3.Поверхневіявища.Пар.Міцели.Адсорбція.Адсорбціяелектролітів.Змочування.Аднезія. Когезія.

Поверхневі явища– фізичні та хімічні явища на межі двох фаз, які обумовлені тим, що, на відміну від об’єму фази, поблизу поверхні розділу молекули оточені іншими молекулами нерівномірно і взаємодіють не тільки одна з одною, але й з молекулами суміжної фази.До П.я. належать адгезія, адсорбція, капілярні явища, когезія, змочування, тертя та ін. Регуляторами П.я. виступають поверхнево-активні речовини (ПАР), які впливають на поверхневу енергію та поверхневу активність. Особливо велику роль відіграють ПАР у колоїдних системах.

Поверхне́во-акти́вні речови́ни — хімічні речовини, які знижують поверхневий натяг рідини, полегшуючи розтікання і знижуючи міжфазний натяг на межі двох рідин. Це речовини, молекули або йони яких концентруються під дією молекулярних сил (адсорбуються) біля поверхні розділу фаз і знижують енергію поверхневу. У вужчому значенні ПАР здебільшого називають речовини, що знижують поверхневий натяг на межі поділу: рідина (вода) – повітря (пара), рідина (вода) – рідина (масло), рідина – тверда поверхня. Виділяють два великі класи ПАР.

Міцели– скупчення правильно розміщених молекул, асоціація в агрегати молекул, які втримуються переважно дисперсійними силами. Кожна міцела є асоційованою частинкою дисперсної фази золю, яка включає також подвійний електричний шар і сольватні оболонки; існує в рівновазі з молекулами та йонами, які її утворюють (напр., поверхнево-активні речовини в розчинах).

Адсо́рбція — вибіркове поглинання речовини з газового чи рідкого середовища поверхневим шаром твердого тіла (адсорбенту) чи рідини. Компонент що поглинається, який вміщується в суцільному середовищі (газі, рідині), називають адсорбтивом, а той що вміщується в адсорбенті — адсорбатом. Наприклад, активоване вугілля адсорбує гази.

Адсорбція електролітів рідко має молекулярний характер,як правило вона вибіркова. Іони вибірково адсорбовані твердою поверхнею, надають їй певного електричного заряду. За зростаючою здатністю адсорбуватися на поверхні адсорбента іони можна розташувати у такі ряди: одновалентні катіони, двовалентні катіони, одновалентні аніони.Іншими словами, для іонів з однаковим зарядом адсорбційна здатність зростає зі збільшенням радіуса іона.   Чим вищий заряд несе іон, тим сильніше він притягуєтьсядо мікроділянок поверхні.

Змочування відбувається, наприклад, при змішуванні корисної копалини, гірської породи тощо з водою, пульпою, реагентом.Про рідину, яка розпливається тонкою плівкою по твердому тілу, кажуть, що вона змочує дане тверде тіло.Мірою змочуваності твердої поверхні зв’язуючим є крайовий кут змочування θ - кут, утворений поверхнею розділу двох фаз із поверхнею третьої.

Адге́зія— зчеплення (прилипання, злипання) приведених в контакт різнорідних твердих або рідких тіл (фаз). Адгезія пов'язана з поверхневими явищами, однак вона може визначати і об'ємні властивості дотичних тіл, зокрема їх структуру в зоні контакту, розподіл механічних напружень в полі зовнішніх сил, кінетику релаксаційних процесів. Адгезія вирішальним чином впливає на механічні властивості композицій матеріалів. З нею пов'язано склеювання, нанесення покриттів, сплавлення, такі технол. процеси, як спікання, гранулювання, брикетування, флотація, агломерація, гідравлічне знепилення та ін. важливі технологічні процеси збагачення та переробки мінеральної сировини.

Когезія— зчеплення одна до одної частин того самого твердого тіла або рідини при їхньому контакті (однієї і тієї ж речовини — молекул, йонів, атомів — що становлять одну фазу). Когезія зумовлена силами міжмолекулярного (міжатомарного) притягання різної природи, кількісною характеристикою чого є енергія когезії, яка еквівалентна роботі віддалення на безкінечну відстань когезійно зв'язаних частинок. Когезія залежить, головним чином, від структурно-хімічних властивостей адгезиву та зовнішніх навантажень, що приводять до його статичної утоми. Істотний вплив на когезію мають температурно-часові фактори, товщина шару зв’язуючого, а також присутність ПАР, наповнювачів і води. Когезію визначають сили внутрішньо молекулярного зчеплення, форма і довжина молекул, структура адгезиву, а також наявність ПАР.

Білет 8

1.Крайовий кут змочування. Поверхневий натяг. Термодинамічний підхід. Змочування (рос. смачивание, англ. wetting, нім. Benetzung f ) – дія до властивості змочуваності.

Змочування відбувається, наприклад, при змішуванні корисної копалини, гірської породи тощо з водою, пульпою, реагентом.

Про рідину, яка розпливається тонкою плівкою по твердому тілу, кажуть, що вона змочує дане тверде тіло.

Добре змочування є обов'язковою умовою формування ефективної клейової плівки зв’язуючого на твердій поверхні. Мірою змочуваності твердої поверхні зв’язуючим є крайовий кут змочування θ (див. рис.) - кут, утворений поверхнею розділу двох фаз із поверхнею третьої. Його прийнято відраховувати убік більш полярної (як правило рідкої) фази. Нульове значення крайового кута відповідає повному змочуванню, значення крайового кута θ = 180^о відповідає випадку повного незмочування твердої поверхні зв’язуючим.

ЗМОЧУВАЛЬНИЙ РЕАҐЕНТ – хімічний реаґент, який здатний покривати поверхню устаткування тонкою плівкою.

Поверхне́вий на́тяг — фізичне явище, суть якого в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об'ємі.

Характеризується коефіцієнтом поверхневого натягу. Коефіціє́нт поверхне́вого на́тягу — кількісна характеристика поверхневого натягу рідини.

Коефіцієнт поверхневого натягу визначається як сила, що діє з боку рідини на одиницю довжини контуру, що її обмежує. Позначається маленькою літерою гамма γ.

Одиниця вимірювання Н/м або дина/см.

За величиною коефіцієнт поверхневого натягу рідини дорівнює поверхневій енергії. Це, власне, одна й та ж величина, тільки для позначення поверхневої енергії вживаються енергетичні одиниці. 1 Дж/м² = 1 Н/м.

Поверхне́ва ене́ргія — енергія, яка потрібна на виконання роботи зі збільшення площі поверхні на одиницю.

Вимірюється в Дж/м² або в ерг/см².

Завдяки силам поверхневого натягу краплі рідини приймають максимально близьку до сферичної форму, виникає капілярний ефект, деякі комахи можуть ходити по воді.

Поверхневий натяг виникає як у випадку поверхні розділу між рідиною й газом, так і у випадку поверхні розділу двох різних рідин.

Своєю появою сили поверхневого натягу завдячують поверхневій енергії.

Для зменшення сил поверхневого натягу використовуються поверхнево-активні речовини.

Поверхне́во-акти́вні речови́ни (ПАР, сурфактанти, детергенти)  (англ. surface-active agents, surfactants; нім. grenzflächenaktive Stoffe m pl, oberflächenaktive Stoffe m pl, Tenside n pl) — хімічні речовини, які знижують поверхневий натяг рідини, полегшуючи розтікання і знижуючи міжфазний натяг на межі двох рідин. Це речовини, молекули або йони яких концентруються під дією молекулярних сил (адсорбуються) біля поверхні розділу фаз і знижують енергію поверхневу. У вужчому значенні ПАР здебільшого називають речовини, що знижують поверхневий натяг на межі поділу: рідина (вода) – повітря (пара), рідина (вода) – рідина (масло), рідина – тверда поверхня. Виділяють два великі класи ПАР.