Химический потенциал поверхностный, жидкост

Различие в химических потенциалах молекул на поверхности и молекул в объеме капли жидкости наглядно проявляется в. стремлении жидкостей, не ограниченных стенками сосуда, принимать форму шара. Одно из свойств шара заключается в том что он является геометрической фигурой с наименьшим отношением площади поверхности к объему. Следовательно, на поверхности сферической капли находится меньший процент общего числа молекул, чем на поверхности любой другой фигуры. Это говорит не только о том, что химический потенциал поверхностных молекул отличается от химического потенциала молекул в объеме жидкости, но и о том, что химический потенциал поверхностных молекул выше, чем молекул в объеме жидкости. Молекулы предпочитают упаковку в объеме. [c.53]

Т, Р, химический потенциал, парциальные мольные величины, поверхностное натяжение жидкостей и другие. [c.8]

При образовании осадка происходит разделение фаз, поэтому этот процесс подчиняется законам, аналогичным законам конденсации малых капель из парообразной фазы или появлению пузырьков паров при кипении жидкости. Во всех случаях первично образующиеся частицы новой фазы очень малы (<С1 нм), а отношение их поверхности к объему и, следовательно, свободная поверхностная энергия велики, т, е. химический потенциал, а также и активность высокодисперсной фазы выше, чем твердой фазы. Иначе говоря, константа равновесия фазовых переходов зависит от степени развития поверхности фаз. Для процесса образования осадка это означает чем меньше радиус образующихся зародышей кристаллов, тем больше произведение растворимости, и следовательно растворимость. Растворимость Lr зародышей и их радиус г связаны между собой следующим соотношением (по аналогии с уравнением для давления паров малых капель) [c.198]

При построении количественной теории образования трехмерных и двумерных зародышей в процессе электрокристаллизации металлов М. Фольмер и Т. Эрдей-Груз исходили из представлений о механизме возникновения новой фазы из пересыщенных раствора или пара, согласно которым работа образования зародыша новой фазы тем меньше, чем меньше его размеры. Однако с уменьшением размеров зародыша возрастает химический потенциал слагающего его компонента, поскольку при малых размерах зародыша относительно велико число поверхностных атомов, обладающих повышенной энергией. При образовании новой фазы в равновесных условиях химические потенциалы каждого компонента в обеих фазах должны быть равны. Для выполнения этого условия необходимо повысить химический потенциал компонента в материнской фазе, что достигается при пересыщении раствора или пара по данному компоненту. Пересыщение — главная особенность процесса образования новой фазы. Степень пересыщения и размеры элемента новой фазы, который при этом может возникнуть и служит зародышем для роста больших кристаллов или капель, оказываются взаимосвязанными. Так, при образовании капель жидкости из пересыщенного пара радиус г капли определяется соотношением Томпсона [c.328]

Таким образом, расклинивающее давление определяется разницей химического потенциала пленки и жидкости, из которой получена пленка, при одном и том же давлении (/"Р). Знак расклинивающего давления выбран, в соответствии с определением Дерягина [41], так, что при наличии притяжения поверхностных слоев оно является отрицательным, а при наличии отталкивания — положительным. [c.27]

Так как в переходной зоне действуют одновременно как капиллярные, так и поверхностные силы, для нахождения равновесного профиля переходной зоны используется известное уравнение, выражающее постоянство химического потенциала л молекул жидкости в слое, переменной толщины h (ж, у, z) [25—27] [c.369]

Многие задачи теории смачивания удается решить, вводя в рассмотрение переходную область между плоской пленкой и объемной жидкостью (рис. 3), в которой одновременно проявляется действие как поверхностных, так и капиллярных сил. В состоянии равновесия профиль переходной зоны может быть найден из условия постоянства химического потенциала в слое жидкости переменной толщины h [c.29]

