Краевой угол твердой поверхности

Поверхностное натяжение металлов. Точное измерение поверхностного натяжения металлов сопряжено с большими трудностями, связанными в основном с двумя обстоятельствами во-первых, металлы легко вступают в соединение с газами с образованием продуктов, покрывающих поверхность металла сплошным слоем, имеющим значительно меньшее поверхностное натяжение, чем чистый металл во-вторых, когезия в металлах настолько высока, а адгезия к другим твёрдым телам сравнительно настолько мала, что краевой угол, образуемый металлами с другими твёрдыми телами, нередко слишком велик, чтобы можно было пользоваться обычными методами измерений. [c.217]

ЖИДКОСТЬЮ и твёрдой поверхностью становится более плотным, работа адгезии повышается, и краевой угол при оттекании оказывается меньше. Эта плёнка может состоять просто из слоя воздуха и тогда её удаление можно рассматривать как впитывание жиДкости в твёрдую поверхность или сорбцию . Она может быть образована каким-либо жирным веществом, чрезвычайно легко осаждающимся на твёрдых поверхностях из атмосферного воздуха тогда кратковременное соприкосновение с жидкостью способно удалить её либо путём растворения, либо путём замещения молекулами такой жидкости, как вода, которая сильнее притягивается к большинству твёрдых поверхностей, чем жирные вещества. Плёнка, о которой идёт речь, не обязательно должна быть толще мономолекулярной и может даже не достигать плотной упаковки (см. 9 и Дополнение). [c.241]

Следует отметить, что теория даёт словие равновесия между двумя жидкостями при конечном краевом угле лишь для сплошной твёрдой поверхности. В зернистой же или пористой системе, равносильной системе капилляров, вытеснение одной жидкости другой будет происходить (благодаря кривизне менисков) во всех случаях, когда краевой угол натекания одной из жидкостей меньше 90°. Возможен случай, когда краевые углы натекания превышают 90° для обеих жидкостей, так как, хотя равновесные краевые углы не могут быть острыми в обеих жидкостях, углы натекания всегда превышают равновесные. [c.251]

Математические теории этих двух явлений идентичны условие прилипания твёрдого тела к поверхности раздела заключается лишь в том, чтобы краевой угол был конечным. Для практических целей, [c.253]

Влияние шероховатости твёрдой поверхности на кажущийся краевой угол было количественно рассмотрено Венцелем з. Если под г— фактором шероховатости — понимать отношение истинной площади поверхности к кажущейся, то [c.522]

Для поверхностей малых размеров (но всё же достаточной площади, чтобы при I аблюдении в микроскоп с небольшим увеличением они казались плоскими) довольно точ ые результаты даёт метод пузырьков, разработанный Таггартом Пузырёк воздуха, образованный на конце вертикаль ой трубки, приводится в соприкосновение с твёрдой поверхнос ЬЮ, после чего трубка медленно поднимается. Если краевой угол не слишком мал, пузырёк на некоторое время пристаёт на поверхности, и в горизонтальный микроскоп, расположенный на её уровне, можно наблюдать краевой угол между поверхностью пузырька и твёрдого тела. Эгот метод получил широкое применение при исследовании поверхностей минералов. Для вычисления краевого угла Уорк также пользовался его зависимостью от [c.243]

Во многих случаях жидкости образуют с твёрдым телом определённый краевой угол 6 (измеряемый внутри жидкости). Соотношение между поверхностными натяжениями и краевым углом (см. рис. 34) может быть получено, если трактовать поверхностные натяжения математически, т. е. именно как натяжения, действующие тац-генциально к поверхностям раздела, и взять их проекции на пло,- [c.236]

Смысл термина смачиваемость твёрдого тела жидкостью неоднократно подвергался ди скуссии хотя этому понятию можно дать различные условные определения. Целесообразнее всего, повидимому, определять степень смачиваемости по краевому уг-лу и, следовательно, по отношению между адгезией жидкости к твёрдому телу и когезией самой жидкости. В этой книге полным смачиванием называется случай, когда краевой угол равен нулю, и неполным, когда он имеет конечное значение. Поскольку между всяким твёрдым телом и жидкостью существует некоторая адгезия, полного несмачивания (0 = 180°) не может быть. Многие авторы, однако, называют такие тела, как парафин, на которых вода образует краевой угол, превышающий 90°, несмачивающимися ею. Это может представлять некоторое удобство при описании макроскопического вида поверхности жидкости на твёрдом теле или при выяснении вопроса о возможности проникновения жидкости в его капилляры но поскольку в адгезии не происходит никаких качественных изменений при переходе краевого угла через 90°, мы не будем пользоваться этим термином. [c.238]

Причина гистерезиса краевого угла до сих пор неясна. На первый взгляд создаётся впечатление о существовании фрикционного сопротивления движению периметра смачивания по твёрдой поверхности. Иногда, по истечении достаточного промежутка времени, жидкость принимает равновесный, устойчивый краевой угол, имеющий одинаковое значение после натекания и оттекания. Аблетт считал, что он равен среднему арифметическому углов натекания и оттекания с одинаковой скоростью. Гораздо чаще, однако, периметр смачивания сохраняет постоянное отставание с разностью между краевыми углами в наступавшей и отступавшей областей периметра, достигающей 40° и даже выше. [c.239]

На основании имеющихся данных можно заключить, что чем чище поверхность, тем меньше гистерезис смачивания. Весьма возможно, что большой краевой угол натекания (слабая адгезия между жидкостью и твёрдым телом) обусловливается присутствием плёнки, препятствующей плотному прилиданью жидкости к твёрдой поверхности после соприкосновения с жидкостью эта плёнка полностью или частично удаляется, в результате чего соприкосновение между [c.240]

Приближённые значения некоторых краевых углов. Вода и большинство органических жидкостей образуют краевой угол, равный нулю на чистом стекле и кварце, а также на чистых металлических поверхностях. Слабые растворы некоторых органических оснований с четверными азотосодержащими группами на конце длинной углеводородной цепи образуют на стекле весьма значительные краевые углы, так как растворённое вещество адсорбируется на стекле с ориентацией цепей наружу. Наибольшим краевым углом, образуемым водой на твёрдых телах, является, повидимому, её краевой угол на парафине (105°). Из уравнения (3) следует, что это значение соответствует работе адгезии между водой и парафином, равной 54 эрг1см что удовлетворительно согласуется с работой адгезии между высокомолекулярным жидким парафином и водой (48 эрг/см гл. IV, 2). Значение в 105° для чистой поверхности воды показывает, что твёрдая поверхность состоит из групп СНд и i Hg, причем, если имеются и другие группы, то лишь такие, адгезия которых к воде не превышает адгезии этих двух групп. [c.246]

Алам и Джессоп обнаружили, что высокомолекулярные кислоты и спирты, закристаллизованные в соприкосновении с воздухом, дают краевой угол воды около 100°, а. е. почти такой же большой, как и для воды на парафине (105°). Однако, при разрезании твёрдых образцов, краевые углы на срезах оказываются весьма непостоянными, в некоторых случаях достигая 100°, а в других не превышая 50°, что соответствует адгезии к воде около 120 apzj M , т. е. более, чем удвоенной по сржнению с адгезией на чистой углеводородной поверхности. Совершенно очевидно, что на срезах в отдельных случаях обнажается некоторое количество гидрофильных групп, а в других случаях только углеводородные части молекул. [c.247]

Иодистое соединение с длинной цепью дало на срезе такой же краевой угол, как и на естественной кристаллической поверхности, что вполне согласуется с гидрофобностью галоидозамещённых органических соединений. То же самое, как и следовало ожидать, обнаружено для твёрдого парафина. Путём кристаллизации кислот на поверхности воды была сделана попытка получить поверхность, в которой все гидрофильные группы были бы обращены наружу. Эта попытка не увенчалась успехом, очевидно, вследствие того, что при снятии затвердевшего образца с поверхности воды ближайший к ней слой с обращёнными вниз гидрофильными группами остался не на образце, а на воде, так как адгезия между карбоксильными концами молекул и водой, естественно, гораздо сильнее, чем между углеводородными концами и следующим слоем кристалла. Если бы всё же оказалось возможным сохранить этот крайний слой на кристалле, так, чтобы его поверхность целиком состояла из карбоксилов, то на такой поверхности следовало бы ожидать краевого угла, равного нулю. [c.248]

Тот факт, что краевой угол на жирных кислотах и спиртах при ориентации молекул длинными цепями наружу почти совпадает с краевым углом на твёрдом парафине, указывает на незначительность притяжен 1я воды к гидрофильным группам, погружённым на глубину около 20 А под поверхность твёрдого тела. Однако, хлопьевидные кристаллы Высокомолекулярных хлораминов, молекулы которых предположительно ориентированы углеводородными цепями наружу, дают меньший краевой угол (45°) они электролитически диссоциированы, и возможно, что радиус действия их гидрофильных групп больше, чем для недиссоциированных карбоксилов или спиртовых групп. [c.248]

Краевые углы на границе двух жидкостей с твёрдым телом. С математической точки зрения, случай двух жидкостей Л и на границе с твёрдым телом Т аналогичен случаю одной жидкости, твёрдого тела и воздуха. Для случая, изображённого на рис. 36, краевой угол в жидкости А мы будем обозначать через вдв, а пополнительный к нему краевой угол в жидкости В — через O -Если попрежнему спроектировать поверхностные натяжения на плоскость твёрдой поверхности, то в отсутствие гистеревиса мы получим следующее условие равновесия [c.249]

Оценка работы адгезии при краевом угле, равном нулю. Бартелл и Остергоф показали, что работа адгезии между жидкостью и твёрдым телом может быть найдена даже в том случае, когда краевой угол равен нулю, и уравнение (3) не может быть применено непосредственно. Для этого нужно только подобрать вторую жидкость, дающую конечный краевой угол на той же твёрдой поверхности на границе как с воздухом, так и с первой жидкостью. Если обозначить вторую жидкость индексом В, то W r находится из урав- [c.249]

Вытеснение жидкости с твёрдой поверхности другой жидкостью. Жидкость способна вытесняться с поверхности твёрдого порошка другой жидкостью, если краевой угол последней (при наличии первой) острый. Эго обусловлено тем, что порошок можно рассматривать, как совокупность коротких капилляров если краевой угол жидкости А (Одв) острый, то мениск между двумя жидкостями вогнут со стороны жидкости в и стремится двигаться в сторону В благодаря разности гидростатических давлений, созданной кривизной поверхности. Условие того, чтобы краевой угол был острым, вытекает из уравнения (9) оно заключается не в том, чтобы адгезия Wat превышала Wbt, а в том, чтобы величина Wat — Тд превышала Wbt— IB- Эти величины— разности между работой адгезии и поверхностным натяжением жидкости— были названы Фрейндлихом адгезионными натяжениями жидкостей на твёрдом теле. Согласно уравнению (3), адгезионное натяжение равно также y os %А у где — краевой угол жидкости А на твёрдом теле Т на границе с воздухом. Для вытеснения жидкости В жидкостью А необходимо чтобы адгезионное натяжение А было больше, чем В. Бартелл и Остергоф пользовались этими адгезионными натяжениями для построения схем энергетических уровней различных комбинаций твёрдых тел и жидкостей и решения вопроса о том, когда и как должно происходить вытеснение. [c.250]

Пренебрегая вначале вьсом частиц, рассмотрим сначала параллелепипед Т, омываемый двумя жидкостями А и В йри краевом угле жидкости А, равном Ь в (рис. 37). Равновесие периметра смачивания закисит лишь от свободных энергий поверхностей, т. е. поверхностных натяжений, так что мы имеем право прибегнуть к математическому представлению о воображаемых поверхностных натяжениях как силах, действующих вдоль поверхностей. Равновесие достигается при конечном краевом угле, так как тогда ни одно из натяжений не превышает суммы двух других. Если (ВТ усиливается, краевой угол Ь в должен уменьшаться до тех пор, пока при 0 в = О периметр смачивания ке сорвётся с твёрдого тела, которое целиком окажется в жидкости А. Таким образом, если Тяг>Та7 -]- Тав- твёрдое тело целиком уходит в Л если (ат> вт- оно уходит в В] если же ни- одно из натяжений на границе с твёрдым телом не превышает суммы другого с натяжением между двумя жидкостями, твёрдое тело сохраняет устойчивое положение на границе двух жидкостей при определённом краевом угле. [c.254]

Из 16 ясно, ЧТО твёрдые частицы, на которых вода образует большой краевой угол, должны прилипать к поверхности всплывающих пузырьков воздуха при первом же соприкосновении с ней, в то время как частицы с весьма малым или нулевым краевым углом остаются в глубине жидкости и не пропадают в пену, собирающуюся на поверхнссти. Между частицами ценной и пустой породы иногда уже в естественном состоянии существует разность краевых углов, но лишь в немногих, исключительно благоприятных случаях этой разности бывает достаточно лля удовлетворительного флотационного обогащения руды. Но здесь приходит на помощь способность различных реагентов селективно адсорбироваться или хемо-сорбироваться на поверхности минералов, подлежащих флотации. Роль эгих реагентов, обычно называемых коллекторами , заключается в увеличении краевого угла на ценной породе путём образования на её частицах плохо смачиваемой плёнки. Помимо этого обычно требуется добавление небольшого количества какого-либо реагента, стабилизующего пузырьки пены ( пенообразователя ). В первые годы развития флотационного процесса обычно применялись сложные смеси различных масел, вроде пихтового, эвкалиптового и т. п. эти масла нередко содержали как пенообразующие реагенты, так и коллекторы в достаточном количестве, чтобы обеспечить удовлетворительную флотацию без других добавок. Изменение состояния поверхности минералов под действием этих реагентов получило название гидрофобизации . В ряде интересных патентов от 1921 г. Перкинс показал, что многие слаборастворимые органические соединения /югут служить коллекторами по отношению к сернистым минералам большинство из них, помимо известной доли неполярных углеводородных групп, имеет в своих молекулах азото- и серосодержащие группы. Двумя из важнейших современных типов коллекторов сульфидов являются ксантаты (I) и аэрофлотореагенты (II) [c.257]

Помимо коллекторов, обыкновенно приходится применять пенообразователи. Лучшие пенообразователи — мыла, сапонины и т. п. в большинстве случаев непригодны, так как они настолько понижают поверхностное натяжение на границе вода — воздух, что краевой угол также становится малым (см. 7). Нетрудно показать, что работа, которую необходимо затратить для обратимого отрыва 1 см твёрдой поверхности от пузырька, равна ужв (1— os 9). Таким образом, для наибольшей устойчивости флотации это выражение должно быть как можно больше. При подборе пенообразователя следует поэтому избегать сильного понижения поверхностного натяжения, так как иначе пена оказывается пустой , т. е. почти или вовсе не содержит минерала. Известное понижение поверхностного натяжения должно, впрочем, неизбежно сопутствовать пенообрязо-ванию. Одним из наиболее употребительных пенообразователей является неочищенный крезол ( крезиловая кислота ) в цитированной выше литературе указываются и другие пенообразователи. [c.260]

Во многих случаях требуется хорошее смачивание. Антипара-зитные жидкости для крупного рогатого скота, овец и других животных, жидкости для опрыскивания растений, и вообще всякие дезинфицирующие и антипаразитные жидкости должны равномерно распределяться на поверхности листьев, животных и на прочих поверхностях 1. Поскольку многие из этих поверхностей являются жирнымк и вообще гидрофобными, т. е. вода образует на них большой краевой угол, их смачивание может быть достигнуто только добавлением к этим жидкостям каких-либо смачивающих веществ, уменьшающих краевой угол воды на этих поверхностях. В большинстве случаев в качестве таких добавок применяются растворимые вещества, повышающие адгезию к твёрдой поверхности и одновременно понижающие поверхностное натяжение жидкости на границе с воздухом, т. е., согласно уравнению (3), понижающие краевой угол двумя путями. [c.262]

Необходимо иметь в виду, что при проникновении жидкости в пространства малого поперечного сечения существенной величиной является адгезионное натяжение (усовЬ или ЧХТ гж — () Лля распределения же частиц твёрдого порошка между двумя жидкими фазами важен краевой угол, который должен заключаться в пределах между 0° и 180° для устойчивости порошка на поверхности раздела. [c.263]

Измерение краевых углов. Гистерезис. Лэнгмюр высказал предположение, что гистерезис краевых углов, в особенности воды, обусловлен присутствием- поверхностного слоя молекул, с гидрофильным и гидрофобным концами, переворачивающихся при оттекании воды. В нормальных условиях такие молекулы (капример, жирных кислот) должны ориентироваться своими полярными концами к твёрдому телу таким образом, поверхность, на которую жидкость натекает, является гидрофобной. Если при оттекании жидкости эти слои переориентируются (что было бы вполне естественно, так как оттекающая вода притягивает их полярные группы), то оголяемая поверхность становится более гилрофильгой, чем смоченная, так что краевой угол оттекания должен быть меньше. Гистерезис краевых углов воды на стекле или кварце действительно, повидимому, весьма мал, если не отсутствует вовсе, когда поверхность соверщенно свободна от следов жира он невелик также для углеводородных жидкостей, для которых работа адгезии почти одинакова на углеводородной и полярной поверхностях. [c.522]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология