Физическая и коллоидная химия. Балдынова Ф.П. - 48 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

97 98
где σ
0
; σ – поверхностное натяжение чистого растворителя и
раствора на границе с воздухом соответственно; В - кон-
станта, k - константа адсорбции, с - концентрация вещества
в растворе.
Если пренебречь разницей между избыточной и абсо-
лютной адсорбцией (Г=А), то можно приравнять правые
части уравнений Гиббса (II-17) и Ленгмюра (II-20) и полу-
чить зависимость поверхностной активности от концентра-
ции
1
+
Α=
∞
kc
kc
RT
c
g ,
отсюда
1+
=
kc
k
Вg
, (II-24а)
где В= А
∞
RT, коэффициент В определяет предельную ад-
сорбцию.
Подставив в уравнение (II-24а) g=-dσ/dc и интегрируя,
получаем уравнение Шишковского (II-24):
,
1+
=−
kc
kc
В
dc
d
σ
)1ln(
1
0
+Β−=
+
Β−=
∫
kcdc
kc
kc
σσ
(II-24б)
Эмпирическое уравнение Шишковского является
следствием теоретических уравнений Гиббса и Ленгмюра.
Вывод его вскрывает природу константы В и объясняет
причину его несовершенства. Действительно, уравнение
Шишковского справедливо при умеренных концентрациях,
для больших концентраций поверхностное натяжение стре-
мится к отрицательным значениям.
К поверхностным явлениям, снижающим поверхност-
ное натяжение, кроме адсорбции относят адгезию, смачива-
ние и растекание.
Адгезия – слипание двух разнородных твердых тел или
жидких поверхностей за счет межмолекулярных сил. Если
привести в контакт две взаимно нерастворимые жидкости
или жидкость - твердое тело, или два твердых тела, то под
действием межмолекулярных сил они прочно прилипают
друг к другу, так что для их разделения нужно произвести
определенную работу. Адгезия – это самопроизвольное по-
верхностное явление, которое приводит к снижению по-
верхностной энергии.
Работа адгезии W
а
характеризует прочность адгезион-
ной связи, отнесенной к единице площади, Дж/м
2
. Равно-
весную работу адгезии можно сопоставить с равновесной
работой когезии. Когезия отражает межмолекулярное взаи-
модействие внутри гомогенной фазы
Равновесная работа когезии равна удвоенному значе-
нию поверхностного натяжения, т.е.
W
к
=2 σ (ІІ-25)
Работа адгезии для двух конденсированных фаз,
имеющих поверхности на границе с воздухом, равна:
W
a
= σ
Ж-Г
+ σ
Ж-Т +
σ
Т-Г
(ІІ-26)
Это уравнение называется уравнением Дюпре.
Смачивание – это разновидность адгезии, относится к
взаимодействию жидкости-твердое тело. Степень смачива-
ния поверхности жидкости определяется косинусом крае-
вого угла смачивания (θ). Равновесные краевые углы опре-
деляются уравнением Юнга:
Γ−
Τ−Γ−Τ
−
=
Ж
Ж
σ
σ
σ
θ
cos (ІІ-27)
Из уравнения (ІІ-27) следует, что если σ
Т-Г
> σ
Ж-Т
; cosθ
> 0 (θ < 90), - жидкость смачивает поверхность, если σ
Т-Г
<
σ
Ж-Т
cosθ < 0 (0 > 90), то не смачивает.
Растекание - тоже разновидность адгезии, но относит-
ся к взаимодействию жидкость-жидкость. 
где σ0; σ – поверхностное натяжение чистого растворителя и           Адгезия – слипание двух разнородных твердых тел или
раствора на границе с воздухом соответственно; В - кон-         жидких поверхностей за счет межмолекулярных сил. Если
станта, k - константа адсорбции, с - концентрация вещества      привести в контакт две взаимно нерастворимые жидкости
в растворе.                                                     или жидкость - твердое тело, или два твердых тела, то под
      Если пренебречь разницей между избыточной и абсо-         действием межмолекулярных сил они прочно прилипают
лютной адсорбцией (Г=А), то можно приравнять правые             друг к другу, так что для их разделения нужно произвести
части уравнений Гиббса (II-17) и Ленгмюра (II-20) и полу-       определенную работу. Адгезия – это самопроизвольное по-
чить зависимость поверхностной активности от концентра-         верхностное явление, которое приводит к снижению по-
ции                                                             верхностной энергии.
                               c            kc                       Работа адгезии Wа характеризует прочность адгезион-
                            g      = Α∞          ,              ной связи, отнесенной к единице площади, Дж/м2. Равно-
                              RT          kc + 1
отсюда                                                          весную работу адгезии можно сопоставить с равновесной
                                k                               работой когезии. Когезия отражает межмолекулярное взаи-
                       g=В           ,              (II-24а)    модействие внутри гомогенной фазы
                              kc + 1
                                                                     Равновесная работа когезии равна удвоенному значе-
где В= А∞ RT, коэффициент В определяет предельную ад-
                                                                нию поверхностного натяжения, т.е.
сорбцию.
                                                                                       Wк =2 σ                     (ІІ-25)
      Подставив в уравнение (II-24а) g=-dσ/dc и интегрируя,
                                                                      Работа адгезии для двух конденсированных фаз,
получаем уравнение Шишковского (II-24):
                                                                имеющих поверхности на границе с воздухом, равна:
                           dσ          kc
                         −     =В           ,                                    Wa = σЖ-Г + σЖ-Т + σТ-Г          (ІІ-26)
                           dc        kc + 1                     Это уравнение называется уравнением Дюпре.
                     kc                                              Смачивание – это разновидность адгезии, относится к
           σ = −∫ Β       dc = σ 0 − Β ln(kc + 1)   (II-24б)
                    kc + 1                                      взаимодействию жидкости-твердое тело. Степень смачива-
      Эмпирическое уравнение Шишковского является               ния поверхности жидкости определяется косинусом крае-
следствием теоретических уравнений Гиббса и Ленгмюра.           вого угла смачивания (θ). Равновесные краевые углы опре-
Вывод его вскрывает природу константы В и объясняет             деляются уравнением Юнга:
причину его несовершенства. Действительно, уравнение                                        σ − σ Ж −Τ
Шишковского справедливо при умеренных концентрациях,                                 cosθ = Τ − Γ                  (ІІ-27)
                                                                                                σ Ж −Γ
для больших концентраций поверхностное натяжение стре-
                                                                      Из уравнения (ІІ-27) следует, что если σТ-Г > σЖ-Т; cosθ
мится к отрицательным значениям.
                                                                > 0 (θ < 90), - жидкость смачивает поверхность, если σТ-Г <
      К поверхностным явлениям, снижающим поверхност-
                                                                σЖ-Т cosθ < 0 (0 > 90), то не смачивает.
ное натяжение, кроме адсорбции относят адгезию, смачива-
                                                                      Растекание - тоже разновидность адгезии, но относит-
ние и растекание.
                                                                ся к взаимодействию жидкость-жидкость.


                                                           97   98

Страницы