Два следующих утверждения кажутся взаимоисключающими и на первый взгляд соответствуют парадоксальной ситуации, а) В равновесной системе при постоянных температуре и давлении химический потенциал вещества должен быть одним и тем же во всех точках системы. Поэтому, если мы имеем жидкость с плоской поверхностью, находящуюся в равновесии с ее паром, то химический потенциал в поверхностном слое должен быть таким же, как в объеме жидкости,, и для переноса молекулы из объема в поверхностный слой не требуется работы. 6) Для переноса молекулы из объема жидкости в поверхностный слой необходимо совершить работу, поскольку перепое означает увеличение поверхности и, следовательно, свободной энергии системы. [c.82]

Для теории дефектов наибольший интерес представляет г — = —Afi г — повышение химического потенциала относительно бесконечно больших кристаллов. Ожидаемое значение A j, для реальных кристаллов может сильно отличаться от предполагаемого в теории Гиббса, так как для абсолютно устойчивых форм огранения характерны грани с плотной упаковкой и значениями o , близкими к величине поверхностного натяжения жидкости, тогда как в кристаллах с произвольными формами огранения могут присутствовать грани с малой ретикулярной плотностью и высокими а,-. [c.111]

Факторы интенсивности часто объединяют под общим названием обобщенных сил [148, 149]. К этим факторам относят магнитную индукцию, поверхностное натяжение, электродвижущую силу, давление, химический потенциал и др. Действие обобщенных сил на гетерогенную систему в общем случае может привести к изменению равновесных соотношений, т. е. к изменению в диаграмме фазового равновесия жидкость — пар. В связи с этим, число методов, которыми можно достичь желаемых изменений в фазовом равновесии, может быть значительно расширено. Наиболее изучено действие на фазовые равновесия давления, проявление которого ощутимо в том случае, когда одна из фаз является паровой [150]. Повышение или понижение [c.187]

Если капля жидкости покоится на поверхности, не смачиваемой этой жидкостью, то она сплющивается под действием тяготения. Однако поверхностное натяжение удерживает каплю от бесконечного уплощения, поскольку уплощение означает увеличение площади поверхности. Таким образом, степень уплощения можно использовать для измерения поверхностного натяжения. Это кажущееся простым измерение в некоторых случаях удается провести, но оно осложняется тем, что важными параметрами являются вес и размер капли и что в данном случае приходится рассматривать еще одну поверхность — поверхность между жидкостью и твердой подложкой. Химический потенциал молекул на поверхности раздела между лсидкостью и твердым веществом отличается от химического потенциала молекул на поверхности раздела жидкость — газ. Количество работы, необходимое, чтобы увеличить эту поверхность раздела на один квадратный сантиметр, называется межфазным натяжением. Низкие межфазные натяжения в системах жидкость — твердое вещество приводят к растеканию, нли смачиванию. Высокие межфазные натяжения вызывают образование капель. [c.54]

Рассмотрим разность химических потенциалов между каплей и объемной жидкостью, имеющей плоскую поверхность, в атмосфере инертного газа под общим давлением П. Чтобы определить эту разность, перенесем обратимо бесконечно малое количество жидкости из объемной фазы в каплю. Этот перенос включает обратимое сжатие переносимой жидкости от давления П до давления П + ДП, где ЛП — избыточное давление внутри капли, связанное с поверхностным натяжением а. Результирующее изменение химического потенциала согласно уравнению (11.1) получим интегрированием ив,р от П до П -Ь АП, т. е. разность химических потенциалов между каплей и жидкостью [c.45]

Так как химический потенциал д, строго говоря зависит от давления, то наличие поверхностного натяжения изменит условия фазового равновесия для сферической капли. Однако это изменение становится сколько-нибудь существенным лишь для капель диаметром меньше 1 мк для систем жидкость — пар [1]. [c.15]

Возникновение между пластинами отрицательного расклинивающего давления, вызывающего их сцепление (адгезию), обусловлено растяжением под действием поверхностных сил жидкой прослойки. В результате этого появляется вогнутый мениск, уменьшается химический потенциал жидкости. Если пластины вместе с прослойкой опустить в жидкость, то вследствие осмоса возникнет положительное давление. [c.144]

Движение жидкости в капилляре определяется изменением ее химического потенциала под действием поля поверхностных сил [c.145]

Атомы на поверхности раздела твердого тела или жидкости обладают окружением, отличным от окружения в объеме. Читатель, наверно, уже обратил внимание, что в главе 3 приводилось это утверждение, однако здесь речь пойдет о характеристике и свойствах поверхности и межфазных границ на языке термодинамических параметров. Появление поверхности или поверхностей раздела ведет к увеличению энергии системы. Ранее был введен важнейший параметр — химический потенциал, который характеризует химические превращения вещества, в том числе на поверхности. В этом пункте вводится другой параметр, специфичный для поверхности, — поверхностное натяжение. Здесь опять целесообразно начать рассмотрение с аналогии силы в механике. [c.158]

В системах с крупными порами в отсутствие поверхностной диффузии при относительно высокой плотности газа или тогда, когда поры заполнены жидкостью, происходит обычная молекулярная диффузия под действием градиента концентрации (химического потенциала). [c.330]

Химический потенциал адсорбированного вещества в обоих этих случаях одинаков, но поверхностное натяжение и поверхностная плотность различны. Дополнительное уменьшение свободной энергии при погружении тела с максимальным гигроскопическим влагосодержанием в жидкость равно изменению поверхностного натяжения, т. е. [c.45]

Для описания изменения свойств жидкости вблизи поверхности раздела фаз, по сравнению со свойствами объемной (свободной) жидкости, обычно используют в качестве параметров температуру, химический потенциал, давление. Термодинамический потенциал системы - это большой потенциал П, однородной системы объемом V П = -РУ, где Р - давление в жидкости. Однако если в системе имеются неоднородности простой геометрии, т.е. она содержит поверхность раздела постоянной кривизны -плоскую, цилиндрическую или сферическую, то П включает в себя поверхностный член [159] [c.49]

Определение реальных энергий (теплот) гидратации отдельных ионов. Энтропии гидратации ионов. С помощью модельных методов определяются химические энергии сольватации, так как В них не учитывается поверхностный потенциал на границе жидкость— вакуум XI- Поскольку пока величину нельзя ни изме-1)ить, ни рассчитать (она отвечает разности потенциалов между точками, расположенными в двух разных фазах), химическая энергия гидратации определяется с точностью до некоторой неопределенной постоянной. Рекомендуемые разными авторами значения /р10 для воды отличаются на 0,5 В, что может дать ощибку в определении энергии гидратации однозарядного иона порядка БО кДж-моль- . Вероятные значения лежат внутри =Р0,2 В. Многие авторы принимают В. Если это значение от- [c.62]

Химические реакции в поверхностных пленках. Надо полагать, что сам факт нахождения молекул в монослое на поверхности жидкости не изменяет ее химическою активность. Тем не менее экспериментальные данные показывают, что возможность химического взаимодействия молекул пленки с молекулами или ионами подкладки в значительной мере зависит от ориентации и плотности упаковки молекул пленки. Вследствие этого скорость реакции вещества пленки существенно зависит от ее структуры. Течение химических реакций в поверхностных пленках можно проследить, измеряя поверхностное давление или скачок потенциала. Первый из этих способов позволяет обнаружить всякое изменение, сопровождаемое заметной переориентацией молекул, второй—всякую реориентацию диполей или изменение полного дипольного момента молекулы. [c.58]

Таким образом, когда химический потенциал адсорбата при адсорбции изменяется, общее изменение свободной энергии Гельмгольца при адсорбции не определяется только изменением поверхностного натяжения, а превышает его на величину ГгАцг- Значение Др,2 можно получить, зная давление насыщенного пара адсорбата ps в исходном состоянии над чистой жидкостью и давлением пара адсорбата р, находящегося в равновесии с адсорбционным слоем при величине адсорбции Гг. Согласно (VI.57) имеем [c.351]

Выше (гл. III) было pa MOTpeiio равновесие бесконечно протяженных фаз, когда можно не учитывать поверхностные явления. Этому случаю отвечают сплошные линии иа рис. 39, где температура То относится к тройной точке для бесконечно протяженных фаз. На рис. 39 кривая ВВ" описывает давление пара переохлажденной жидкости и является продолжением кривой АВ. Семейство кривых ВС, В С, В"С" определяет давление пара дисперсной твердой фазы, взятой в виде кристаллов различного размера. Из уравнения (VI.26) следует, что по мере уменьшения размера частиц г вся кривая р Т), т. е. кривая СВ на рис. 39, для твердой фазы смещается вверх, так как в уравнении (VI.26) С моль(г) всегда положительна и растет с увеличением дисперсности системы. На рис. 39 этому отвечают кривые С В и С"В". Как видно из того же рисунка, повышение химического потенциала вещества в дисперсной фазе приводит к понижению температуры его плавления. Метастабильное равновесие наблюдается при более низкой температуре T dTo [c.179]

В соответстнии с уравнением Гиббса, постоянству двухмерного давления в процессе конденсацин при изменяющемся значении адсорбции отвечает постоянное значение химического потенциала вещества, — аналогично тому, как при объемной конденсации химический потенциал не зависит от соотношения количеств жидкости и пара. Следовательно, для растворимых ПАВ, способных к конденсации в поверхностном слое, процесс поверхностной конденсации должен осуществляться при некотором постоянном значении объемной концентрации Ск, т. е. конденсация проявляется в скачкообразном изменении адсорбции от некоторой величины Гк=1/5кКа до значения, приблизительно равного предельной адсорбции Гтат. Вид зависимости адсорбции от концентрации в этом случае представлен на рнс. II— 25 ломаными кривыми 3 и 4. [c.71]

В отличие от выпуклой поверхности жидкости, легко реализуемой в аэрозолях в форме шарообразных частиц различных размеров, вогнутая поверхность жидкости не может быть получена без участия стенок твердого тела. Поэтому в общем случае адсорбционное поле, создаваемое стенками мезопор адсорбента, оказывает влияние как на толщину адсорбционного слоя, так и на кривизну равновесного вогнутого мениска жидкости. Теория этого явления была опубликована Дерягиным в 1940 г. и почти 30 лет спустя, в 1967 г., де Бур и Брук-гоф смогли приближенно учесть влияние адсорбционного поля стенок пор на химический потенциал сорбированного вещества при выводе усовершенствованного уравнения Кельвина [5 — 8]. Автор [9, 10] делает попытку приближенного развития метода Дерягина, Брукгофа и де Бура путем дополнительного учета зависимости поверхностного натяжения от среднего, радиуса кривизны мениска жидкости. Рассмотрение капиллярного испарения ведется для эквивалентной модели адсорбента (эквивалентного модельного адсорбента) с цилиндрическими порами. [c.103]

Здесь ст — поверхностное натяжение жидкости К (х, г/, z) — локальное значение кривизны поверхности слоя Р — капиллярное давление равновесного мениска или капли. Для однокомпонентной несжимаемой жидкости изменение ее химического потенциала связано только с изменением давления А л = —v AP. Последнее может иметь при- [c.369]

Каждую каплю или их совокупность можно считать самостоятельной однофазной термодинамической системой. Наличие сферической гранищ. в этом случае отражает условие сопряжения жидкой фазы I с окружающей средой, каковой является фаза 2. Действие поверхностного натяжения на жидкую фазу в таком случае сводится только к увеличению давления в жидкой фазе на величину = 2а / г по сравнению с равновесным давлением Р в фазе 2. Уравнение Гиббса — Дюгема (3.3.15) для жидкой фазы будет таким же, что и для гомогенной системы. При постоянстве температуры УёР = или /ц = У ёР, так как У пх есть молярный объем Ут вещества жидкой фазы. При изменении радиуса капли г давление в капле изменится на величину, равную изменению капиллярного давления йР = 2а (с1г / г). При интегрировании уравнение с1 1 = -2сУт ёг / г ) в пределах от / = оо (плоская граница фаз) до некоторой конечной величины г можно найти приращение химического потенциала жидкого вещества при равновесном переходе жидкости из сплошного состояния в капельное [c.572]

Опыты [22], в которых адсорбция паров на стекле изучалась путем наблюдений за изменением окраски интерференционных полос, показали, что в стекле распределение нор по размерам является неравномерным. Оказалось, что радиусы пор, вычисленные с помош,ью уравнения Кельвина, для десорбции вдвое меньше радиусов, вычисленных для адсорбции. До проведения этих экспериментов Коэн [23] дал удовлетворительное объяснение такой аномалии и вывел соотношение между величинами ра к р для сквозных цилиндрических капилляров. Коэн предположил, что в капилляре, имеюш,ем радиус г, образуется кольцевой слой жидкости длиной Ь, но мениск не образуется, нока пора пе заполнится. Если перед конденсацией пар занимал объем норы, равный пг Ь, то при образовании кольцевого слоя шириной бг изменение поверхности составит 2пЬЬг с соответствующим изменением поверхностной энергии, равным 2я0 бг. Эта величина должна быть равна свободной энергии образования жидкости. Если [х представляет собой химический потенциал наров при давлении р , а Хо — соответствующий потенциал при давлении насыщенного нара рц, то [c.175]

Сферическая капля жидкости. Уравнение Томсона. Благодаря существованию поверхностного натяжения давление внутри канли жидкости больше внешнего. Химический потенциал и давление пара капли будут, следовательно, больше, чем для той же жидкости, имеющей плоскую поверхность, поскольку в общем [c.44]

Получены также [11] изотермы адсорбции этилена на графити-рованной при 2800 °С саже при 6 температурах от —60 до —125 °С. Было показано, что абсолютная величина адсорбции а на базисной плоскости графита при —100°С и Ps = 394,0 мм рт. ст. (так же, как и для азота, бензола и н-гексана) зависит только от природы системы адсорбат—адсорбент. При низких значениях pIps изотермы обращены выпуклостью к оси давлений вследствие сильного притяжения при заполнении первого монослоя. При больщих величинах pips характер изотерм изменяется, по-видимому, в связи с заполнением второго слоя. При —125 С появляется петля гистерезиса, обусловленная капиллярной конденсацией в зазорах, образованных полиэдрическими частицами сажи. Петля гистерезиса становится более отчетливой с увеличением поверхностного натяжения 0 и мольного объема жидкости Vm. Площадь, занимаемая молекулой этилена при плотном монослойном покрытии Ыт равна 21,5 А . Дифференциальная теплота адсорбции Qa возрастает с увеличением степени заполнения поверхности 0 до максимума при 0=1, а затем резко падает до величины, равной теплоте конденсации. При 0 = 2 кривая зависимости Qa от 0 проходит через второй, более слабый максимум. Рассчитанные на основании экспериментальных данных кривые зависимости свободной энергии и энтропии адсорбции от заполнения поверхности графитированной сажи носят волнообразный характер. Л5а проходит через минимум, равный —5 э. е. при 0 = 1. При переходе к заполнению второго слоя А5а возрастает и переходит в положительную область, однако при 0 = 2 появляется второй минимум в отрицательной области. Стандартные величины термодинамических функций (при 0=0,5 и — 100°С) равны Qa=5,4 ккал/моль, р (химический потенциал) = =—1,8, UI = — (Qa—L) =—1,8 ккал/моль, L = 3,59 ккал/моль, ASi = 0. [c.147]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология