6. Смачивание. Работа когезии и адгезии.

Характер межмолекулярного взаимодействия между жидкостью и поверхностью твёрдого тела будет зависеть от природы жидкой фазы:

• Наблюдается процесс смачивания (вода-стекло) – капля частично растекается по поверхности.

• Наблюдается процесс не смачивания (стекло-ртуть) – капля будет расплющиваться на поверхности под действием силы тяжести.

Краевой угол – мера смачивания, этот угол образуется между касательной к поверхности жидкости, проводимой от точки С, лежащей на периметре смачивания и смачивающей поверхностью твёрдого тела.

Запишем условие равновесия капли в случаи контактного смачивания, которое описывается уравнением Юнга:

Косинус угла и краевой угол будут зависеть от природы трёх контактирующих фаз:

1. , т.е. жидкость уменьшает поверхностное натяжение твёрдого тела, в этом случаи наблюдается смачивание:

2. , жидкость увеличивает поверхностное натяжение твёрдого тела, в результате наблюдается несмачивание: .

Для определения условий смачивания используют такой критерий, как работа когезии и адгезии.

Работа адгезии ( ) – характеризует силы сцепления между двумя различными веществами. Эта работа разрыва по межфазному слою в расчёте на 1 см². Данная величина тем больше, чем сильнее молекулярное притяжение жидкости к поверхности твёрдого тела, т.е. чем лучше смачивание.

Работа когезии – характеризует силы сцепления между молекулами одного и того же вещества. Эта работа разрыва столба вещества с поперечным сечением в 1 см².

Чем меньше поверхностное натяжение жидкости, тем лучше жидкость смачивает твёрдые тела.

Смачивание играет большую роль при протекании процессов, в том числе и обогащение руд методом флотации, диспергировании твёрдых тел и т.д.

7. Пав. Адсорбция на границе раздела жидкость-газ.

ПАВ – органические соединения, молекулы которых одновременно входят полярная функциональная группа и неполярный углеводородный радикал. Данные вещества уменьшают поверхностное натяжение: щёлочи, кислоты, амины.

Молекулы ПАВ, переходя в водный раствор, стремятся выйти на поверхность раздела фаз, полярная группа вниз, а неполярная группа вверх.

Молекулы ПАВ имеют двойное средство. Экспериментально было установлено, что ПАВ покрывает поверхность раствора слоем толщиной в 1 молекулу. При этом происходит уменьшение поверхностного натяжения.

Концентрирование вещества на поверхности раздела фаз, называется адсорбцией.

Адсорбция – самопроизвольный процесс, который сопровождается уменьшением свободной поверхностной энергии (поверхностного натяжения).

Адсорбент - вещества, на поверхности которого протекает адсорбция.

Адсорбат – вещество, которое поглощается из объёмной фазы.

Адсорбция будет зависеть от:

• Природы адсорбата и адсорбента;

• Состояния поверхности;

• Температуры;

Концентрации фазы, из которой происходит адсорбция

инПАВ – вещества, увеличивающее поверхностное натяжение, т.к. они концентрируются в объёме жидкой фазы: растворы кислот, солей, щелочей.

Поверхностно индифферентные вещества – они распределяются равномерно. Данные вещества не изменяют поверхностное натяжение: неэлектролиты, моносахариды, полисахариды.

Зависимость адсорбции от поверхностного натяжения выражается уравнением Гиббса:

– поверхностное натяжение адсорбата. Она выражает способность адсорбата понижать поверхностное натяжение при переходе из объёма жидкой фазы на поверхностный слой.

- равновесная концентрация вещества в растворе.

Важнейшей характеристикой адсорбции является изотерма адсорбции. Адсорбция бывает физическая (силы межмолекулярного взаимодействия) и химическая (химическая реакция).