Краевой угол измерение

Выполнение работы. Краевой угол смачивания измеряют на установке, описанной в работе 6, гл. I. Пластинку из жести размером 5X5 см опускают в расплавленный парафин и через несколько секунд вынимают пинцетом. Пластинка покрывается тонким слоем парафина. Наносят на нее каплю воды, закрепляют в штативе и устанавливают между осветителем и конденсором (см. рис. 8). Измеряют краевой угол смачивания. Закончив измерение, каплю стряхивают и на сухую поверхность пластинки наносят каплю раствора сапонина с наименьшей концентрацией. Снова измеряют угол смачивания. Далее наносят каплю раствора большей концентрации и производят измерения. Опыт прекращают, когда достигается такая концентрация ПАВ, при которой наблюдается полное растекание капли. Эта концентрация и будет соответствовать точке инверсии. [c.47]

В ряде случаев оказывается, что краевой угол зависит от порядка замещения фаз на твердой поверхности (статический, или порядковый, гистерезис смачивания). Очень часто краевой угол, измеренный для капли, не совпадает с краевым углом для пузырька. В настоящее время основными причинами статического гистерезиса считают загрязненность поверхности, шероховатость и физико-химическое взаимодействие фаз. [c.51]

При исследовании адгезионных свойств состава МК-1 для него были определены следующие показатели поверхностное натяжение, краевой угол смачивания, способность сохранять на поверхности металла непрерывный слой, работа адгезии. Измерение поверхностного натяжения производилось на границе с воздухом с помощью прибора Ребиндера [66], а измерение краевого угла смачивания - при помощи универсального проекционного аппарата с оптической скамьей по методу "лежащей капли" [71 ]. Работу адгезии вычисляли по уравнению Дюпре - Юнга [71 ] [c.47]

В методах капиллярного поднятия и отрыва кольца существенную роль играет смачивание исследуемой жидкостью поверхности частей прибора — стенок капилляра или металла кольца, т. е. краевой угол смачивания. Так как определить краевой угол при таком измерении крайне затруднительно, то эти методы применяют только в условиях полного смачивания. Для чистых жидкостей это условие почти всегда легко соблюдается, тогда как в растворах, особенно поверхностно-активных веществ, оно часто практически не достигается. По этой же причине и для измерения поверхностного натяжения на границе двух жидкостей эти методы также мало применимы. В связи с этим в ряде случаев следует предпочесть методы, в которых смачивание не играет роли. Это методы наибольшего давления пузырьков, неподвижной капли, взвешивания капли. Они пригодны для измерения поверхностного натяжения для любых границ раздела. [c.12]

Результаты измерений (см. рис. 12) показывают, что в начальный момент времени краевые углы мало отличаются друг от друга, однако отличие превышает ошибку измерения, составляющую в наших опытах 5%. В начальный момент краевой угол смачивания тем меньше, чем больше содержание порфиринов в углеводородной жидкости. С течением времени происходит инверсия смачивания. При малом содержании порфиринов в асфальтенах явно выражена тенденция к выполаживанию кривых 3 и 4. При большом содержании порфиринов (кривая /) краевой угол продолжает увеличи- [c.166]

Определение краевого угла. Для измерения краевого угла, образуемого жидкостью на твердом теле, на его поверхность наносят небольшую каплю жидкости и с помощью пучка света, направленного параллельно поверхности, проектируют боковое изображение капли на экран, затем на экране очерчивают контур капли, сидящей на поверхности твердого тела, и через точку, в которой соприкасаются все три фазы, проводят касательную,к контуру капли. Угол наклона этой касательной и есть краевой угол. [c.158]

Для обеспечения полной смачиваемости водой и водными растворами ПАВ требуется тщательная очистка поверхности стекла, особенно от жировых загрязнений. На чистом стекле растворы ПАВ и большинство органических жидкостей дают краевой угол смачивания, равный нулю. Исключение составляют катионактивные ПАВ, которые интенсивно адсорбируются из раствора на отрицательно заряженной поверхности стекла, ориентируясь углеводородными радикалами в воду и гидрофобизируя поверхность. В этом случае формула (87) применяться не может. Однако даже при 0 = 0 ввиду гистерезиса смачивания следует проводить измерения при краевом угле оттекания, т. е., повысив давление в широкой трубке прибора, необходимо поднять уровень в капилляре, после чего вернуть его в исходное положение. [c.92]

Если жидкость не полностью смачивает поверхность, т. е. краевой угол больше нуля и В<1, то в уравнения для измерения коэффициента поверхностного натяжения необходимо вводить соответствующую поправку. В качестве примера рассмотрим узкий капилляр, краевой угол внутренней поверхности которого равен 0 (рис. 20). В этом случае радиус мениска жидкости равен / . Из рис. 20 нетрудно убедиться, что радиус мениска жидкости связан с радиусом капилляра г простым соотношением [c.48]

Для измерения краевого угла смачивания используют проекционную систему (рис. 3.6), позволяющую изображение подложки с нанесенной каплей воды проектировать на экран. Такая система дает возможность получать увеличенное изображение, которое можно зарисовать, и измерить краевой угол. [c.80]

Шелудко с сотр. [109] предложил два оригинальных метода определения краевых углов в микроскопических горизонтальных пенных пленках. Первый —топографический метод — пригоден для определения малых краевых углов (приблизительно до 2°). Угол по этому методу определяют из параметров колец Ньютона, наблюдаемых при освещении мениска круглой микроскопической пленки. Точность измерения достигает 5 для углов 1°. Для определения больших краевых углов, возникающих обычно во вторичных (ньютоновских) черных пленках, предложен метод расширения . При образовании толстой пленки радиуса с нулевым краевым углом ее переход ко вторичной черной пленке происходит при постоянном объеме двояковогнутой линзы. В равновесном состоянии черная пленка с большим краевым углом будет иметь новый радиус > г . Зная форму двояковогнутой линзы до и после образования черной пленки, можно определить краевой угол. Погрешность данного метода для 0 10° составляет 2. [c.80]

Граница между жидкостью, твердым телом и газом характеризуется краевым углом (или углом смачивания) 0. Этот угол измеряется внутри жидкости. Краевой угол зависит от природы образующих его трех фаз, и его измерение иногда осложняется гистерезисом смачивания — различием между краевым углом при натекании и краевым углом при оттекании. [c.241]

Либерти [134] измерил краевой угол для некоторых веществ на обработанной различным образом поверхности стекла. Результаты измерений приведены в табл. 3.6. [c.56]

Все величины, входящие в формулу (11,25), кроме б, определяются экспериментально, что позволяет рассчитать краевой угол. При определении краевых углов в случае смачивания твердых фаз собственными расплавами погрешность в измерениях, полученных выше указанным методом (см. рис. 11,9), достигает 1,5° при абсолютных значениях краевых углов, равных 15—30°. [c.62]

Краевой угол по отношению и стеклу также может быть определен путем измерения поверхностного натяжении жидкости посредством двух методов одного не зависящего, а другого зависящего от краевого угла. Таковы, например, методы максимального давления пузырька и капиллярного поднятия (стр. 51 и 56). [c.56]

Определение краевого угла на нитях. При использовании метода лежащей капли лучщие результаты получаются, когда капля имеет большие размеры. Но в этих условиях возникают нежелательные явления. Речь идет о значительном времени установления равновесия, увеличении площади контакта капли и гистерезисе. Кроме того, накладывается действие гравитационной силы. Все это приводит к тому, что определяемые краевые углы не всегда будут равновесными. Поэтому предложен метод измерения краевых углов малой капли, сажаемой на нить 1 . В этих условиях равновесие достигается быстро, гистерезис исключается, а гравитационная сила не влияет на краевой угол. [c.63]

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]

Сущность метода отрыва кольца, серьги или пластинки [,8-11] заключается в измерении силы Р, необходимой для отрыва кольца, серьги или пластинки от поверхности жидкости. Краевой угол смачивания должен быть равен нулю. Сила, необходимая для отрыва, измеряется торзионными весами, а поверхностное натяжение определяется как р [c.96]

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]

Для определения размера частиц дисперсной фазы эмульсии и ее фракцио1шого состава использовали метод спектра мутности, основанный на измерении оптической ПJ oтнo ти системы методом сравнения со стандартными системами с помощью фотоэлектроколориметра ФЭК-56М [3]. Краевой угол смачивания определяли с помощью прибора Х-В, поверхностное натяжение — сталагмометром, количество коагулята и процесс самопроизвольного эмульгирования — визуально. [c.88]

Помимо непосредственного измерения размеров капель можно определить краевой угол, исходя из соотношения между радиусами, которые характеризуют кривизну поверхности капли [c.55]

Далеко не всегда исследователь р асполагает достаточно большим образцом изучаемого твердого материала и достаточным объемом жидкости, необходимыми для измерения краевого угла по методу наклоняющейся пластинки. В таких случаях для определения краевых углов, как правило, используют каплю жидкости или газовый пузырек (рис. УИ-4). Зисман и др. [31] рассматривают каплю, сидящую на поверхности образца, под горизонтальным микроскопом с гониометрической шкалой, позволяющей непосредственно измерять краевой угол. Лежа и Полинг [32] сажают каплю или пузырек на отражающую (зеркальную) поверхность и фотографируют их под небольшим углом. При этом угол встречи прямого и отраженного изображения равен удвоенному краевому углу. Оттевил [33] разработал метод прижатого пузырька , в котором пузырек, контактирующий с твердой иоверхностью, формиру- [c.275]

Для стабилизации эмульспй применяют достаточно высокодисперсные порошки (Пикеринг, 1907). Получаемый тин эмульсий зависит от избирательной смачиваемости твердых частиц одной из фаз (Скарлетт и др., 1927). Если частицы лучше смачиваются масляной фазой, образуется эмульсия типа В/М, в случае лучшего смачивания водой — эмульсия типа М/В. Исследования, проведенные Шульманом и Леем (1954), подтвердили эти выводы. Кроме того, они показали, что в присутствии ПАВ и твердых эмульгаторов образуется эмульсия М/В, если краевой угол, измеренный со стороны водной фазы, почти равен 90 . [c.178]

Первые измерения краевых углив в черных пенных пленках были выполнены Майселсом с соавт. [107, 108]. Согласно методике [108], краевой угол можно измерить, определяя параметры пузырька из черной пленки, плавающего на горизонтальной водной поверхности. [c.80]

В углеводородных пленках разница натяжений была впервые точно определена Хэйдоном и Тейлор [155] с использованием метода плавающей линзы для измерения краевого угла. ПЛенку полу чали из раствора моноолеина в -декане. Межфазное натяжени< на поверхности раздела объемных фаз было равно 3,72 дин1см краевой угол 1°52, а разница межфазных натяжений Ао = = 0,00197 дин/см. [c.124]

При опускании тонкого стеклянного капилляра в воду (рис. 32, I) краевой угол смачивания близок к нулю, вследствие чего меииск становится вогнутым, давление Р по формуле (IV. 4) — более низким, чем под плоской поверхностью и, в резуль-тате, мениск поднимается на высоту к, при которой вес поднятого столба жидкости уравновешивает разность давлений между обеими поверхностями. При погружении капилляра в несмачивающую жидкость (рис. 32) происходит, напротив, опускание уровня жидкости в капилляре. Измерение высоты капиллярного поднятия также используется для измерения величины поверхностного натяжения жидкости. [c.80]

Уейлен и Куо-Ян [21] показали, что краевой угол воды на стекле линейно возрастает от 9q = 20° до 9о = 40° при повышении температуры от 20 до 80° С. При этом значения dQJdT были тем выше, чем более гидрофильна поверхность стекла, т. е. чем более толсты и, следовательно, чувствительнее к изменению температуры адсорбционные а-пленки воды на поверхности стекла. Недавно Зорин и Есипова [22] провели измерения наступающих (9л) и отступающих (0д) краевых углов воды на внутренней поверхности тонких кварцевых капилляров при различной температуре. Было обнаружено, что значения 0л, полученные при настудлении мениска по покрытой равновесной адсорбционной а-пленкой воды поверхности капилляра, растут с 0А = 27 н- 31° при 20° С до 0л — 55 60° при повышении температуры до 70° С. В то же время значения 9н, при измерении которых за мениском может оставаться значительно более толстая, но ме-тастабильная -пленка воды, не были чувствительны к изменению температуры и оставались близкими к °0 С. Это объясняется тем, что устойчивость -пленок воды связана преимущественно с электростатическими силами, слабо зависящими от температуры. При наступлении водного мениска на предварительно нанесенную на поверхность капилляра -нленку значения 9л были, как и значения 0в, близки к 0° С. Таким образом, структурные силы могут заметным образом влиять на смачивание, особенно в случае полярных жидкостей е межмолекулярной водородной связью, таких, как вода. [c.368]

Это объясняется не только сложностью непосредственного измерения краевого угла) но и трудностью получения в чистом виде твердой поверхности, на которую наносится испытуемая жидкость (3). Кроме гого, имеет место большая неточность в тех случаях, когда краевой угол им ет малые значения (4). Указанные недостатки часто связаны с тем, что поверхность твердого тела, а следовательно, и адсорбционные слои не могут быть совершенно однородны, что часто приводит к необходимости оценки смачиваемосги некоторого участка поверхности (5). [c.322]

Этот метод имеет два недостатка. Во-первых, таким способом непосредственно измеряют V или изменения у, а не я. В результате любой температурный дрейф или случайные примеси приводят к изменениям что может быть ошибочно приписано изменению поверхностного давления. Во-вторых, в то время как для чистых жидкостей обеспечить нулевой краевой угол обычно не так уж трудно, при изучении поверхностей, покрытых пленками, это не всегда удается, поскольку поверхностно-активное вещество, образующее пленку, может адсорбироваться на пластинке. Уменьшению краевого угла может способствовать шероховатость пластинки. Литературу по методическим воп юсам использования метода пластинки Вильгельми можно найти в обзоре Гэйнса 37]. Однако установка для измерений с помощью пластинки Вильгельми относительно проста и дешева и может давать столь же точные результаты, как и описываемые ниже пленочные весы. [c.96]

При проверке уравнения Юнга, как и при проверке уравнения Гиббса (см. разд. П-6), возникает еще один довольно общий вопрос в какой мере сохраняется смысл величин уву и у ь в реальных системах Если, например, вертикальная составляющая yL, равная уь51п0, приводит к значительному микроскопическому нарушению твердого тела, то поверхностные свойства последнего в области трехфазной границы не должны быть такими же, как на остальной поверхности. Опять же большинство твердых тел обладает гетерогенными поверхностями (см. разд. У-4Б), для которых смысл величин увт и узь не вполне ясен. Термодинамически данный вопрос можно решить двумя способами сравнивая теплоты смачивания с величинами, рассчитанными нз температурной зависимости краевого угла, либо сравнивая наблюдаемое влияние растворенного поверхностно-активного вещества на краевой угол с эффектом, рассчитанным по результатам независимых адсорбционных измерений на всех трех поверхностях раздела. [c.287]

Точность измерения с помощью капиллярного электрометра обычно превышает 0,01%, хотя воспроизводимость в оптимальных условиях не бывает выше 0,025% или 0,1 дин см . Это довольно точные измерения, однако следует подчеркнуть, что для большинства целей [например, для оценки поверхностного избытка по уравнению (10)] точность измеряемых величин зависит от измшений у, а не от его абсолютной величины. Эти изменения могут составлять лишь несколько дин на сантиметр, так что точность 0,1 дин см дает разброс в несколько процентов. Далее, воспроизводимость измерения оказывается обычно хуже чем 0,1 дин см 1 и в условиях, близких к пределам поляризации, может достигать 1-2 дин см [30]. Вследствие этого точность данных, полученных электрокапиллярным способом, ограничена. Недавно [30] обсуждались систематические ошибки измерший на капиллярном электрометре, достигающие нескольких дин на сантиметр. Ошибки такого порядка скорее всего обусловлены невыполнением предположения, согласно которому краевой угол [е в уравнении (32)] при всех условиях остается равным нулю. [c.88]

Известные косвенные лабораторные методы связаны с шсокой способностью поверхностно-активных веществ снижать поверхностное натяжение G на границе раздела вода-утлеводородная среда уже при очень низком их содержании в бензине. Для этой цели используется стандартный метод определения поверхностного натяжения А5Ш-Д-971-56 [15] с помощью специального тензиометра Дю Нуи [16,17]. Метод заключается в измерении усилия F, необходимого даш отрыва от поверхности жидкости (гептан, толуол), содержащей присадку, тонкого платинового кольца радиуса хорошо омачиваемого жидкостью (краевой угол смасивания V= 0°). В первом приближении считают, что связь поверхностного натяжения с силой отрыва F определяется по форауле [c.11]

Один из этих методов предусматривает непосредственное измерение краевого угла по форме капли, находящейся на пластинке Каплю проектируют на экран (рис. 11,1), добиваясь максимальной резкости в изображении контура капли. При измерении краевого угла таким методом необходимо зарисовать по проекции или сфотографировать форму капли. На снимке или на рисунке проекции капли проводят касательную в точке пересечения контура капли с подложкой и измеряют угол наклона этой касательной (см. рис. II, 1). Возможная ошибка измерения краевого угла может составлять 3—5°. Краевой угол очень малых капель измеряют, исходя из предположения, что капля сферична >2о-122 Это несколько повышает точность измерения, хотя и в данном случае она составляет 1—2°. [c.52]

Из приведенных данных следует, что высота подъема жидкости незначительна. Поэтому она должна измеряться с большой точностью. Так, ваработе 2 точность измерения составляла 0,001 см. Если высота столба жидкости измеряется с точностью 2-10 см, а СГшг = 25 эрг/см , то краевой угол рассчитывается с точностью О,Г. [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология