворенного вещества с изменением свободной энергии поверхности или ее поверхностного натяжения. [c.114]

Понингение поверхностного натяжения объясняется явлениями адсорбции поверхностно-активного вещества на границе раздела фаз. Характер изотермы адсорбции показан па фиг. 80. Как видим, с увеличением концентрации поверхностно-активного вещества поверхностное натяжение сначала интенсивно падает, а затем как бы стабилизируется, что свидетельствует [c.144]

Круг явлений, в которых решаюпгую роль играют поверхностные процессы, широк и разнообразен. Это в первую очередь поверхностное натяжение на границе раздела жидкости и газа, стремящееся стянуть эту поверхность до минимального размера и приводящее к сферической форме капель и пузырьков газа в жидкости поглощение газов и растворенных веществ на поверхности твердых тел—адсорбция способность жидкостей растекаться по поверхности твердых тел (смачивание) явления прилипания и трения возникновение электрического потенциала при погружении металла в раствор электролита и многие другие. [c.306]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология