Свободная энергия смачивания

Это можно выразить через свободную энергию смачивания или работу адгезии, определяемую, согласно Дюпре, уравнением [10] [c.83]

При адсорбции на адсорбентах, имеющих достаточно развитую систему переходных пор, а также на непористых адсорбентах адсорбционный объем, вообще говоря, является функцией состава раствора. Причина этого, как показано в [8, 9], заключается в неидеальности взаимодействия растворенных веществ. Для бинарного раствора, параметры адсорбционного слоя которого задаются величинами V, У°, У , необходимо иметь три уравнения, связывающие эти величины с экспериментально определенными избытками. В качестве третьего независимого уравнения можно использовать предложенное Ларионовым [10] уравнение, связывающее свободную энергию смачивания (или изменение межфазного натяжения на границе раздела раствор—твердое тело) с параметрами адсорбционного слоя, [c.127]

Влияние природы взаимодействующих компонентов иногда выражают через коэффициенты поверхностного натяжения о на границах Т—Ж, Ж—Т, Т—Т, а также угол смачивания 9с, выражающий степень лиофильности. Смачивание твердой поверхности носителя жидкостью (раствором) происходит при всех методах пропитки. Условия смачивания [32] могут быть определены энергетическими соотношениями в системе, т. е. величинами свободной энергии на межфазных поверхностях и соотношением между силами адгезии и когезии [81]. [c.132]

ЭТИ величины в жидкой среде оказываются тем меньше, чем больше свободная энергия смачивания, характеризуемая величиной атг —( тж —°жг СО5 0 [см. уравнение (У.18)]. [c.286]

Десорбция воды с поверхности коллоидных частиц, AF2 (свободная энергия смачивания поверхности). [c.431]

Рассмотрены вопросы термодинамики адсорбции бинарных растворов неэлектролитов по методам Гиббса и полного содержания. Описано вычисление термодинамических функций адсорбционных растворов. Приведены результаты расчетов свободных энергий смачивания для случая адсорбции растворов неэлектролитов на пористом стекле и на активном угле. [c.158]

Как следует из уравнения (16), состав адсорбционного слоя зависит только от одного параметра — объема адсорбционной фазы. Для непористых и широкопористых адсорбентов объем адсорбционной фазы является, вообще говоря, функцией состава объемного раствора и определяется флуктуациями концентрации в объемном растворе [10]. Тем не менее можно формализовать выбор модели адсорбционного слоя, используя дополнительные уравнения, связывающие параметры адсорбционного слоя с величинами, определенными только из экспериментальных данных. В качестве такого дополнительного условия можно выбрать предложенное Ларионовым [9] условие равенства свободных энергий смачивания поверхности раздела твердое тело—раствор, определенных экспериментально из избытков адсорбции и вычисленных из модельных параметров адсорбционного слоя, [c.75]

АР (ро — Рх) — свободная энергия смачивания образца, выдержанного при р = рд., кал/г. [c.97]

В этом случае смачивание не может быть определено величиной В = os 0, а характеризуется свободной энергией ( ) смачивания на единицу смоченной поверхности (i3) твердого тела в процессе растекания капли. [c.18]

При смачивании возникает искривление поверхности, изменяющее свойства поверхностного слоя. Существование избытка свободной энергии у искривленной поверхности приводит к так называемым капиллярным явлениям — весьма своеобразным и важным. Своеобразие их заключается, например, в том, что давления [c.60]

Под смачиваемостью твердой поверхности полимером понимают такое распределение макромолекул на твердой поверхности, в результате которого образуется сплошной, плотно упакованный поверхностный слой из звеньев макромолекул. При смачивании, т. е. полном заполнении твердой поверхности полимером, конфигурация полимерных молекул не может оставаться исходной, неизменной. В случае глобулярного строения полимера глобулы для создания плотной упаковки на твердой поверхности должны разворачиваться. Фибриллы также не смогут заполнить твердую поверхность, если их конфигурация не обеспечивает плотной упаковки в поверхностном слое. Таким образом, энергия смачивания низкомолекулярными углеводородами и полимерами твердой поверхности различна. Энергия взаимодействия отдельного звена макромолекулы имеет тот же порядок, что и для низкомолекулярной жидкости. Изменение же конфигурации цепи потребует дополнительной затраты энергии. Следовательно, свободная энергия смачивания полимером твердой поверхности должна быть меньше, чем в случае низкомолекулярного вещества, так как часть энергии взаимодействия затрачивается на изменение конфигурации цепи. [c.50]

При прилипании капли нефти в воде к твердой поверхности свободная поверхностная энергия системы убывает. Это уменьшение свободной энергии Дй при прилипании с различными краевыми углами смачивания 0 согласно [56] показано в табл. 36. [c.151]

Полная энергия любого кристалла кварца (или его обломка) представляет сумму внутренней энергии, необходимой для образования атомной решетки, и поверхностной энергии, затрачиваемой на удержание частиц поверхностного слоя в равновесии. При смачивании зерен среды водой выделяется избыток свободной энергии, необходимой для создания поверхностного слоя на границе кварц—вода. Так если 111 — полная энергия кристалла кварца с площадью поверхности 5, а — полная энергия второй фазы (воды), то полная энергия всей системы и = и] + и2 + о5. [c.208]

При смачивании сухой породы поверхность раздела между водой и воздухом в порах искривляется. Существующий у искривленной поверхности избыток свободной энергии приводит к возникновению капиллярного давления АР, возрастающего с увеличением поверхностного натяжения а на границе вода—воздух и с уменьшением радиуса кривизны поверхности натяжения R (АР = =2a R). Капиллярное давление обеспечивает подпитку водой норовых и трещинных каналов в глине. Вода, проникая по порам внутрь породы, смачивает поверхности новых частиц, образует вокруг них гидратные слои. [c.63]

Зазор, заполненный дисперсной средой, возникающий при контакте двух микрофаз в ней, состоит из центральной части, в виде тонкого слоя и обрамляющей его переходной зоны, в которой толщина возрастает. Очевидно, полное его описание требует учета и этой зоны. Термодинамически это означает, что к свободной энергии плоского контакта, пропорциональной его площади, следует добавлять и свободную энергию обрамляющей его переходной зоны, пропорциональную длине периметра смачивания. Отсюда следует, что для круглого контакта роль линейного натяжения будет возрастать обратно пропорционально радиусу контакта. [c.282]

Эта теплота называется теплотой смачивания. Если поверхность твердого тела, уже смоченную х моль какой-то жидкости, ввести в новый контакт с жидкостью, то произойдет дальнейшее изменение свободной энергии поверхности [c.142]

В случае зародышеобразования на твердой поверхности в отсутствие сохранившихся в расплаве центров кристаллизации свободная энергия образования поверхностного зародыша критических размеров меньше свободной энергии образования объемного критического зародыша на величину, зависящую от смачивания твердой поверхности полимеров [c.54]

Гранулирование порошков представляет собой самопроизвольный процесс, протекающий в связи с изменением свободной энергии системы путем слипания частиц. Чтобы этот процесс прошел успешно, необходимо некоторое оптимальное смачивание поверхности частиц небольшим количеством жидкости. Роль смачивающей жидкости сводится к созданию пограничного слоя с повышенной вязкостью, способствующего склеиванию частиц. Если смачивающей жидкости недостаточно, то получаются мелкие гранулы и остается несвязанный порошок. В избытке смачивающей жидкости образуются крупные комья различных размеров. Например, оптимальная влажность для гранулирования суперфосфата — 22—23%. [c.136]

При смачивании возникает искривление поверхности, изменяющее свойства поверхностного слоя. Существование избытка свободной энергии у искривленной поверхности приводит к так называемым капиллярным явлениям—весьма своеобразным и важным. Своеобразие их заключается, например, в том, что давления в двух объемных фазах, разделенных искривленной поверхностью, оказываются различными в состоянии равновесия. Эти явления особенно существенны для дисперсных систем, характеризующихся большой кривизной (1// ). Найдем выражение для давлений в объемных фазах при наличии искривленного поверхностного слоя. Проведем вначале, для уяснения физического смысла, качественное рассмотрение на примере мыльного пузыря. [c.66]

Or И (Тжг рассматриваться как реальные силы, действующие на периметр смачивания. Более строго эта количественная связь между равновесной величиной краевого угла и значениями удельных свобод-ных поверхностных энергий границ раздела фаз может быть получена при рассмотрении зависимости свободной энергии системы от формы капли постоянного объема. В условиях невесомости капля жидкости объемом V на плоской поверхности твердого тела представляет собой шаровой сегмент с высотой Н, радиусом кривизны г и радиусом окружности трехфазного контакта (периметра смачивания) rj (рис. [c.95]

Убыль свободной энергии при смачивании каучуком 1 г наполнителя составляет [c.170]

Смачивание является процессом, при котором в системе из трех соприкасающихся фаз происходит уменьшение свободной энергии. В самом деле, пусть очень топкий слой жидкости 1 растекается пО поверхности твердого тела 3, которое находится в среде 2, и пусть площадь, покрытая жидкостью, в результате этого увеличивается па Ах. При этом [c.156]

Флотация — процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха) и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания. [c.140]

Кроме электростатических сил, на смачивание влияют, естественно, и другие составляющие расклинивающего давления. Так, в смачивающих пленках неполярных жидкостей наиболее сильно проявляется действие дисперсионных сил. В этом случае возможны количественные расчеты, основанные на макроскопической теории дисперсионных сил (см. главу IV). Для расчета значений интеграла уравнении (XI.8), равного избыточной свободной энергии Гиббса на единицу площади пленки, здесь можно использовать следующее-уравнение [17] [c.365]

Поверхность имеет избыток свободной энергии по сравнению с объемом за счет нескомпенсированных химических связей находящихся на ней частиц. Как следствие универсального стремления систем к минимуму свободной энергии имеют место следующие явления поверхностное натяжение, коалесценция жидкостей, адсорбция, прилипание и смачивание и др. При нагреве кристаллов уже при температурах 0,4 от температуры плавления обнаруживается перестройка конденсированной фазы типа поверхностного оплавления. Очевидно, что появление даже очень тонкой жидкой пленки способно существенно изменить диффузионные процессы, повлиять на каталитические и адсорбционные свойства материала. [c.50]

Гуд [113] в своем обзоре дал развитие и обоснование теоретических вопросов, связанных с поверхностной свободной энергией твердых веществ и межфазовых границ раздела. Теория рассматривает физическую адсорбцию, смачивание и разделение фаз, но ие касается вопросов, связанных с необратимыми процессами, такими, как, например, хемосорбция. [c.892]

Смачивание можно трактовать с этой оговоркой как процесс самопроизвольного изменения свободной энергии системы, состоящей из трех фаз (адгезив, субстрат, газообразная среда). [c.92]

Было также найдено 426], что теплота смачивания частично этерифицированного кремнезема в гептане возрастала с ростом длины цепи алкоксигрупп (вероятно, при равной степени покрытия поверхности). К тому же теплота смачивания в воде возрастала линейно с ростом площади поверхности, занимаемой группами SiOH, измеренной по адсорбции воды, В другой работе [427] авторы показали, что свободная энергия смачивания лучше отражала свойства подобных поверхностей, чем теплота смачивания. [c.972]

Этот экспериментальный факт, по-видимому, можно объяснить тем, что адгезия пленок молибдена к графиту больше, чем на окисных подложках и, следовательно, сплошность пленки должна наступить при меньшей общей толщине пленки. По-видимому, также нужно учитывать, что при взаимодействии молибдена с графитом образуется карбид молибдена, смачивающийся металлом гораздо лучше, чем окисные соединения молибдена. В системе С — Мо — 8п (Гоп = 900° С) критическая толщина равна, как и в системе С — Мо — Си (Гоп = П50° С), 200 А. Это можно объяснить тем, что уже при температуре 900° С взаимодействие пленки с подложкой настолько велико, что дальнейшее повышение температуры до П50° С не очень сказывается на структуре пленки. Если взаимодействие пленки с подложкой сильное, то продукты реакции смачиваются хуже, чем металл пленки, критическая толщина сдвигается в сторону больших толщин.Так, в системе С — Ре — РЬ критическая толщина при температуре опыта 700° С составляет 1000 А, а в системе С — V — 5п (Гоп = 900 " С) сч> 700 А. Эти данные соответствуют времени отжига пленок не больше 5 мин. При отжиге больше 5 мин получаются нестабильные результаты и критическая толщина сдвигается еще больше в сторону увеличения толщины пленки. Действительно, убыль свободной энергии АР при образовании карбидов молибдена Жо С и карбида железа РедС приблизительно одинакова и равна 0,75 ккал моль (700° С) а для карбидов ванадия она значительно больше — 26,1 ккал1моль (900° С), что находится в хорошем соответствии с полученными данными по смачиванию. [c.25]

Действительно, затекание жидкости в зазор между частицами при их отрыве должно уменьшать Faj2 на величину свободной энергии смачивания (поскольку атг заменяется на отж)-В табл. XIV. 1 приведено сопоставление величин Fa/2 (эрг/см ) для гидрофильной и гидрофобной метилированной поверхностей стекла на воздухе и в жидкостях различной полярности. [c.260]

Поскольку при адсорбции органических соединений из водных растворов всегда имеют дело с конкуренцией между молекулами воды и органического вещества (обстоятельство, значение которого было подчеркнуто Бокрисом, Деванатханом и Мюллером [20]), то для понимания отличающегося поведения разных металлов было бы важно знать свободную энергию смачивания незаряженной поверхности металла водой. Для жидких металлов величина эта может быть определена из поверхностных натяжений металла и воды и пограничного натяжения металл — вода в максимуме электро-капиллярной кривой. К сожалению, такие данные имеются только для галлия. Свободная энергия смачивания в этом случае оказывается равной 170—190 эрг/см" , что заметно превышает величину для ртути 125 эрг см . [c.307]

Для силикатных пород нет точной информации о снижении о под действием воды. Обзор сведений по кварцу содержится в книге [257] и в работе [258], из которых видно, насколько велик разброс литературных данных. Однако можно считать, что свободная энергия негидратированной силоксановой поверхности кварца, обнажающейся при образовании ступеньки, вряд ли успевает сильно снизиться при физической адсорбции воды или при смачивании, а термоактивируемая химическая модификация поверхности с образованием силанольных связей требует большего времени. В то же время известно, что движение дислокаций в кварце может значительно облегчаться под действием воды. По схеме, разработанной Григгсом [259], в результате диффузии воды вдоль дислокаций образуются силанольные мостики =51—ОН. .. НО—51 =, которые легко рвутся в самом слабом месте (по водородной связи). Сопротивление движению дислокаций уменьшается, и поэтому диффузия ОН-групп (или, возможно, ионов Н+ или НзО+) контролирует подвижность дислокаций и, следовательно, скорость деформации. По сути, здесь мы имеем дело с явлением, близким к адсорбционному пластифицированию, только облегчение разрыва межатомных связей происходит в другом координационном окружении — не на поверхности, а в объеме. По-видимому, такой механизм возможен и в случае многих других силикатных минералов (оливин [260] и др.). [c.89]

Определение поверхностного натяжения по форме капли или пузырька. Жидкая капля или газовый пузырек в жидкости частично деформируются гравитационными силами. Так как сферическая форма обусловлена поверхностным натяжением, то чем оно меньше, тем больше будет деформация. Действие сил тяжести, вызывающее деформацию, усиливается с увеличением размеров капли (или пузырька) и с возрастанием разницы в плотностях капли (или пузырька) и окружающей среды. Зависимость равновесной формы, которая определяется из условия минимума свободной энергии, от поверхностного натяжения можно использовать как метод его измерения. Подобные методы являются строго статическими и, несмотря на большие экспериментальные трудности, получили распространение, в частности, при измерении зависимости поверхностного натяжения растворов поверхностно-активных веществ от времени (Наттинг и Лонг, 1941 г.). В 1961 г. Смолдерс успешно применил анализ формы капли и пузырьков для прецизионного изучения явления смачивания. [c.121]

Как известно, степень заполнения подложки ОН-группами проявляется в той или иной степени гидрофильности поверхностн образца. Химический контроль степени гидроксилирования по-верхности пластин кремния или кварца ввиду ее малой величины весьма затруднителен, поэтому ее определяют по изменению краевого угла смачивания поверхности жидкой водой, Равновесный краевой угол представляет одну из важнейших характеристик смачивания. Величина этого угла может бьт, оценена исходя из известного положения термодинамики о том, что в состоянии равновесия свободная энергия системы минимальна, Энергетическими характеристиками поверхности твердого тела в контакте с жидкостью являются удельная свободная поверхностная энергия н поверхностное натяжение а. Для определения условия равновесия фаз при смачивании рассчитьь вают работу, связанную с изменением площадей контакта. Зависимость равновесного краевого угла 0о от поверхностного натяжения на границе раздела трех фаз твердой подложки, жидкой капли и окружающей их газовой атмосферы, выражается уравнением [c.79]

При смачивании сухого пористого тела жидкостью всегда выделяется тепло, так как поверхность раздела твердое тело — жидкость обладает меньшим запасом свободной энергии, чем поверхность раздела твердое тело — газ. Чем ближе природа твердого тела к природе жидкости, тем больше геплоха— чивания. Так, теплота смачивания полярного адсорбента— г71иньГ полярной Жид стью — ацетоном равна ПЗ дж г глины бензолом (неполярный растворитель)—всего 16,7 дж г. Напротив, теплота смачивания неполярного адсорбента — угля бензолом составляет 92 дж г, а того же угля водой—18,4 дж г. [c.76]

Тер.модинамический анализ процесса прилипания показывает, что при коалесцентном прилипании убыль свободной энергии системы больше, чем в случае непосредственного прилипания. Отрыв с остаточной каплей возможен только при 0>9О°. Однако есть основание считать, что в условиях совместного движения нефти и воды в пористых средах, трубах, каналах и т. д., отрыв с оставлением остаточной капли может происходить и при значительно меньших углах смачивания. [c.151]

Объемно - Поверхности ыевзаимодействиг . Как правило, жидкие металлы плохо смачивают графит при температурах начала плавления, образуя на его поверхности каплю с краевым углом смачивания более 90°. Однако выше температуры,- при которой начинается активное химическое взаимодействие графита с расплавом с обра- < зованием карбида, обнаруживается резкое улучшение смачиваемости обычно с переходом к быстрому растеканию металла по поверхности. Это явление впервые было подробно рассмотрено при растекании тугоплавких металлов (Ti, Zr, Si и др.) по поверхности графита. Аналогичные исследования проведены Найдичем Ю.В. и Колесниченко Г.А., которые анализируют улучшение смачиваемости графита металлом и переход к растеканию при химическом взаимодействии на основе развитых A.A. Жуховицким и В.А. Григорьяном представлений о неравновесном (динамическом) поверхностном натяжении на межфазной границе, разделяющей химически взаимодействующие фазы. В результате химического взаимодействия на поверхности графита происходит резкое снижение (вплоть до отрицательной величины) свободной энергии на границе графит - жидкий металл, что приводит к сильному уменьшению краевого угла смачивания и растеканию расплава по поверхности с большой скоростью. [c.133]

Необходимым предварительным ухловпем сцепления является смачпвапис битумом поверхпостп минерального материала [75, 203]. Смачивать — это процесс самопроизвольного уменьшения свободной энергии системы, состоящей пз трех соприкасающихся фаз. Самопроизвольное растекание жидкости по твердой поверхности и полное смачивание возможно только прп условии [c.116]

Термодинамически поверхностный слой является нескомпенси-рованным и свободная энергия его расходуется главным образом на тепло смачивания и на работу по дальнейшему распространению. Последнюю усиливают механические свойства пограничного слоя. По П. А. Ребиндеру, наиболее значительно двумерное давление, развиваемое первыми молекулярными слоями при встрече препятствий (зазоров), куда доступ этих слоев по стерическим причинам затруднен. У полимолекулярных слоев, расклинивающее давление которых изучалось Б. В. Дерягиным и М. М. Кусаковым, это действие значительно слабее, но оно достаточно для разрушения рыхлых коагуляционных сцеплений. Б. В. Дерягин [16] связывает расклинивающее давление не с механическими свойствами пограничного слоя или его аномальной вязкостью, а с термодинамическим равновесием между гидростатическим давлением в слое и давлением в объеме окружающей газовой среды. Работа пограничных слоев — главная причина набухания и пептизации. [c.28]

КОГЕЗИЯ (от лат соЬаезиз-связанный, сцепленный), сцепление частей одного и того же однородного тела (жидкого или твердого) Обусловлена хим связью между составляющими тело частицами (атомами, ионами) и межмол взаимодействием Работой К наз свободную энергию разделения тела на части и удаления их на такое расстояние, когда нарушается целостность тела Работу К Щ определяют как работу обратимого изотермич разрушения тела IV, = 2у, где у-уд поверхностная энергия (для твердых тел) или поверхностное натяжение (для жидкостей) Соотношение И и работы адгезии характеризующей сцепление разнородных тел (см Адгезия), служит для определения способности жидкостей смачивать твердые тела при имеет место несмачивание, при смачивание, при Щ,> Щ растекание жидкости по пов-сти твердого тела Широко используется также понятие плотности энергии К ,, к-рую отождествляют с внутр энергией испарения (или субтимации) отнесенной к [c.421]

Авторы работы [461] исследовали дисперсные системы, состоящие из частиц кремнезема, полностью гидрофобизиро-ванных метилсилильными группами, способными покрывать поверхность в системе пропанол—вода. Наблюдалось, что поверхность частиц и значения поверхностного натяжения подобны соответствующим значениям для парафина. Смачивание порошка происходило в водно-спиртовых смесях, содержащих более 15% пропанола, 32% этанола и 50% метанола. По-видимому, диспергирование обусловливается не электростатическим отталкиванием, а скорее свободной энергией поверхности раздела, которая имеет непосредственное отношение к процессу смачивания. [c.571]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология