Статические методы измерения поверхностного натяжения

Методы измерения поверхностного натяжения жидкостей делят на статические, полустатические и динамические. [c.37]

Помимо исследования пространственных структур в растворах и студнях желатины (трехмерные структуры) мы изучали образование и структурно-механические свойства поверхностных (двухмерных) слоев желатины, самопроизвольно образующихся на границе раздела фаз. Двухмерное состояние белков имеет важное биологическое значение. Был разработан удобный и достаточно точный статический метод измерения поверхностного натяжения белковых растворов по определению размеров большой лежачей капли или пузырька 103, 104]. С помощью этого метода изучена кинетика понижения поверхностного натяжения водных растворов желатины в зависимости от концентрации и pH среды. Весьма специфичной оказалась зависимость поверхностного натяжения от pH (максимум при рН = 3 и минимум при рН = 4,9) в кислой области и изоэлектрической точке наблюдается значительно большие снижения поверхностного натяжения, чем в щелочной среде. Изучена кинетика образования и дальнейших структурных изменений адсорбционного слоя желатины — весьма медленных процессов. В ходе этих исследований был разработан новый метод и аппаратура для изучения процессов адсорбции и десорбции поверхностно-активных веществ на жидкофазных границах (Р. А. Кульман) [103]. [c.400]

Классификация методов измерения поверхностного натяжения. Существуют статические и динамические методы. Статические методы заключаются в измерении натяжения практически неподвижных поверхностей, образованных за некоторое время до начала измерения. В основе каждого статического метода лежит один из следующих двух принципов наиболее точные методы связаны с измерением разности давлений между вогнутой и выпуклой сторонами поверхности раздела, обладающей поверхностным натяжением (гл. 1, 10) и во многих случаях сводятся к измерению гидростатического давления у поверхности жидкости предписанной кривизны к числу этих методов относятся многочисленные варианты метода капиллярного поднятия, метод максимального давления пузырьков, метод счёта капель и метод неподвижных капель второй принцип, дающий менее точные результаты, но во многих случаях более удобный благодаря быстроте измерений, заключается в растяжении плёнки жидкости, временно прилипающей к твёрдой рамке к числу таких методов принадлежит метод отрыва кольца от поверхности жидкости и измерения поверхностного натяжения мыльных растворов путём растяжения мыльной плёнки. [c.466]

Методы измерения поверхностного натяжения подразделяются на статические или полустатические (при неподвижных или медленно образующихся поверхностях раздела) и динамические (при движущихся и непрерывно обновляющихся поверхностях раздела). [c.66]

Один из наиболее широко используемых статических методов заключается в определении веса или объема капли, которая медленно отрывается от кончика вертикально расположенного капилляра. При этом, если определяется поверхностное натяжение жидкости, капля падает в воздух, при измерении межфазного натяжения— в жидкость, представляющую другую фазу. [c.168]

Наиболее доступными для экспериментального измерения поверхностного натяжения являются системы жидкость — газ и жидкость — л<идкость. Существующие методы дают возможность измерять о при неподвижной межфазной поверхности (статические) и при движущейся поверхности раздела (динамические). Недостатком динамических методов является сложность их аппаратурного оформления. Кроме того, для надежного измерения поверхностного натяжения растворов, и, в частности, растворов ПАВ, необходимо их выдерживать определенное время для установления равновесия в поверхностном слое. [c.11]

Статическими методами определяется поверхностное натяжение практически неподвижных поверхностей, образованных задолго до начала измерений и поэтому находящихся в равновесии с объемом жидкости. К этим методам относится метод капиллярного поднятия и метод лежащей пли висящей капли (пузырька). [c.21]

Изменение поверхностного натяжения во времени, отражающее процесс формирования адсорбционного слоя на поверхности растворов ПАВ, можно изучать полустатичес-кими методами максимального давления в пузырьках, отрыва кольца и сталагмометрически. Для этого измеряют сг при различной скорости увеличения поверхности раздела, т. е. изменяя время образования пузырька или капли, время отрыва кольца, что етрудно осуществить экспериментально. В таком случае обнаруживается, что измеряемое значение а уменьшается по мере снижения скорости образования поверхности, стремясь к наименьшему равновесному (статическому) значению. Однако более удобными для указанной цели являются статические методы капиллярного поднятия и пластинки Вильгельми, при которых площадь поверхности раздела в ходе измерения остается постоянной. В случае метода втягивания пластинки применение электровесов, снабженных самописцем, позволяет осуществить непрерывную запись кривой кинетики поверхностного натяжения. [c.120]

Описанный выше метод измерения поверхностного натяжения ртути, предложенный Липпманом, можно назвать статическим, так как, изменяя [c.16]

Пол у статическими называются методы определения поверхностного натяжения границы раздела фаз, возникающей и периодически обновляемой в процессе измерения (метод максимального давления пузырька и сталагмометрический метод), а также методы отрыва кольца и втягивания пластины. Эти методы позволяют определить равновесное значение поверхностного натяжения, если измерения проводятся в таких условиях, что время, в течение которого происходит формирование поверхности раздела, значительно больше времени установления равновесия в системе. [c.21]

В кратком обзоре методов измерения поверхностного натяжения авторы не касаются вопросов их применения и критической оценки. Между тем для правильного выбора метода исследования растворов мицеллообразующих полуколлоидных и типичных коллоидных поверхностноактивных веществ решающее значение имеет учет явлений, определяющих кинетику установления равновесных (наименьших) значений поверхностного натяжения. Эта кинетика вызывается малой скоростью процесса формирования адсорбционных слоев, связанного с диффузией молекул из объема к поверхности, ориентацией их в слое и другими явлениями. Из этого следует, что для измерения поверхностного натяжения растворов мыл необходимы истинно статические методы (например, метод лежачей или висячей капли), не зависящие от условий смачивания раствором стенок прибора. Однако и некоторые полустатические методы вполне пригодны для этой цели, обладая при этом преимуществом простоты и удобства измерений. К ним относятся I) метод наибольшего давления образования пузырей или капель, 2) метод определения веса капли и 3) метод отрыва кольца, (последний применим только для границы раствор — воздух.) См. Физические методы органической химии, под редакцией А. Вайсбергера, т. 1, Издатинлит, М., 1950, гл. VI. —Прим. ред. [c.260]

Эта группа методов измерения поверхностного натяжения используется гораздо реже, чем статические методы, так как исследование жидких поверхностей, находящихся в движении, представляет значительные трудности и расчеты поверхностного натяжения довольно сложны. Когда капля жидкости падает, отрываясь от конца трубки, она начинает колебаться, периодически изменяя свою форму и сплющиваясь то вдоль одной оси, то вдоль другой. Исследуя при помощи ускоренной киносъемки скорость колебаний и изменения формы капель, рассчитывают поверхностное натяжение [58]. [c.266]

Для измерения поверхностного натяжения индивидуальных жидкостей пригодны все методы, поскольку между результатами, полученными статическими и динамическими способами, нет заметной разницы. У растворов же результаты измерений о разными методами могут сильно отличаться из-за медленного установления равновесного распределения растворенных веществ между свеже-образованной поверхностью и объемом раствора. Это в особенности относится к растворам мицеллообразующих и высокомолекулярных ПАВ (белковые вещества, сапонины, высшие гомологи мыл). Получение в таких растворах равновесных значений поверхностного натяжения требует применения статических методов. Пригодны и некоторые из полустатических методов, например методы отрыва кольца, счета капель, наибольшего давления пузырьков и др. При простоте и удобстве работы эти методы дают вполне удовлетворительные результаты, если измерения проводят таким образом, что время формирования новой поверхности в виде капли является достаточным для установления концентрационного равновесия. В растворах низкомолекулярных ПАВ равновесные значения а обычно достигаются менее чем за минуту для растворов ПАВ более сложной структуры на установление равновесия может потребоваться до нескольких десятков минут в связи с медленной диффузией их молекул. Таким образом, для правильного выбора метода исследования необходимо учитывать кинетику установления равновесных, т. е. наименьших, значений поверхностного натяжения. [c.311]

В связи с тем что а зависит от условий измерения, различают статическое и динамическое поверхностное натяжение. Статическое поверхностное натяжение измеряют в условиях длительного существования адсорбирующей поверхности, когда адсорбционный слой находится в равновесном (статическом) состоянии. Эту величину измеряют методами капиллярного поднятия, висячей капли, лежащей капли. Динамическое поверхностное натяжение измеряют при быстром образовании поверхности, так что адсорбция на ней не достигает равновесного значения. Величина [c.108]

В динамических методах, когда работают с новообразованными поверхностями, равновесие не всегда успевает установиться. По этой причине динамические методы, которые во многих случаях быстрее и удобнее статических, не всегда дают равновесные значения поверхностного натяжения. Иногда измерение динамических неравновесных значений поверхностного натяжения представляет самостоятельный интерес, в частности при исследовании кинетики адсорбции. [c.116]

Методы определения поверхностного натяжения жидкостей обычно делят на статические и динамические [1, 6, 7, 15—17, 109]. Измерение поверхностного натяжения статическими методами проводят при неподвижных или медленно образующихся поверхностях раздела, а динамическими — при движущихся и непрерывно обновляющихся поверхностях. К группе статических методов относят метод неподвижной капли и метод капиллярного поднятия. К этой же группе можно отнести метод измерения наибольшего давления в пузырьках (каплях), метод отрыва кольца, метод Вильгельми и метод взвешивания (счета) капель. К динамическим относят следующие методы капиллярных волн, колеблющихся струй, вращающейся капли. [c.73]

Б. Полустатические методы основаны на рассмотрении условий равновесия между приложенной внешней силой, увеличивающей поверхность раздела, и противостоящей ей силой поверхностного натяжения (метод наибольшего давления газовых пузырьков или капель, метод отрыва кольца или рамки, метод взвешивания или счета капель). В ходе измерения а поверхность раздела непрерывно увеличивается с регулируемой скоростью, пока приложенная сила (например, сила отрыва кольца) не превысит действия поверхностного натяжения, стремящегося сократить поверхность. Поскольку формирование адсорбционного слоя протекает во времени, в случае мицеллообразующих (и особенно высокомолекулярных) ПАВ измеряемое значение а зависит от скорости образования новой поверхности. Чем медленнее производится образование поверхности (отрыв кольца, образование. капли), тем меньше, т. е. ближе к равновесной наименьшей величине, найденное значение а. При бесконечно медленной скорости образования поверхности методы дают равновесное (статическое) значение а. [c.88]

Единственно правильным методом контроля за состоянием поверхностного слоя является измерение поверхностного натяжения раствора о в статических условиях. Статичность лучше всего достигается при методе неподвижной капли (пузыря). Однако сложность экспериментальной техники этого метода ограничивает его распространение. По той же причине точность и чувствительность этого метода ограничены, а следовательно вызывает сомнение его примени.мость ири измерениях очень малых значений Да. [c.103]

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]

На рис. 4.10 и 4.11 представлены характерные результаты [12, 13] исследования динамического поверхностного натяжения в осциллирующей струе в зависимости от времени контакта хемосорбента с газом. Верхние кривые соответствуют значениям Один, полученным в условиях хемосорбции СО2, нижние кривые — значениям Один на границе хемосорбента с воздухом. При т 5-10 —8-10 с значения поверхностного натяжения хемосорбентов на границе с воздухом хорошо согласуются с результатами измерения статического поверхностного натяжения Остат, выполненного по методу Ребиндера. Указанное время можно рассматривать как время формирования гиббсовского адсорбционного слоя оно зависит от поверхностной активности растворенного вещества (хемосорбента), являющегося слабым ПАВ. [c.117]

Для изучения температурной зависимости поверхностного натяжения иода был выбран статический и теоретически хорошо обоснованный метод большой капли. Измерения ст проводили в закрытом стеклянном приборе (10]. Фотографии капли иода, полученные при нагревании и охлаждении через каждые 5°, обрабатывали на микроскопе УИМ-21 по способу, предложенному в [11]. Следует заметить, что точность измерения о па этому методу существенно зависит от четкости фотоизображения капли. С повышением температуры опыта ухудшалась прозрачность паровой фазы, и при температуре выше 140° С невозможно было получить фотографию с четкими границами капли иода. Результаты измерения о иода, найденные как средние из четырех независимых опытов, представлены в таблице. [c.101]

При выборе метода измерения ККМ следует отдать предпочтение статическим методам при условии, что измеряемая величина поверхностного натяжения является равновесной. [c.14]

Хотя метод капиллярных волн обычно относят к числу динамических методов, он в действительности даёт статическое поверхностное натяжение как это вытекает в особенности из результате Брауна, при прохождении по поверхности капиллярных волн не происходит ни обновления поверхности, ни вытеснения адсорбированных веществ. Исследуя раствор длинноцепочечного коллоидного электролита, поверхностное натяжение которого, судя по измерениям методом неподвижных пузырьков, весьма медленно понижалось со временем, Браун обнаружил, что его поверхностное натяжение при измерениях методом капиллярных волн также медленно падало со временем, достигая такого же конечного значения, как и при ста- [c.492]

Стремление характеризовать свойства чистых жидкостей и растворов поверхностно-активных веществ их поверхностным натяжением вызвано тем, что эта величина поддается сравнительно простому и точному измерению. Многочисленные методы излтерения поверхностного натяжения можно разделить на две группы — статические и динамические. В статических методах измерения производят с неподвижной жидкостью по отношению к поверхности, которая была образована еще до измерения. В этих условиях можно полагать, что равновесие между растворенными веществами (когда измеряется поверхностное натяжение растворов) в объеме и на поверхности установилось. Типичным статическим методом измерения поверхностного натяжения является метод капиллярного поднятия. [c.116]

Поверхностное натяжение жидкостей легко определяют прямым экспериментальным путем. Описанные в литературе многочисленные методы измерения поверхностного натяжения на жидких (подвижных) поверхностях раздела подразделяют на три основные группы 1) статические (методы капиллярного по,анятия и лежачей или висячей капли) 2) полустатические [методы максимального давления пузырька (капли), отрыва кольца, отрыва пластинки, взвешивания или счета капель] 3) динамические (методы капиллярных волн, колеблющихся струй). [c.310]

Известны методы измерения поверхностного натяжения на границе газ-жвдкость [I]. Некоторые из них можно применить для измерения межфазного натяжения. Методы подразделяются на статические /при неподвижных или медленно образующихся поверхностях раздела/ к, дина1.1ические /при движущихся и непрерывно обновляющихся поверхностях раздела/. Динамические методы, основанные на измерении размеров колеблющихся струй, капель и т.д. практически не применяются из-за своей сложности. [c.92]

Вязкость и плотность составляющих дисперсию фаз, а также поверхностное натяжение между чистой жидкостью и газом, могут быть измерены с достаточной точностью. Поверхностное натяжение систем, представляющих собой раствор или мицеллярную дисперсию, определяется менее удовлетворительно, так как свободная поверхностная энергия зависит от концентрации раствора на поверхности раздела. Динамические методы и даже некоторые из так называемых статических методов предполагают создание новых поверхностей раздела фаз. Так как установление равновесия между концентрацией на этой поверхности и в основной массе жидкости требует определенного времени, в измерение поверхностного натяжения вносится погрещ-ность, если производить его прежде, чем раствор успеет продиффундировать к новой поверхности. Из.иере-ния поверхностного натяжения растворов лаурилсуль-фата натрия по максимальному давлению пузырьков оказались на 40—90% выще замеров, проведенных с помощью тензометра, причем большее отклонение соответствовало концентрации сульфата 100, а меньщее — 2500 частей на миллион. [c.86]

Различные динамические методы измеряют поверхностное натяжение более или менее свежих поверхностей и могут давать результаты, отличающиеся от данных статических измерений, в тех случаях, когда имеет место адсорбция, не успевающая злканчив ться к моменту измерения. В этих методах имеется фактор, не поддающийся пока удовле1ворительной оценке, а именно, промежуток времени от момента образования поверхности из гомогенной объёмной фазы до момента отсчёта. Если бы этот промежуток времени мог регулироваться и измеряться с точностью, скажем, до Ю сек, то мы получили бы новый ценный метод изучения хода адсорбции. Наилучшим из динамических методов следует, повидимому, признать метод колебаний струи, предложенный Бором. [c.496]

Одна из дальнейших задач заключается в разработке и большем распространении относительных статических методов, пригодных для оценки малых изменений поверхностного натяжения, например, в слабых растворах по сравнению с растворителем. Существующие литературные данные по поверхностному натяжению растворов в большинстве случаев черпались из сравнения результатов независимых измерений поверхностного натяжения растворителей и рас-тво,)Ов при такоЯ методике, для получения точных результатов тре- буется особая тщательность измерений, и, действительно, имеющиеся данные о состоянии адсорбционных плёнок, полученные методами, изложенными в гл. IV, гораздо менее точны, чем если бы они были получены современными мегодачи. Тензиметрические весы Уоррена (стр. 481) и относительный капиллярный метод, упомянутый на стр. 475, представляются, несмотря на их несложность, вполне пригодными для точных исследований адсорбции. Обзоры тензиметри-ческих методов, не рассмотренных в этой главе, можно найти в работах Фергюсона, Дорсея , Баккера и Ленарда . Следует также рекомендовать соответствующий параграф в книге Фрейндлиха . [c.496]

Измерение поверхностного натяжения. Для измерения поверхностного натяжения пригодны многие методы. Они могут быть разделены на две основные группы статические и динамические. Некоторые методы не принадлежат к одной определенной группе, а занимают промежуточное положение между ними. Статическое поверхностное натяжение представляет равновесное натяжение, а динамическое поверхностноё натяжение представляет натяжение жидкости в условиях образов вания свежих поверхностных слоев. Время, необходимое для достижения поверхностного равновесия в чистой жидкости, чрезвычайно мало,— это, вероятно, миллионная доля секунды. Время, необ одимое для достижения [c.221]

Методы определения поверхностного натяжения разделяются на две основные группы — на статические и динамические. В статических методах исследуются неподвижные поверхности, находящиеся в равновесии с объемом и не изменяю1циеся за время измерения, в динамических— поверхности, во время измерения периодически увеличивающиеся или сокращающиеся. Находится ли в этом случае поверхность в равновесии с объемом или нет, зависит от того, насколько быстро равновесие восстанавливается после ее нарушения. Для чистых [c.259]

Как и эффект Марангони, эластичность Гиббса возрастет с ростом поверхностной активности вещества, т. е. с увеличением da/d 1п а. Измерить эластичность жидкой пленки (например, пленки мыла) посредством ее статического растягивания на рамке не представляется возможным. Причина состоит в том, что пленка растягивается лишь по периметру ( кольцо Гиббса или плоская рамка ) и натяжение изменяется чуть заметно. Однако Майзельс и Кокс (1961, 1962) разработали уникальный метод измерения изменения толщины пленки с натяжением и получили значение - 10 дин1см для подвижных пленок дегергентов и 100 дин см для жестких смешанных пленок. По-видимому, сравнимые результаты можно ожидать в случае пленки М/В. [c.87]

Определение поверхностного натяжения по форме капли или пузырька. Жидкая капля или газовый пузырек в жидкости частично деформируются гравитационными силами. Так как сферическая форма обусловлена поверхностным натяжением, то чем оно меньше, тем больше будет деформация. Действие сил тяжести, вызывающее деформацию, усиливается с увеличением размеров капли (или пузырька) и с возрастанием разницы в плотностях капли (или пузырька) и окружающей среды. Зависимость равновесной формы, которая определяется из условия минимума свободной энергии, от поверхностного натяжения можно использовать как метод его измерения. Подобные методы являются строго статическими и, несмотря на большие экспериментальные трудности, получили распространение, в частности, при измерении зависимости поверхностного натяжения растворов поверхностно-активных веществ от времени (Наттинг и Лонг, 1941 г.). В 1961 г. Смолдерс успешно применил анализ формы капли и пузырьков для прецизионного изучения явления смачивания. [c.121]

Б. Нефтепродукты — чисто вазелиновое масло (также с добавками ас-фальтенов, извлеченных из нефти), нефть Чернушенского месторождения Пермская обл.) и ее мазутная фракция (содержание соответственно 1,6 и 6% асфальтенов). Все свойства растворов оценивались при 20 и 75 °С. Так как в реальных условиях очистки взаимодействие струи моющего раствора с массой или соответственно слоем нефтепродукта на дне и стенках емкости осуществляется при кратковременном их контакте, то измерения проводились не только в статических, но и в динамических условиях. Поверхностное и межфазное поверхностное натяжение — методами наибольшего давления пузырьков и взвешивания капель (при времени их образования 2 мйн и 2 сек), смачивающая способность — по скорости потопления пористого фильтра, пропитанного нефтепродуктом, и эмульгирующее действие — по скорости расслоения эмульсий и выделения половины объема дисперсной (масляной) фазы. [c.297]

Метод нулевой ползучести основан на том, что тонкие проволочки или фольги, нагретые до температур, близких к точкам их плавления, будут сжиматься, если поверхностное натяжение больше, чем статическое растяжение, связанное с нагрузкой (такой как вес проволочки или фольги), и растягиваться (ползти) в случае, когда а меньше указанной величины. Путем нагружения образцов в нескольких точках, получают набор экспериментальных данных, по которым строят зависимость степени растяжения от величины нагрузки. Нагрузка, соот-ветствуюшая точке нулевой ползучести, дает возможность рассчитать поверхностную энергию. Наличие границ зерен отчасти усложняет анализ, так как в расчетах необходимо учитывать межфазное натяжение на этих границах. Однако соотношение между значениями поверхностного натяжения (на границе зерна и на поверхности металл - газ) может быть получено путем изучения канавок по границам зерна, возникающих на поверхности образца, и измерения соответствующего двугранного угла (рис. 13.14). Следовательно, сочетание метода нулевой ползучести с измерением двугранного угла позволяет получить значения межфазного натяжения как на поверхности металл - газ, так и на границах зерен. [c.348]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология