Поверхностное натяжение ориентация

Таким образом, с точки зрения молекулярной теории положительная свободная поверхностная энергия (т. е. поверхностное натяжение) обусловлена силами притяжения между молекулами, находящимися внутри жидкости и на ее поверхности. Величина поверхностного натяжения определяется межмолеку-лярными силами, геометрией молекул жидкости и числом атомов в них. Кроме того, на нее влияют свободная энергия меж-молекулярных сил, ориентация молекул в поверхностном слое, определяющая направление силовых полей, а при контакте двух жидкостей — еще и присутствие молекул одной жидкости во второй и химическое взаимодействие молекул обеих граничащих жидкостей [211]. [c.186]

Дифильность молекул поверхностно-активных веществ определяет специфические свойства водных растворов эмульгаторов. К этим свойствам относятся — способность к агрегации в ассоциа-ты и ориентации на границе раздела фаз, способность повышать коллоидное растворение (солюбилизация) углеводородов, способность к адсорбции из водных растворов поверхностью раздела фаз, понижение межфазного поверхностного натяжения и, как следствие, повышение агрегативной устойчивости дисперсных систем. [c.144]

Молекулы, находящиеся в поверхностном слое жидкости, испытывают неодинаковое воздействие со стороны внутренних слоев жидкости и со стороны смежной фазы. Некоторая закономерная ориентация несимметричных молекул может приводить к меньшему поверхностному натяжению. Например, если молекулы содержат сильно полярные гидроксильные или карбоксильные группы, связанные с большим неполярным углеводородным радикалом (высокомолекулярные жирные спирты или кислоты), то [c.364]

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

Некоторые вещества, растворенные в воде, способствуют изменению поверхностного натяжения растнора. Такими свойствами обладают молекулы ПАВ, которые, растворяясь, ориентированно адсорбируются на поверхности (см. рис. 36). Такая ориентация молекул и образует новый поверхностный слой с особыми физико-химическими свойствами. При этом поверхностное натяжение воды уменьшается, так как мономолекулярный слой, покрывающий ориентированно поверхность воды, обладает теперь более низкой энергией. [c.347]

Адсорбция в таких системах также протекает в направлении уменьшения поверхностного натяжения. Следует отметить, что в этих случаях может наблюдаться определенная ориентация молекул в поверхностном слое, оказывающая существенное влияние на поверхностные свойства жидкостей. [c.96]

В то же время органические жидкости с асимметричными молекулами (алифатические кислоты, спирты, амины, кетоны) при содержании в цепи более трех атомов углерода имеют одинаковое поверхностное натяжение, равное таковому для предельных углеводородов даже при большой разнице в длине цепи и значениях 11. В этом случае о перестает быть функцией полярности и кривая зависимости о —И идет параллельно оси абсцисс для гомологов с разной длиной цепи (рис. 19.3,2). Отсутствие влияния длины цепи на о является следствием ориентации молекул полярными группами в жидкость, неполярными — в газовую фазу. [c.306]

Для систем с верхней критической температурой Тс поверхностное натяжение падает с увеличением температуры и сгущение энтропии в поверхностном слое т) положительно (см. рис. III—1,а). Для систем с нижней критической температурой Тс (см. рис. Ill—1,6) наблюдается увеличение поверхностного натяжения межфазной поверхности выше температуры расслоения систе.мы на две фазы и соответственно величина т] отрицательна это свидетельствует о сильной взаимной ориентации молекул в поверхностном слое из-за существования между ними направленных связей, например водородных. Си- [c.82]

Поверхностное натяжение жидкости является функцией молекулярных сил, геометрии молекулы и числа атомов в ней. Поскольку поверхностное натяжение есть свободная энергия поверхностного слоя, то определяющими его факторами будут свободная энергия межмолекулярных сил, ориентация молекул в поверхностном слое, присутствие молекул одной фазы во второй, химическое взаимодействие молекул обеих граничащих фаз. [c.11]

Существенное изменение в поверхностное натяжение жидкостей вносят растворенные в них ПАВ. При этом следует учитывать, что ввиду временного характера адсорбции ПАВ на межфазную поверхность снижение поверхностного натяжения в системе с их присутствием является динамичным процессом. По мере насыщения адсорбционного слоя молекулами ПАВ в результате их диффузии нз раствора и соответствующей ориентации на границе раздела фаз процесс снижения поверхностного натяжения прекращается, а его величина достигает минимальных для данной системы значений. [c.12]

Вследствие этих неблагоприятных энтропийных факторов вероятность аномального -присоединения анионов, естественно, должна возрастать. В то же время нельзя не учитывать и до, что это гетерофазный каталитический процесс, природа которого еще далеко не ясна [363]. Поэтому на первый план здесь могут выдвигаться свои особые законы взаимной ориентации молекул, определяемые, например, такими факторами, как поверхностное натяжение, липо- и гидрофильность, двойные электрические слои образующихся мицелл и т. п. [353]. [c.130]

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ И ОРИЕНТАЦИЯ [c.63]

Поверхностное натяжение и ориентация [c.65]

Исследование процесса образования пузырей и капель при истечении жидкостей или газов из отверстий и сопел имеет исключительно важное значение для разработки научно-обоснованных методов расчета колонных аппаратов, в которых межфазная поверхность создается путем диспергирования жидкости или газа. Механизм образования пузырей и капель чрезвычайно спожен и определяется очень большим числом параметров. Параметры, влияющие на процесс образования пузырей, можно подразделить на конструктивные, параметры, связанные со свойствами газов и жидкостей, и режимные параметры. К первому классу относятся диаметр, форма, ориентация и конструкция сопла, а также материал, из которого он изготовлен. Кроме того, чрезвьиайно важным конструктивным параметром для образования пузырей, является объем газовой камеры, из которой происходит йстечение газа в жидкость. К параметрам, связанным со свойствами выбранной системы, можно отнести поверхностное натяжение на границе раздела фаз, плотность и вязкость жидкости и газа, угол смачивания и скорость звука в газе. И, наконец, режимные параметры включают объемный расход диспергируемой фазы, величину и направление скорости сплошной фазы, высоту уровня жидкости в колонне, перепад давления в сопле и температуру. Не все названные параметры равноценны и одинаково важны для процессов образования капель и пузырей, однако большинство оказывает существенное влияние на величину отрывного диаметра и частоту образования диспергируемых частиц. [c.48]

Для систем М—В хорошими эмульгаторами могут служить Ц1 йР 1нМ5- .(натриевые или калиевые) мыла, так как, адсорбируясь на поверхности раздела, они не только снижают поверхностное натяжение на ней, но, благодаря закономерной ориентации в поверхностном слое, создают в нем компактную пленку (см. 144), увеличивая этим механическую прочность его и дополнительно повышая устойчивость эмульсии . [c.537]

Мицеллы воды в водно-тоштивных эмульсиях также не проявляют свойств дипольности. Картина резко меняется при наложении на эмульсию внешнего электрического поля, когда молекулы воды в каплях получают строгую ориентацию и капли превращаются в диполи. Одинаковая напряженность электрического поля во всех его точках, а также равенство отрицательного и положительного зарядов капли приводят к тому, что она растягивается. Это происходит до тех пор, пока силы поверхностного натяжения, стремящиеся придать капле сферическую форму, не станут равными электростатическим силам внутреннего давления, стремящимся разорвать каплю. [c.45]

Для систем жидкость — пар П газовой фазы можно принять равной нулю, так как для газов и паров Я = 1 и ЛЯ = П. (конденсированной фазы). Величина G соответствует поверхностному натяжению прп разности полярностей, равной нулю, и имеет значение 24 duHj M. Меньшее значение а свидетельствует или о значительной взаимной растворимости фаз, или об ориентации молекул на поверхности, илп о химических связях между молекулами граничащих фаз. [c.434]

Поверхностное натяжение и взаимосмешиваемость фаз — функции межмолекулярных сил. Оба эти свойства не являются параллельными функциями, так как поверхностное натяжение зависит от ориентации молекул на поверхности, химических связей и присутствия молекул одной фазы во второй. Да и выражаются они в разных размерностях а — в эрг см , а взаимосмешиваемость — в молъ л. [c.435]

Если заменяются поверхности между жидкостью и паром одной поверхностью между жидкостями, ликвидируется зависимость от давления насыщенного пара и возникает зависимость от взаимной растворимости компонентов фаз, возможно изменение ориентации молекул на поверхности и в ряде случаев образование химических связей (водородных) между молекулами граничащих фаз. Из сказанного ясно, что само поверхностное натяжение не может являться характеристической величиной в правиле Антонова. Когда используются поверхностные натяжения взаимнонасыщенных жидкостей, в определенной степени компенсируется разность от влияния давления насыщенного пара и взаимосмешиваемости жидкостей. Если обе жидкости обладают низким давлением насыщенного пара, практически нерастворимы и молекулы их симметричны, а также не взаимодействуют химически, то такие системы должны достаточно хорошо подчиняться правилу Антонова без условия взаимного насыщения растворителей. С учетом изменения всех указанных факторов получим уравнение в общем случае, связывающее межфазное и поверхностное натяжение [48] [c.437]

Поверхностное натяжение жидкостей может быть измерено довольно точно различными мегодамп. Экспериментальные методы оп[)сдслег1ия поверхностного натяжения твердых тел не разработа-1[ы п это затрудняет количественные расчеты при анализе дисперсных систем типа суспензий. Для общей ориентации приведем данные о ноие )хиостиой энергии (мДж/м ) некоторых минералов, встречающихся в промывочных жидкостях гипс — 39, кальцит — 78, полевой шпат — 358, кварц — 780. [c.38]

Для объяснения рассмотренных выше фактов существует несколько моделей, позволяющих в упрощенной форме получить представления о механизме влияния эмульгаторов на тип получаемой эмульсии [14]. Так, Банкрофт (1913) выдвинул представление о бислойности пленки ПАВ, разделяющей две жидкие фазы, с различными значениями поверхностного натяжения на двух ее сторонах. Для ПАВ, хорошо взаимодействующих с водой, например для мыл щелочных металлов, значение со стороны воды снижается и пленка сворачивается в сторону большей стягивающей силы, замыкая в себе калю масла. Гаркинс (1929) предложил модель клиньев , считая, что сольватация расширяет одну из частей дифильной молекулы ПАВ, сообщая ей форму клина. Капелька возникает путем ориентации клиньев основаниями наружу, наподобие лепестков ромашки. [c.22]

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]

Величина поверхностного натяжения является мерой интенсивности молекулярно-силового поля в поверхностном слое. Поскольку поверхностное натяжение является результатом нескомпенсированности меясмолекулярного взаимодействия в разных фазах, оно определяется разностью интеисивности взаимодействия молекул внутри каждой фазы (когезии) и взаимодействия молекул различных фаз (адгезии). Интенсивность молекулярных взаимодействий внутри ф .зы в теории поверхностных явлений обычно обозначают термином полярность . Полярность вещества в очень больш(л1 степени связана с такими ее параметрами, как дипольный момент молекул, диэлектрическая проницаемость, поляризуемость молекул, способность к образованию водородной связи меясду молекулами. Существенную роль играют также плотность (молярный объем) вещества, геометрия строения ьолекул, ориентация молекул в поверхностном слое, определяющая направление силовых полей, возможная взаимная растворимость граничащих фаз, их химическое взаимодействие. [c.189]

Для систем с верхней критической температурой Т поверхностное натяжение падает с увеличением температуры и, следовательно, сгущение энтропии в поверхностном слое t] положительно (рис. III-1, а). Для систем с нижней критической температурой г" (рис. III-1, 6) наблюдается увеличение поверхностного натяжения межфазной поверхности вьпне температуры расслоения системы на две фазы и соответственно значение г отрицательно. Это свидетельствует о сильной взаимной ориентации молекул в поверхностном слое из-за существования между ними направленных связей, например водородных. Системам с замкнутой областью расслоения на две фазы (рис. III-1, в) отвечает температурная зависимость поверхностного натяжения, имеющая максимум величина а стремится к нулю вблизи как верхней, так и нижней критической температуры. В этом случае при низких температурах (до максимального поверхностного натяжения) сгущение энтропии в поверхностном слое отрицательное (сильная взаимная ориентация молекул), а при более высоких температурах—положительное, что можно связать с разрушением направленных связей при повышении температуры (например, с дегидратацией молекул для систем, содержапщх воду). [c.101]

Стремление молекул выйти на поверхность зависит от строения самой молекулы, от поверхностного натяжения на данной границе раздела и от условий, которые молекула третьего компонента имеет в объеме фазы. Например, бензол и другие углеводороды плохо растворяются в воде, их молекулы выталкиваются из воды на границу с воздухом, где эти вещества обычно образуют новую фазу. Если в молекуле органического вещества, кроме неполярной углеводородной части (радикала), есть еще и полярная группа (ОН, СООН, N 2 и др.), то растворимость таких полярно-аполяриых молекул в воде больше. На поверхности раздела с воздухом (с менее полярной фазой) полярная группа обращена к воде и гидратирована в ней, а неполярный хвост вытолкнут из воды в менее полярную фазу. Такое расположение адсорбирующихся молекул в виде частокола (по выражению Лэнгмюра) в поверхностном слое очень выгодно в энергетическом отношении. Такая ориентация полярно-аполяр-ных молекул в поверхностном слое подтверждается следующим предельное значение Гао для поверхностно-активных молекул одного и того же гомологического ряда на границе раздела вода — воздух оказалось одинаковым, а толщина насыщенного адсорбционного слоя с удлинением углеводородного радикала на одну группу СНз увеличивается примерно на одинаковое значение порядка 0,14 нм. Все это хорошо согласуется с современными представлениями о строении таких радикалов. [c.215]

Способность глинистых частиц к двойному лучепреломлению усиливается по мере проникновения воды (или органической н<идкости) между слоями кристаллической решетки. Этот эффект, по Г. Амброну и А. Фрею, тем интенсивнее, чем больше интеркристаллическое набухание и чем больше разница коэффициентов преломления среды и дисперсной фазы. В глинистых суспензиях двоякое лучепреломление между скрещенными николями отсутствует. Молекулярное движение и отсутствие ориентации частиц делает эту систему статистически изотропной. Однако при течении вследствие ориентации вытянутых плоских или нитеобразных частиц наблюдается поляризация проходящего света. И. Лэнгмюр на этом основании сделал заключение о форме частиц в суспензии бентонита. Е. Гаузер с сотрудниками показал наличие отчетливого двойного преломления уже при крайне малой скорости течения суспензии высокодисперсного бентонита, совершенно прозрачной и практически не отличающейся от воды по вязкости и поверхностному натяжению. Этот эффект был предложен для гидравлических и аэродинамических исследований обтекания. [c.36]

Адсорбция — поглощение газов, паров или растворенных веществ из растворов твердыми или жидкими телами (сорбентами). Адсорбция тесно связана с поверхностными явлениями удельной поверхностью адсорбента, поверхностным натяжением на границе адсорбент — газ (или адсорбент — жидкость), ориентацией молекул в поверхностном адсорбированном слое газа или жидкости и т. п. Различают физическую адсорбцию, при которой не происходит химического взаигиодействия, и хемосорбцию, сопровождающуюся образованием поверхностных химических соединений адсорбента с адсорбатом. Адсорбция газов и паров часто применяется в сочетании с десорбцией для регенерации адсорбента и получения сорбированного газа в чистом виде. [c.171]

На рис. 12.3 схематически изображена мицелла Гартли. Такая ориентация дифильных молекул в мицелле обеспечивает минимальное поверхностное натяжение на границе мицелла — диснерсновная среда . [c.168]

Появление напряжения сдвига т на поверхности пленки может ыть вызвано различными причинами например, потоком газа, обдувающим пленку, или градиентом ее поверхностного натяжения. Сду- вание пленки потоком инертного газа давно используется для нахождения по форме профиля h х) сдуваемой пленки распределения вязкости по ее толщине [81]. Методом сдувания исследованы смачивающие пленки различных жидкостей на хорошо полированных по- верхностях стекла и стг1ли (см. главу VII). Показано, что в зависи-Л10СТИ от строения граничных слоев жидкости они могут обладать jtaK повышенной вязкостью, например, при нормальной к поверхности ориентации вытянутых молекул, так и пониженной вязкостью — при ориентации осей молекул параллельно твердой подложке. [c.320]

Механизм образования пузырей и капель чрезвычайно сложен и определяется очень большим числом параметров, влияющих на процесс образования пузырей. Параметры можно подразделить на конструктивные, связанные со свойствами газов и жидкостей, и режимные. К конструктивным относятся диаметр, форма, ориентация и конструкция сопла, а также материал, из которого оно изготовлено, объем камеры истечения. К параметрам, связанным со свойствами выбранной системы, можно отнести поверхностное натяжение на границе раздела фаз, гшотность и вязкость жидкости и газа, угол смачивания и скорость звука в газе. Режимные параметры включают объемный расход диспергируемой фазы, величину и направление скорости сплошной фазы, высоту уровня жидкости в колонне, перепад давления в сопле и температуру. [c.706]

Анализ экспериментальных данных приводит к выводу, что при разрыве энергия рассеивается не только вблизи вновь обра зующихся поверхностей, но во всем объеме. При этом рассеивающаяся энергия не пропорциональна площади новых поверхностей, и поэтому формулу Гриффита даже при замене поверхностного натяжения на характеристическую энергию раздира для резии применять нельзя. Кроме того, теория Гриффита, развитая им для хрупких материалов, не учитывает влияния молекулярно ориентации и изменений структуры резины при растяжении. [c.242]

Утилизация химических отходов производства эмульсионным методом вызывает необходимость оценки их поверхностных свойств. Одной из характеристик этих свойств и параметром, определяющим диспергируемость системы вода — масло, является поверхностное натяжение а. Его величина зависит от природы соприкасающихся фаз и определяется различием в интенсивности меж молбкулярных сил, действующих в жаждой фазе, т. е. различием в их полярности, обусловленной химической структурой молекул. Наиболее полярной жидкостью является вода (он°о =72,8 эрг/см ), наименее полярными жидкостями— углеводороды (а2о°= 18- 30 эрг/см ). Другие органические жидкости занимают промежуточное положение. Соответственно этому наибольшее поверхностное натяжение будет на границе вода — углеводород, постепенно уменьшаясь с увеличением полярности органической жидкости. Полярные группы, создавая молекулярное силовое поле, обнаруживают высокое сродство к воде, вследствие чего возникает ориентация в поверхностном слое адсорбированных молекул. [c.130]

Если вместо того чтобы рассматривать состояние двух веществ, приведенных в соприкосновение в больших массах, мы сосредоточим внимание на явлениях, имеющих место, когда небольшое количество вещества в виде капли наносится на поверхность второго, мы получим дальнейшее подтверждение теории ориентации. Картина действия молекулярных сил, описанная ранее, проявится нри этом с удивительной ясностью. Предположим, что небольшое количество углеводорода или какого-нибудь другого вещества, не имеющего никакого сродства к воде, помещено на водную поверхность. При этом, как уже было отмечено иа стр 58, растекание не будет иметь места. Капля будет плавать па воде в виде круглой линзы, точная форма которой зависит от поверхностных натяжений и плотностей той и другой жидкости, ибо капля находится и под влиянием силы тяжести. Равновесие обязательно будет достигнуто, когда по толщине линзы будут расположены свыше тысячи слоев молекул. С другот стороны, если на поверхность воды, при комнатной температуре, нанести небольшое количество какого-либо вещества, содержащего группу, имеющую достаточное сродство к воде, например пентадециловую килоту, С54Н29СООН, то вещество это растечется по поверхности, по не растворится, ибо наличия одной карбоксильной группы недостаточно для того, чтобы сделать всю молекулу воднорастворимой. Так как порошки, подобные тальку, прилипают к пленкам органических кислот, то, [c.67]

В развитии теории поверхностных слоев значительное место принадлежит работам Л. Н. Фрумкина, исследовавшего влияние различных веществ на форму так называемой электрокапиллярной кривой, характеризующей изменение поверхностного натяжения ртути (в капиллярном электрометре) под влиянием сообщаемого ртути заряда. Фрумкин показал И928), что эти изменения можно приписать ориентации молекул в поверхностном слое. Дальнейшие исследования Фрумкина привели к созданию новой области науки — электрохимии капиллярных явлений. В частности исследования краевых углов смачивания, измеряемых на пузырьках водорода, прилипающих к поверхности ртути в водных растворах, при разных величинах скачка потенциала показали, что смачиваемость и адсорбционная способность металлических поверхностей могут тонко регулироваться их электрической поляризацией и адсорбцией ионов, что привело к теории катодного обезжиривания металлических поверхностей. —Прим. ред. [c.67]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология