Поверхностная энергия Гиббса

Поверхностная энергия Гиббса. [c.303]

Поверхностная энергия Гиббса и поверхностное натяжение твердых тел. Поверхность твердого тела и поверхность раздела между твердым телом и другой фазой характеризуются поверхностной энергией. Гиббса и поверхностным натяжением. [c.262]

Определение удельной поверхностной энергии Гиббса и поверхностного натяжения твердых тел представляет значительно более трудную задачу, и методы, как правило, менее точны, чем для жидкостей. Прямые методы (расщепление) дают очень приближенные значения определяемых параметров. Возможен расчет на основе теории элементарной решетки, но он тоже не является точным. [c.25]

Лиофобные дисперсные системы (золи, суспензии, эмульсии) агрегативно неустойчивы, поскольку у ннх имеется избыток поверхностной энергии Гиббса. Процесс укрупнения частиц (коагуляция) протекает самопроизвольно, так как он ведет к уменьшению удельной поверхности и снижению поверхностной энергии Гиббса. [c.430]

Из уравнения (И.19) следует, что внутренняя энергия иоверх-ности складывается из энергии Гиббса и теплоты образования поверхности. Для индивидуальных веществ теплота Qs всегда положительна, так как при образовании поверхности теплота поглощается. В результате внутренняя поверхностная энергия единицы поверхности больше поверхностной энергии Гиббса на теплоту образования единицы поверхности. Поэтому ее обычно называют полной поверхностной энергией. [c.27]

Поверхность твердых тел, как и жидкостей, обладает избыточной энергией Гиббса. Однако твердые тела в отличие от жидкостей не могут изменять площадь поверхности путем самопроизвольного изменения формы. Поэтому тенденция к уменьшению избыточной поверхностной энергии Гиббса в системах, где твердая фаза находится в контакте с газом или жидким раствором, проявляется глав- [c.314]

Чтобы не определять границы поверхностного слоя, Гиббс предложил относить все изменения термодинамических параметров в слое по сравнению с объемными фазами к разделяющей повер.хности, не имеющей объема (или толщины). При таком рассмотрении поверхность характеризуется избыточными термодинамическими параметрами, непосредственно отражающими проявление поверхностной энергии. Объемные фазы считают однородными вплоть до разделяющей поверхности (рис. II. 2/). В соответствии с методом избыточных величин энергия Гиббса системы, представленной схематически на рис. II.2, равна сумме энергий Гиббса объемных фаз I(AGi), 2(aG2) и поверхностной энергии Гиббса (as), которая является избыточной [c.26]

Бесконечно малое изменение поверхностной энергии Гиббса с изменением величины поверхности при постоянных р а Т равно [c.304]

Под поверхностной активностью понимают способность растворенного вещества понижать поверхностную энергию Гиббса на данной поверхности раздела фаз. В качестве меры поверхностной активности П. А. Ребиндер предложил использовать величину О, определяемую выражением [c.17]

Движущей силой агломерации является стремление дисперсной системы уменьшить свою поверхностную энергию Гиббса и перейти к более устойчивому состоянию. Но если при адсорбции молекул извне поверхностная энергия системы уменьшается вследствие понижения удельной энергии Гиббса, то в рассматриваемом случае основной причиной понижения поверхностной энергии системы является уменьшение свободной поверхности зерен за счет возникновения контактов между ними. Поэтому агломерация возникает самопроизвольно, обусловливая слипание частиц друг с другом при хранении материалов и налипание их на мелющие тела. Очевидно, что с увеличением значения а (зависимости от природы вещества, строения его кристаллической решетки) и увеличением свободной поверхности 5 твердой фазы дисперсной системы сильнее выражена тенденция порошка к агломерации. [c.298]

Таким образом, поверхностная энергия Гиббса, или работа создания единицы поверхности, включает в себя не только работу образования поверхности а, но и уплотнение вещества в слое цГ, так как молекулы на поверхности сильнее взаимодействуют с молекулами, находящимися внутри фазы, чем последние между собой. [c.37]

Согласно второму закону термодинамики, энергия Гиббса системы самопроизвольно стремится к минимуму. У индивидуальных жидкостей уменьшение поверхностной энергии Гиббса осуществляется в основном за счет сокращения поверхности (слияние мелких капель в более крупные, шарообразная форма капель жидкости, находящихся во взвешенном состоянии). В растворах уменьшение поверхностной энергии Гиббса может происходить также за счет изменения концентрации компонентов в поверхностном слое. [c.305]

При изучении характера поверхности порошкообразных или пористых материалов измерение угла смачивания 0 затруднительно, поэтому используют другие характеристики процесса смачивания. Например, можно количественно определить калориметрическим методом теплоту смачивания, которая выделяется при погружении твердого вещества в жидкость. Теплоту смачивания обычно относят к единице поверхности или массы смачиваемого вещества и выражают в Дж/м или Дж/кг. Смачивание твердой поверхности жидкостью приводит к образованию новой фазовой границы твердое тело — жидкость вместо исходной границы раздела твердое тело — воздух и сопровождается уменьшением поверхностной энергии Гиббса. Теплота смачивания равна изменению полной поверхностной энергии 1 кг твердого вещества при перенесении его из воздуха в жидкость и связана с изменением поверхностной энергии уравнением Гиббса—Гельмгольца [c.314]

При площади поверхности раздела фаз S и поверхностном натяжении о поверхностная энергия Гиббса [c.304]

Выделение систем с определенным размером частиц в особый класс коллоидных систем не является чисто формальным. Высокая дисперсность придает веществам новые качественные признаки повышенную реакционную способность и растворимость, интенсивность окраски, светорассеяние и т. п. Резкое изменение свойств вещества с повышением дисперсности связано с быстрым увеличением суммарной поверхности раздела между частицами и средой. Большая поверхность раздела создает в коллоидных системах большой запас поверхностной энергии Гиббса, который делает коллоидные системы термодинамически неустойчивыми, чрезвычайно реакционноспособными. В этих системах легко протекают самопроизвольные процессы, приводящие к снижению запаса поверхностной энергии адсорбция, коагуляция (слипание дисперсных частиц), образование макроструктур и т. п. Таким образом, самые важные и неотъемлемые черты всякой дисперсной системы — гегетрогенность и [c.365]

Рекристаллизация порошков с укрупнением частиц, так называемая собирательная рекристаллизация, свойственна не только кристаллическим телам, но и аморфным (стеклообразным). В последнем случае исходные частицы с неправильной формой при рекристаллизации стремятся к равновесной форме, которой является сфера. Равновесная форма дисперсных частиц кристаллических веществ определяется условием минимума поверхностной энергии Гиббса и может быть воспроизведена по правилу Вульфа с уточнением, внесенным Ландау, она будет содержать плоские участки, соответствующие кристаллическим плоскостям с небольшими значениями индексов, при этом размер участков уменьшается с увеличением индексов. Практически это означает, что в равновесной огранке кристалла будет представлено небольшое число плоских поверхностей, которые не пересекаются вдоль прямых, а соединены закругленными участками. [c.214]

В гетер)Огенных системах пограничные слои молекул жидкостей и твердых тел, расположенные на межфазных поверхностях раздела, обладают избытком энергии Гиббса по сравнению с молекулами внутри объемов фаз. Это служит причиной физических и химических процессов, протекающих на фазовых границах. Такие процессы называют поверхностными явлениями. Важнейшие из них — адсорбционные процессы. Они понижают поверхностную энергию Гиббса системы, поэтому протекают самопроизвольно и приводят к накоплению растворенных веществ или газов на границах раздела фаз. Очевидно, чем сильнее развита поверхность раздела фаз (высокая степень измельчения или пористости вещества), тем больше свойства системы в целом зависят от ее поверхностных свойств. Этим объясняется решающая роль поверхностных явлений для дисперсных систем, имеющих огромную площадь поверхности раздела фаз. [c.158]

Образование зародышей кристаллизации сопровождается увеличением поверхностной энергией Гиббса [c.354]

Очень важным свойством порошков является способность к гранулированию. Гранулированием называют процесс образования в порошкообразной массе конгломератов (гранул) шарообразной или цилиндрической формы, более или менее однородных по величине. Этот процесс может идти самопроизвольно, так как приводит к уменьшению поверхностной энергии Гиббса. [c.451]

Условием равновесия, при котором значение поверхностной энергии Гиббса минимально, является минимум величины / < (15 (где С — поверхностная энергия Гиббса на единицу поверхности и 5-элемент поверхности). Для жидкости максимальная стабильность достигается, когда поверхность имеет сферическую форму. Но для твердого тела О зависит от типа граней кристалла и минимальна для полиэдра с плоскими гранями и острыми ребрами, [c.263]

Внешнее спекание. Залечивание пор в вакууме, а также начальные этапы залечивания в газовой среде, являясь проявлением тенденции к уменьшению поверхностной энергии Гиббса, сопровождаются увеличением пикнометрической плотности тела этот процесс называют внешним спеканием. Наиболее высока концентрация вакансий в элементах объема вокруг наиболее мелких пор, поэтому по направлению к ним происходит наиболее интенсивный диффузионный перенос материальных частиц. Это приводит к уменьшению и зарастанию в первую очередь мелких пор и увеличению концентрации крупных пор. [c.218]

Твердые тела и жидкости обладают поверхностями раздела с соседними фазами. Как было указано выше, состояние молекул вещества в объеме фазы и в поверхностном слое не одинаково. Основное различие состоит в том, что поверхностный слой молекул твердого тела или жидкости обладает избытком энергии Гиббса в сравнении с молекулами объемной фазы. Наличие поверхностной энергии Гиббса обусловлено неполной компенсированностью межмолекулярных сил притяжения у молекул поверхностного слоя вследствие их слабого взаимодействия с граничащей фазой. [c.303]

Количественный показатель такого напряжения может быть выражен различными способами. Чаще всего для этого используется поверхностное натяжение а, которое определяется как сила, действующая в плоскости поверхности, в расчете на единицу длины. Согласно этому определению, можно представить обратимый изотермический процесс, при котором площадь поверхности А жидкости увеличивается вследствие ее растяжения и создаются условия для перехода молекул нз объема жидкости в пограничный слой, Дифференциальная обратимая работа будет равна о/йА , в этом случае а — поверхностная энергия Гиббса в расчете на единицу площади поверхности. Поскольку равновесные системы стремятся обладать минимумом свободной энергии (при постоянных температуре и давлении), произведение <уА также стремится к минимуму. При фиксированном значении сг [c.513]

Агломерация частиц твердого тела в присутствии жидкости обусловлена растеканием ее по поверхности зерен под действием поверхностной энергии Гиббса, что сопровождается уменьшением толщины прослоек жидкости между частицами и стягиванием их [c.300]

Поверхностное натяжение обычно измеряется в динах на сантиметр (дин/см) поверхностная энергия Гиббса, приходящаяся на единицу площади, выражается в эргах на квадратный сантиметр (эрг/см ). Эти единицы и численные значения о идентичны. Соотношение с единицами СИ 1 дин/см = 1 эрг/см = 10" Дж/м = = 1-10-3 н/м. . [c.513]

Степень адсорбции ионов электролитов частицами различных минералов неодинакова. Минералы, в которых между структурными элементами решеток действуют преимущественно близкодействующие ковалентные связи (кварц, глинистые минералы) с небольшой долей ионной составляющей (определяется степенью замещения кремния алюминием в полимерных каркасах, слоях) и с малой плотностью ее, характеризуются меньшей степенью воздействия на ионы электролитов. Наоборот, решетки, в которых связь между ее элементами преимущественно ионная (дальнодействующая) и плотность распределения зарядов по поверхности высокая (Са +СОз -, Мд +СОз - и др.), будут сильнее воздействовать на заряженные частицы электролитов. Таким образом, избирательная способность к ионам солей у известняков (а также у полевых шпатов, гематита) выше, чем у кварца и глинистых минералов. Кроме того, поскольку катионы обычно состоят из одной частички, имеющей малый размер и большую подвижность, а анионы чаще всего являются радикалами (СОз -, 5042") более крупных размеров и меньшей подвижности, на поверхности твердых тел быстрее адсорбируются катионы, чем анионы. Какая-то часть катионов Ыа+, К+, Са +, Mg2+ избирательно адсорбируется (в порядке Мд>Са>ЫаЖ) под действием поверхностной энергии Гиббса в первую очередь на поверхности зерен известняка, полевого шпата, затем кварца, сообщая этим зернам положительный заряд. Под непосредственным воздействием этих ионов на поверхности частиц упорядочиваются молекулы ПАВ и воды, создавая вместе с ионами адсорбционную оболочку вокруг зерен. Наличие положительных зарядов на таких адсорбционных комплексах (известняк —катионы — ПАВ — вода) приводит к тому, что вокруг них ориентируются отрицательно заряженные глинистые частицы и ионы 8042-, НСО3-, тоже предварительно адсорбировавшие на себе молекулы ПАВ и воды. Какая-то часть ионов Ыа+, К+, Mg +, Са2+ и 5042-, НСО3- остается в гидратированном виде в жидкой фазе. Таким образом, в суспензии действуют силы электростатического притяжения и отталкивания крупных адсорбционных комплексов (известняк —катионы —ПАВ — вода), мелких катионов и анионов, дипольные взаимодействия между униполярными комплексами, водородная связь между молекулами воды. Свободная же вода, разделяющая все частицы друг от друга, обеспечивает текучесть суспензии. [c.286]

Уравнение (VI.25), впервые полученное Гиббсом, сыграло большую роль в термодинамике поверхностных явлений. Его физический смысл состоит в том, что в жидкой дисперсной фазе химический потенциал вещества повышен. Однако это повышение составляет только /з молярной поверхностной энергии Гиббса капель с радиусом г. Из вывода ясно, что множитель выражает отношение числа измерений поверхности и объема капли или кристалла. [c.179]

Поверхностное натяжение характеризует удельную поверхностную энергию Гиббса среды. При контакте твердого тела с жидкостью его поверхностная энергия изменяется в зависимости от поверхностного натяжения жидкости, что в соответствии с представлениями Ребиндера должно приводить к изменению критического напряжения разрушения и, следовательно, к изменению долговечности материала. [c.137]

Из приведенных кратких сведений следует непосредственная взаимосвязь поверхностных свойств тел с их объемными свойствами, Разные кристаллические структуры резко отличаются по свойствам, в том числе и по энергии когезионных связей. Прослеживается уменьшение этой энергии в ряду кристаллов ковалентные > ионные > металлические > молекулярные (ван-дер-ваальсовые). Кроме того, химическая и кристаллографическая структура различных граней одного и того же кристалла может существенно различаться. Более плотная упаковка атомов отвечает меньшей поверхностной энергии Гиббса данной грани и соответственно меньшей ее реакционной способ-ности. [c.31]

Удельную поверхностную энергию о в уравнении (11.64) можно рассматривать как избыточную ме.ханическую Эг ергию (внутреннего давления). Из уравнения (11.64) можно выразить поверхностное уплотнение энергии Гиббса, или удельную поверхностную энергию Гиббса. В приближении равенства энергии Гиббса и энергии Гельмгольца для конденсированных систем имеем [c.47]

Стремление системы к уме п шению поверхностной энергии Гиббса выражается в самопроизвол1,пом уменьшении межфазной поверхности (изменение формы и кривизны, проявление процессов коагуляцип, коалесценции и др.) и уменьшении иоверхностного натяжения (проявление процессов адсорбции, адгезии и смачивания, возникновение электрического потенциала и др.). [c.8]

Прочность коагуляционных контактов определяется ван-дер-ваальсовыми молекулярными силами сцепления через тончайшие прослойки дисперсионной среды, фиксированная толщина которых соответствует минимальному значению поверхностной энергии Гиббса [185]. Поэтому коагуляционные структуры отличаются сравнительно слабыми контактами между частицами (в среднем 10-">Н на контакт) и тиксотропной обратимостью вследствие наличия частиц, способных совершать броуновское движение. Истинная прочность контакта зависит от условий его образования, природы компонентов системы и расстояния между взаимодействующими частицами [185]. Сила сцепления в контактах должна быть достаточ- [c.102]

Согласно энергетическому В1>фажению, поверхностное натяжение ст есть поверхностная энергия Гиббса единицы поверхности (т. е. удельная поверхностная энергия Гиббса). В таком случае ст равна работе, затрачен. пй на образование единицы поверхности. Энергетической един ,. является Дж/м . [c.304]

В гетерогенных недиспсргированных системах по(верхность раздела, приходящаяся на единицу массы, очень мала. Поэтому величиной поверхностной энергии Гиббса Gg можно пренебречь. В коллоидных высокодисперсных с стемах удельная поверхность, прихо- [c.304]

Диаграмма академика А. Н. Фрумкина показывает, что при сближении пузырька и частицы до некоторого расстояния /11 поверхностная энергия Гиббса неизменна. При дальнейшем сближении пузырька и частицы и утоньшении прослойки воды до растояния /12 энергия возрастает, и для преодоления возникающего барьера необходимы затраты определенной работы, а при еще большем сближении частиц на участке /12—кз энергия Гиббса снижается. Частица приближается к пузырьку скачкообразно. [c.204]

Из уравие))ия (И.27) следует, что внутренняя энергия по-ве )хиости складывается нз энергии Гиббса и теплоты образо ва)1ия поверхности. Для индивидуальных веществ теплота д, всегда положительна, так как при образова))ии поверхности теплота поглонтается. В результате внутренняя удель)1ая поверхностная энергия (единицы поверхност )) больше поверхностной энергии Гиббса )1а теплоту образования едитщы поверхности. Поэтому ее обычно называют полной поверхностной энергией. [c.34]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология