Адсорбция и краевой угол

На рис. VI, 10 показана зависимость краевых углов от величины АВ. С ростом адсорбции краевой угол при смачивании платины испытуемым раствором растет (кривые 1 и 2), а затем падает. Максимум краевого угла соответствует образованию монослоя на твердой поверхности. В последующем, когда формируется второй адсорбированный слой, углеводородные гидрофобные части молекул первого слоя экранируются полярной гидрофильной частью молекул второго слоя и смачивание растет. Равенство значений краевого угла нулю означает завершение формирования двойного слоя адсорбированных молекул. [c.182]

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]

Если ai3>ai2, т. e. поверхностное натяжение между газом и твердым телом больше, чем между твердым телом и жидкостью, то os 0>О и краевой угол меньше 90°. Если же ai3краевой угол тупой. По предложению П. А. Ребиндера, твердые поверхности, хорошо смачиваемые водой, называются гидрофильными, а несмачиваемые — гидрофобными. Так как гидрофобные жидкости хороию смачиваются неполярными жидкостями, то их называют еще олеофильными. Ясно, что адсорбция веществ, растворенных в воде, осложняется на гидрофильных поверхностях, а растворенных в неполярных, например углеводородных, жидкостях — на олео-фильных поверхностях. [c.48]

Большое влияние на адсорбируемость того или иного растворен ного вещества оказывает не только его природа, но и природа ад сорбента и растворителя. Этот вопрос подробно был изучен многи ми учеными, в частности А. А. Титовым, Л. В. Гуревичем, П. А. Ре биндером и др. Рассмотрим более подробно зависимость адсорбции от свойств твердой поверхности и природы растворителя. В этом случае следует особо отметить свойство смачивания. Если на твердую поверхность нанести каплю воды, возможны три случая 1) капля растекается по поверхности 2) капля остается на поверхности в виде шарика 3) капля растекается лишь частично, образуя с поверхностью некоторый так называемый краевой угол (рис. 108). [c.359]

Гистерезисом смачивания называется способность жидкости образовывать при контакте с твердым телом несколько устойчивых (метастабильных) краевых углов, отличных по значению от равновесного. Например, краевой угол, образованный при нанесении капли жидкости на твердую. поверхность, оказывается значительно больше угла, который возникает прн приведении в контакт пузырька воздуха с той же поверхностью, находящейся в данной жидкости. Гистерезис краевого угла наглядно проявляется, если поверхность твердого тела с нанесенной на нее каплей наклонена пр этом угол в нижней части капли угол натекания Оп) оказывается значительно больше угла в верхней части капли (угла оттекания 0, см. рис. ПГ—14). Гистерезис смачивания может быть связан с адсорбцией загрязнений на поверхности, ее химической неоднородностью и другими факторами. [c.101]

На рис. 56 представлены данные об изменении краевого угла смачивания 0 капли нефти на поверхности металла при адсорбции водорастворимого катионоактивного ПАВ — катапина А. По характеру кривой можно заключить, что по мере заполнения поверхности адсорбированными молекулами, способными химически фиксироваться на твердом теле, краевой угол смачивания увеличивается, что свидетельствует о гидрофобизации поверхности. [c.124]

Однако адсорбция синтетических высокомолекулярных ПАВ на твердых поверхностях часто необратима и многослойна. Поэтому трудно заранее предсказать, как изменится краевой угол смачивания при адсорбции ПАВ из раствора на твердой поверхности. [c.205]

При выводе изотермы адсорбции Ленгмюра неявно делаются следующие допущения 1) адсорбируемый газ в газовой фазе ведет себя как идеальный 2) адсорбция ограничивается мономолекулярным слоем 3) поверхность однородна, т. е. все адсорбционные центры имеют одинаковое сродство к молекулам газа 4) молекулы адсорбата не взаимодействуют друг с другом 5) адсорбированные молекулы газа локализованы, т. е. не передвигаются по поверхности. Первое предположение справедливо при низких давлениях. Второе почти всегда перестает соответствовать реальности при увеличении давления газа. Как показано на рис. 8.6, когда давление газа приближается к давлению насыщенного пара, пар начинает неограниченно конденсироваться на всех поверхностях, если краевой угол 0 равен нулю. Третье допущение неудовлетворительно, потому что реальные поверхности неоднородны разные грани кристалла обладают разным сродством к молекулам газа, а ребра, трещины и дефекты кристалла образуют дополнительные адсорбционные центры. Неоднородность приводит к уменьшению энергии адсорбции по мере заполнения поверхности. Неправильность четвертого допущения была показана экспериментально, когда обнаружилось, что в некоторых случаях теплота адсорбции может увеличиваться с увеличением поверхностной концентрации адсорбированных молекул. Этот эффект, противоположный тому, к которому должна приводить неоднородность поверхности, обусловлен взаимным притяжением адсорбированных молекул. Пятое допущение неправильно, так как имеется ряд доказательств того, что поверхностные пленки могут быть подвижными. [c.251]

Если при десорбции краевой угол равен нулю (фй = 0), то при адсорбции он должен быть фо = 43°. Это большое, но вполне возможное значение. [c.181]

Что касается фактора (а), то надо иметь в виду, что поверхностное натяжение у жидкости становится функцией радиуса поры, когда последний меньше примерно 500 А, а ошибка, вызванная использованием обычного значения у при г, меньшем примерно 50 А, составляет несколько процентов. Этой ошибкой можно пренебречь при высоких относительных давлениях, но при низких давлениях она становится значительной. Кроме того, обычно делается не всегда справедливое предположение, что краевой угол равен нулю (см. стр. 174). Такое допущение может привести к ошибке в определении г в несколько процентов. Поправка на толщину t адсорбционной пленки [фактор (б)], также определяется не точно. Если используется стандартная изотерма (рис. 91), то из-за разброса точек ошибка в определении значения п также может составить несколько процентов. Если п получают при непосредственном построении изотермы адсорбции на стандартном непористом твердом теле, то неизвестно, насколько хорошо поверхностные свойства стандартного образца соответствуют поверхностным свойствам исследуемого пористого образца. Сразу же следует отметить, что для таких паров, как пары бензола или метилового спирта, которые имеют специфический характер взаимодействия с твердым телом, нельзя использовать стандартную изотерму, а возможность использования стандартного твердого тела еще не доказана. [c.207]

Распределение пор по размерам в области переходных пор рассчитывается по уравнению Кельвина (3.2). При этом необходимо вводить поправку на толщину слоя, адсорбированного на стенках. Для этой цели рекомендуется использовать эмпирическую, стандартную изотерму, если таковая имеется. В качестве стандартной изотермы можно использовать изотерму адсорбции азота при —195°. В результатах расчета распределения пор по размерам содержится ряд неопределенностей, обусловленных исходными предположениями. Так, обычно предполагают, что поры имеют цилиндрическую форму, хотя на самом деле они могут значительно от нее отличаться. Краевой угол берется равным нулю. Предполагается, что как плотность, так и поверхностное натяжение адсорбата в порах имеют те же самые значения, что и в жидкости. Все эти предположения вносят в результаты распределения пор по размерам неопределенность, которая может стать значительной, достигая в крайних случаях порядка величины. Однако, несмотря на эти недостатки, этот метод остается по существу единственным методом оценки размеров пор в промежуточной (переходной) области. [c.220]

Необходимо, чтобы краевой угол был равен или почти равен нулю, иначе результаты измерений окажутся заниженными. Это было обнаружено при работе с растворами поверхностно-активных веществ, адсорбция которых на кольце приводит к изменению его смачивания, и при измерении натяжения на поверхности раздела жидкость — жидкость. В таких случаях можно использовать тефлоновое или полиэтиленовое кольцо [27]. Если исследуется монослой, может потребоваться поправка на увеличение поверхности при отрыве кольца. Соответствующие расчеты приведены в работе [28]. [c.26]

На рис. УП-17 показаны результаты проверки уравнения (УП-49) по эллипсометрическим данным для адсорбции воды вблизи Р на гладкой поверхности кремния, покрытого пиролитическим углеродом [68]. Подстановка найденных таким образом параметров уравнения (УП-41) дает расчетный краевой угол 72", что соответствует экспериментальному значению. [c.291]

Для системы вода — твердый нафталин при 25 °С получены следующие данные краевой угол — 90 поверхностное натяжение и поверхностная энергия воды — 72 и 200 эрг/см соответственно энергия адгезии воды к нафталину — 290 эрг/см . Рассчитайте а) энергию смачивания 1 см поверхности кристаллов нафталина водой, б) работу адгезии воды к нафталину, в) адгезионное натяжение воды на нафталине и г) коэффициент растекания воды на нафталине. Адсорбцией паров воды на твердом нафталине во всех этих случаях можно пренебречь. Далее, д) начертите изотерму адсорбции воды на нафталине, обратив особое внимание на область Р(Р° от 0,3 до 1,0 Отразите основные особенности изотермы адсорбции для рассматриваемой системы. [c.292]

В этой главе мы продолжим обсуждение различных прикладных областей химии поверхностей, начатое в гл. X. В каждом из рассматриваемых здесь явлений важную роль играют краевой угол — обычно между жидкостью и твердым телом, а также адсорбция поверхностноактивных веществ, приводящая к изменению свободной энергии соответствующих поверхностей раздела. [c.366]

Данное традиционное описание типов изотерм целесообразно дополнить некоторыми замечаниями. При приближении к Р° вслед за почти горизонтальным участком изотермы I типа нередко наблюдается заметный подъем. Вообще говоря, эта изотерма обычно наблюдается при хемосорбции адсорбата при давлениях значительно ниже P . Изотермы II и III типа приближаются к линии Р° асимптотически. Такие изотермы экспериментально наблюдаются при адсорбции на порошках, и тенденция к неограниченному утолщению адсорбированной пленки отражает процесс капиллярной конденсации в пространстве между частицами [33] (см. гл. VII, разд. VI1-4Д). При полном смачивании адсорбента жидким адсорбатом такие изотермы можно ожидать и в случае адсорбции на плоской поверхности. Изотермы IV и V типов, как правило, характерны для пористых тел. Целесообразно ввести еще по меньшей мере два дополнительных типа изотерм адсорбции, изображенных на рис. XIV-8. Оба типа возможны при адсорбции на плоской поверхности при условии, что жидкий объемный адсорбат образует на поверхности конечный краевой угол [35]. [c.451]

Из исследования адсорбции на поверхности кислотоупорного покрытия методом краевых углов смачивания видно, что ПАВ для эмульсионного травления адсорбируется на эмали кислотоупорных покрытий. Обработка поверхности в эмульсии повышает краевой угол смачивания по сравнению с углом на пластине, обработанной в водном растворе ПАВ, более, чем на 100° С. Столь сильная гидрофобизация поверхности эмали при контакте ее с эмульсией дает возможность полагать, что в данном случае на поверхности копировального слоя образуются адсорбционные пленки ПАВ — углеводород, подобные адсорбционным полимолекулярным [c.126]

Если через 0 обозначить краевой угол с учетом адсорбции (см, рис, VI, 2), то работу адгезии можно рассчитать по формуле [c.162]

Адсорбция и поверхностное натяжение. Граничный слой жидкости оказывает влияние на краевой угол. Краевой угол образуется не с самой поверхностью твердого тела, а с покрывающим ее граничным слоем жидкости [c.165]

Для приведенных жидкостей значения примерно одинаковы. Это объясняется тем, что в результате адсорбции на поверхности твердого тела поверхностное натяжение и краевой угол смачивания изменяются таким образом, что их произведение в соответствии с уравнением (VI, 28) остается постоянным. [c.175]

Проведя некоторые преобразования и приняв во внимание формулу (I, 10), можно выразить краевой угол с учетом адсорбции растворителя и растворенного вещества при помощи следующей формулы [c.177]

Адсорбция ПАВ оказывает влияние на адгезию пузырьков. Для изучения адсорбции применялся радиоактивный раствор реагента. Измерения краевого угла проводились для случая, когда пузырек воздуха окружен испытуемым раствором. Вначале краевой угол достигает 110°. Последующие его изменения в зависимо- [c.182]

Равновесная толщина адсорбционного слоя достигает предельного значения через 100 мин после контакта. Эта толщина, пропорциональная величине адсорбции, растет с ростом концентрации стеарата натрия. В этих же условиях краевой угол уменьшается. Отсюда можно считать, что изменение краевого угла является прямым следствием адсорбции . [c.183]

С увеличением давления краевой угол растет, причем этот рост в среде метана более значителен, чем в атмосфере азота. Подобная закономерность наблюдается в среде морской и щелочной воды, хотя рост краевого угла в этих условиях не столь значителен. Увеличение краевого угла по мере роста давления связано с адсорбцией газа на поверхности кварца и изменением поверх [c.330]

С разрушением особой структуры граничных слоев связан также и известный эффект ухудшения смачивания при повышении температуры [562]. На рис. 13.5 приводятся результаты расчетов изотерм расклинивающего давления смачивающих пленок водного 10 М раствора КС1 с добавками ионогенных ПАВ. Для молекулярных сил принята та же константа А для структурных сил — экспонента IIs= sexp(—/i/Я-), где С = = 10 Н/см и А,=0,25 нм. Исходной, без добавок ПАВ, является изотерма, показанная кривой 6. Потенциалы поверхностей кварца (ii)i) и пленки (ij]2) принимали в этом случае равными —100 мВ и —25 мВ, соответственно. Расчеты по уравнению (13.3) приводят к значению 0о = 8° (см. рис. 13.4). Влияние добавок ПАВ сводилось в проведенных расчетах к изменению потенциала вследствие адсорбции ПАВ на поверхности пленка— газ. Адсорбция анионоактивного ПАВ, повышающая отрицательный потенциал ifi2, приводила к улучшению смачивания. Так, при il]2= —35 мВ рассчитанный краевой угол уменьшается до 7°, а при 11)2 = —45 мВ—до 5°. Дальнейший рост i 52 (кривые 1—<3) обеспечивает уже полное смачивание поверхности кварца. Если же на поверхности пленки адсорбируется катионоактивный ПАВ, заряжающий поверхность пленка — газ положительно (г1)2=+Ю0 мВ), в то время как поверхность подложки остается заряженной отрицательно, краевой угол растет до 28° в связи с тем, что электростатические силы вызывают притяжение поверхностей пленки (Пе<0). Полученные результаты находятся в хорошем согласии с результатами прямых измерений краевых углов растворов КС1 с добавками анионоактивного натрийдодецилсульфата и катионоактивного цетилтриметиламмонийбромида [563]. [c.220]

Очевидно, адсорбция породой различного количества асфальтенов приводит не только к различной степени гидрофобности породы, но и к различным свойствам граничного слоя нефти. Следовательно, будет меняться в определенной степени и характер вытеснения. Поэтому следует остановиться на исследованиях Н. Н. Таирова и М. М. Кусакова [175], которые показали, что при изменении давления в системе углеводородная жидкость—вода— кварц, создаваемого метаном, меняется краевой угол смачивания кварца углеводородной жидкостью. [c.177]

При избирательном смачивании (напомним, что в этом случае угол О отсчитывается в более полярной фазе — воде) для водорастворимых ПАВ закономерности их влияния на os О аналогичны рассмотренным выше для смачивания. В отличие от этого, маслорастворимые ПАВ способны только к олеофилизации поверхности за счет их физической адсорбции или хемосорбции на полярной поверхности (см. рис. III—20, кривая 4). При избирательном смачивании гидрофобной поверхности маслорастворимые ПАВ способны к адсорбции только на поверхности вода — масло в этом случае о и увеличивают краевой угол. При гидрофобизации поверхности величина (д, — о )/о может стать меньше i—1 этому отвечает растека- [c.107]

При управлении избирательным смачиванием ПАВ могут вводиться как в водную (водорастворимые), так и в масляную (малорастворимые) фазу. В зависимости от природы ПАВ здесь могут осуществляться как гидрофилизация, так и гидрофобизация поверхности. При этом (рис. 111-20, кривая 4) маслорастворимые ПАВ способны только к олеофилизации поверхности за счет их физической адсорбции или хемосорбции на полярной поверхности (напомним, что при избирательном смачивании угол в отсчитывают в более полярной фазе—воде). При избирательном смачивании гидрофобной поверхности маслорастворимые ПАВ способны к адсорбции только на поверхности вода — масло, в этом случае они увеличивают краевой угол. При гидрофобизации поверхности величина (<Ттж, — о ,)/а ж,ж может стать меньше —I этому отвечает растекание масляной фазы по границе твердого тела с водой и полное оттеснение последней. Аналогично при полной гидрофилизации поверхности водная фаза оттесняет масляную. [c.129]

Адсорбция ОП-10 на чистой кварцевой поверхности увеличивает статический краевой угол с 2-3 до 20-22°, поэтому добавка к вытесняющей воде может только снизить величину напряжения смачиваемости в гидрофильной пористой среде, насыщенной неполярной углеводородной жидкостью. Ускорение капиллярных процессов в случае применения ПАВ можно объяснить двумя причинами. Во-первых, в результате адсорбционных и некоторых других процессов возможно пониженное содержание ПАВ на фронте вытеснения, а отсюда межфазное натяжение на границе раздела жгщкостей оказывается несколько выше по сравнению со статическим межфазным натяжением при исходной концентрации реагента. Во-вторых, поверхностно-активные вещества способствуют более быстрому разрыву углеводородных пленок и подготовке поверхности твердого тела к ускоренному продвижению мениска в порах пласта. При капиллярном вытеснении естественных нефтей из пористой среды растворами некоторых ПАВ помимо указанных явлений происходит гидрофилизация поверхности, что приводит к дополнительной интенсификации капиллярных процессов. [c.43]

Краевой угол теперь можно рассматривать как меру различия в расположении молекул в адсорбционной пленке, с одной стороны, и в жидкости — с другой. Если ф = 0, пленка по своей структуре неотличима от жидкости, о чем уже говорилось выше. По мере увеличения угла ф состояние пленки начинает заметно отличаться от состояния жидкости. Угол ф больше вдоль ветви адсорбции, и адсорбционная пленка на стенках (рис. 86) сильнее отличается по молекулярной структуре от жидкости при адсорбции, чем при десорбции. В самом деле, при десорбции адсорбционная пленка часто не отличается по свойствам от жидкости (стр. 144). Такое положение достаточно понятно когда поры заполняются адсорбатом (точка Н, рис. 66), создаются условия, совпадающие с теми или близкие к тем, что имеют место в жидкости. Когда происходит капиллярное испарение (вдоль ветви НЬР), следует ожидать, что адсорбционный слой, остающийся на стенках, сохраняет полностью или частично структуру жидкости. В то же время капиллярной конденсации, соответствующей ветви адсорбции РОН, предшествует образование полимолекулярного слоя, т. е. он образуется в отсутствие жидкости, и поэтому расположение молекул в полимолекуляр-ном слое может значительно отличаться от расположения молекул в жидкости. Состояние жидкости, сконденсированной в капиллярах, можно рассматривать как переходное состояние от относительно высоко упорядоченного состояния полимолекулярного слоя к менее упорядоченному состоянию жидкости [38]. [c.180]

Параметр нарушения структуры р должен включать не только энергетический, но и энтропийный член (во всяком случае нет никаких причин, почему бы это было не так), и, следовательно, можно записать р = Ро— 7". Тогда изменение энтропии вследствие адсорбции (по отношению к объемной жидкости) имеет вид Д5 = 5ехр (—ах). Из выражения р = ро хТ следует, что существует некая критическая температура 7 с = = Ро/5, при которой краевой угол стремится к нулю [79]. Например, в системе н-октан — тефлон расчетное значение Гс, соответствующее данным по адсорбции и краевым углам, составляет 174°С. [c.291]

На первый взгляд может показаться, что наилучшие условия флотации обеспечиваются в том случае, когда коллектор образует плотный монослои, при котором краевой угол должен быть (и это действительно так) наибольшим. И все же, как показали Годэн и Сун [28], флотация оптимальна в таких системах, в которых адсорбция коллектора соответствует всего 5—15% плотного монослоя. При большей адсорбции коллектора адгезия пузырьков воздуха к частицам ухудшается. Данные Шульмана и Лежа [29] по системе ксантогенат—лауриловый спирт — медь свидетельствуют о том, что лауриловый спирт проникает в пленку адсорбированного этилксантогената или приводит к образованию смешанной пленки (см. разд. 1П-8). Когда пузырек и частица разъединены (рис. Х1-9), пенообразователь концентрируется на поверхности пузырька, а коллектор — на поверхности частицы. При слипании пузырька и частицы пенообразователь проникает в пленку коллектора, что приводит к заметной стабилизации трехфазной границы твердое тело — [c.375]

ЖИДКОСТЬ — воздух. Если концентрация коллектора достаточна для образования плотного монослоя, проникание пенообразователя в адсорбированную пленку коллектора затруднено и эффект запирания ослабляется. В конечном итоге мы приходим к следующему выводу. Основное условие хорошей флотации — большой краевой угол — сводится к обеспечению отрицательной разности уву — увь. Адсорбция коллектора на поверхности раздела частица — жидкость косвенно способствует этому, поскольку при этом межфазное натяжение между адсорбированной пленкой и жидкостью может быть выше, чем соответствуюшая величина для поверхности раздела пленка — воздух. Проникание пенообразователя в пленку на границе с воздухом дает промежуточный эффект, снижая но мало влияя при этом на узь- [c.376]

По данным кинетики пропитки были рассчитаны краевые углы смачивания и исследованные сажи охарактеризованы по степени их лиофильности. Для модифицирования поверхности сажи применяли сапонин, олеат натрия, катамин и смачиватели — ОП-7, ОП-10, ОПСБ, сульфанол, бутанол и гексанол. Установлено, что адсорбция этих веществ из водной среды повыщает гидрофильность сажи наибольшее гидрофилизующее действие (в частности, для наиболее гидрофобной сажи ПМ-50) показали ОПСБ, ОП-7 и бутанол (краевой угол изменяется от 90 до 40- 30°). [c.408]

Аналогия между адсорбцией и смачиванием. Связь между адсорбцией газов и смачиванием может быть определена на основе изучения кинетики адсорбции дифторкарбена ( Ср2) и гептилни-трена ( N 7Hi5) и влияния ее на краевой угол Исследования смачивания и адсорбции проводились на поверхностях металлов РЬ, Mg, Al, Мо, Zn, u, Fe, Ni и нержавеющей стали. [c.173]

На поверхности твердых частиц могут образоваться два вида адсорбированных слоев за счет обратимой адсорбции без химического взаимодействия с твердой подложкой, что характерно для ксантогенатов и спиртов, и в условиях взаимодействия адсорбированного слоя с твердой подложкой. Такие адсорбированные слои резко увеличивают краевой угол. Так, на поверхности малахита [СиСОз-Си(ОН)2] прИ росте концентрации гептиловой кислоты СбН1зСООН от О до 20 ммоль/л угол 0 растет от 25 до 129°. В этих же условиях, близких к равновесным, для данного раствора смачивание твердой поверхности остается неизменным [c.307]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология