2.3.2. Влияние температуры

С ростом температуры расстояние между молекулами увеличивается, с увеличением температуры поверхностное натяжение индивидуальных жидкостей уменьшается, т.е. выполняется соотношение:

. (2.7)

Для многих жидкостей зависимость σ = f(T) близка к линейной. Экстраполяция линейной зависимости к оси абсцисс определяет критическую температуру Т_С данного вещества. При этой температуре двухфазная система жидкость – пар перестает существовать и становится однофазной (рис. 2.2).

Для большинства неполярных жидкостей зависимость поверхностного натяжения от температуры выражается уравнением:

, (2.8)

где σ_Т – поверхностное натяжение при любой температуре; · σ₀ – поверхностное натяжение при стандартной температуре; ΔТ – разность между данной и стандартной температурой; α – температурный коэффициент поверхностного натяжения:

. (2.9)

Для многих веществ температурные коэффициенты поверхностного натяжения составляют примерно от –0,1 до –0,2 мДж/(м²К).

Рис. 2.2. Влияние температуры на величину поверхностного натяжения

2.3.3. Влияние природы граничащих фаз

Поверхностное натяжение (σ₁₂) на границе двух жидкостей 1 и 2 зависит от их химической природы (полярности).

Таблица 2.2

Межфазное натяжение (σ₁₂) на границе воды () с жидкими органическими веществами

Вещество	ε	σ12·103, Дж/м2
Бензол	2,27	34,4
Хлороформ	4,72	33,8
Анилин	35,97	4,8
Крезол	42,4	3,9

Из табл. 2.2 следует, что чем больше разность полярностей жидкостей, тем больше поверхностное натяжение на границе их раздела (правило Ребиндера). Количественно межфазное поверхностное натяжение на границе двух взаимно насыщенных жидкостей можно рассчитать по приближенному правилу Антонова.

Правило Антонова (1907): Если жидкости ограниченно растворимы друг в друге, то поверхностное натяжение на границе ж₁/ж₂ равно разности между поверхностными натяжениями взаимно насыщенных жидкостей на границе их с воздухом или с их собственным паром:

. (2.10)

2.3.4. Влияние природы и концентрации растворенного вещества

Поверхностное натяжение раствора σ отличается от поверхностного натяжения чистого растворителя σ₀. Зависимость поверхностного натяжения от концентрации растворенного вещества при Т = const называют изотермой поверхностного натяжения.

Для водных растворов различают несколько типов изотерм поверхностного натяжения.

Первый тип изотерм образуют поверхностно-инактивные вещества (ПИВ), растворение которых не изменяет (кривая 1, рис. 2.3) или слегка повышает (кривая 2, рис. 2.3) величину поверхностного натяжения.

Второй тип изотерм образуют поверхностно-активные вещества (ПАВ), снижающие при растворении поверхностное натяжение (кривая 3, рис. 2.3).

Третий тип изотерм адсорбции образуют мицеллообразующие (коллоидные) ПАВ, сильно снижающие поверхностное натяжение в области больших концентраций и практически не влияющие на его величину в области малых концентраций (кривая 4, рис. 2.3).

Рис. 2.3. Изотермы поверхностного натяжения: 1и2 – ПИВ;3– ПАВ;4– мицеллообразующие ПАВ