АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Классификация поверхностных явлений. Поверхностные явления принято классифицировать в соответствии с объединенным уравнением первого и второго начал термодинамики

Поверхностные явления принято классифицировать в соответствии с объединенным уравнением первого и второго начал термодинамики, в которое входят основные виды энергии. Для любой гетерогенной системы его можно записать в следующем виде:

Это уравнение показывает приращение энергии Гиббса через алгебраическую сумму приращений других видов энергии. Очевидно, что поверхностная энергия способна переходить в следующие виды энергии:

Энергия Гиббса

Теплота

Химическая энергия

Механическая энергия

Электрическая энергия

Превращение поверхностной энергии в один из перечисленных видов энергии соответствует определенным поверхностным явления, таким как изменение реакционной способности при изменении дисперсности, адгезия и смачивание, капиллярность, адсорбция, электрические явления.

2.Поверхностное натяж -силу действйющую тангенсально на единицу длины поверхности и препятствующая на увелечение её поверхности. Повер.натяж -как работу необходимую для образования единицы,новой поверхности системы,при неизменном её составе.

Повер.натяж -это частоное производное от любого термодинамич.потенциала по площади поверхности раздела фаз, при постоянстве соответствующего параметра,кол-ва в-ва компонента в системе, и заряда поверхности.

dG= -SdT+Vdp+δdS+∑μ*dni+ydq

δ=(dG/dплот)P,T,∑ni,q-постоянные

Повер.натяж определяется силами межмалекулярного взаимодействия,чем больше эти силы,тем больше поверхостное натяж. С повышением Т-ры поверх.натяж снижается, и зависимость

Поверх.натяж харак-т повер-ю энергию жидких тел. У ТВ-х тел,чем прочнее межато-е и межмале-е связи, тем больше работа по разрыву этих связей и образований новых поверхностей.

Повер.энергия может переходит в другие виды энергии. ПОВЕРХНОСТНАЯ ЭНЕРГИЯ - избыток (по сравнению с объёмными фазами) энергии поверхностного слоя между соприкасающимися фазами, приходящийся на единицу площади разделяющей поверхности. Если последняя делит двухфазную систему А - В на части с объёмами V_А и V_B, то П. э. равна где U - внутр. энергия системы, и^А,В - плотности энергии в объёме фаз А и В. Аналогично определяются поверхностная энтропия свободная П. э. и др. поверхностные термодинамич. потенциалы. Их численные значения зависят от положения разделяющей поверхности, к-рое для плоских поверхностей обычно выбирается из условия равенства нулю адсорбции одного из компонентов (эквимолекулярная поверхность). В однокомпонентной системе уд. П. э. и уд. свободная П. э. (см. Поверхностное натяжение)связаны ур-нием Гиббса - Гельмгольца:

Для границы жидкость - газ - уд. поверхностная энтропия) и В отличие от поверхностного натяжения П. э. слабо зависит от темп-ры.
Свободная П. э. определяет работу образования зародышей новой фазы и свободную энергию акттвации процесса фазового превращения. Существование свободной П. э. и поверхностного натяжения является причиной возникновения метастабильных состояний (состояний переохлаждения, пересыщения). Свободная П. э. определяет процессы диспергпрования, адгезии и смачивания. При низком значении свободной П. э. возникает самопроизвольное диспергпрованпе фаз, происходящее, напр., вблизи критич. состояния. При смачивании погружением изменение свободной П. э. определяет работу смачивания (правило Дюпре). При неполном смачивании свободная П. э., входя в ур-ние Юнга, определяет равновесную форму капли или пузыря и величину краевого угла (см. Смачивание).
Равновесная форма анизотропного тела в общем случае определяется минимумом свободной П. э. при заданном объёме тела V (принцип Гиббса - Кюри):

V = const (суммирование по всем возможным i поверхностям с площадями А_i). Согласно правилу Вульфа (1895), вытекающему из принципа Гиббса - Кюри, равновесная форма монокристалла характеризуется наличием точки (точки Вульфа), расстояния h_i от к-рой до граней кристалла пропорциональны их свободным П. э.: = const. Чем выше свободная П. э. грани, тем меньше её вклад в свободную П. э. всего кристалла. В соответствии с принципом Гиббса - Кюри для изотропного тела равновесная форма - шарообразная, она присуща каплям и пузырям в отсутствие внеш. полей. Этот принцип определяет также форму мицелл (см. Поверхностно-активные вещества, Полимеры).
Кроме П. э. и её аналогов в термодинамике поверхностных явлений рассматриваются характеристики межфазных линий, к-рые могут возникать как при пересечении поверхностей, так и в пределах одной поверхности, если на ней происходит двумерный фазовый переход. Избыток энергии на межфазной линии называют линейной энергией. Существуют понятия линейной свободной энергии и др. одномерных аналогов поверхностных величин. Свободная линейная энергия влияет на кинетику двумерных фазовых превращений, кинетику гетерогенной нуклеации, определяет краевой угол малых капель и пузырьков на жидкой и твёрдой поверхности. Линейная свободная энергия вносит вклад в формирование равновесной формы малых кристаллов.

4.Адгезия -межфазное взаимодействие или взаимодействие между поверхностями разных по природе тел.Для хорошей адгезии между 2-мя телами,необхдимо хотя бы одно из них перевести в жидкое.Адгезия процесс самопроизвольный это результат стремления системы к снижению поверх.энергии.W_А=δ_{ж – г}+δ_{т – г} –δ_т-ж.Работа адгезии тем больше, чем больше повер.натяж исходных компонентов чем меньше поверх.натяж. образовавшейся фазы.

1.Любая, даже очень гладкая поверхность, имеет микровыступы зазоры.Жидкость затекает за эти выступы и застывают.Адгезтю можно пред-ть межмалеку-х Вандерваль-х сил. Чем ближе,чем ближе по построению в-ва, тем прчнее адгезионная связь между ними.

Адгезия-это взаимодействие разнородных фаз между собой.Адгезия будет лучше проходить,если одна из фаз жидкая.В этом случае площадь,контактов фаз, наибольшая.Поэтому адгезия не разрывно связана с явление смачивание.

5.Смачивание- это поверхностное явление представ-т,взаимодействие жидкости, с повер-ю ТВ-го тела или другой жид-ти,с ТВ-й фазой чаще газ-й.

Смачивание и растекание могут быть самопроизвольно в том случае, если снижается свободная энергия системы.Кол-но процесс смачивания можно охара-ть с помощью краевого угла смачивания.Капля жидкости на поверхности тела в условиях равновесия, образует определённый угол тетта.Величина этого угла определяется составом 3-х сил. δТВ-ж,δт-г,δж-г.Ура-е Юнга

δт-г=δт-ж+δж –г*cosθ.Чем меньше угол тетта,чем больше косинус угла,тем лучше смачивается повер-ть.Счит-ся если θ<90°повер-ть смачивается,θ>90° не смачи-ся,θ=0,то это полное смач-е.θ=180° то не полное смач-е.

Если поверх-ть смачи-ся водой-это гидрофильная поверх-ть,если не смач-ся то гидрофобная.

Θ_ш=К_ш-θ-связь между краевым углом и смач-м.К_ш-отнош-е площадей шерохо-й и гладк-й повер-ти.Если повер-ть не смачива-ся,увели-е шерохо-ти приводит к увеличению θ.Если повер-ть смач-ся с увели-м шерох-ти угол умень-ся

Адсор-е уравнен-е Ленгмюра

А=Абеско-е кс

6.Адсорбция -это процесс самопроизвольного концентрирования компонентов из объёма фаз,на границе раздела между ними.Более плотная фаза назыв-адсорбентом.Веще-ва которые перенос-ся и концентрируются на переразделе фаз назыв.-Адсорбатом.Адсо-ю делят на хим-ю и физ-ю.Физ-я осуществ-ся, за счёт Вандервальсовых сил. Физ-я адсор-я обратима.Процесс обратной адсорбции назыв. Десобция.С повышение т-ры физ-я адсор-я снижается.Хим-я адсор-я происходит за счёт

Хим-я адсор-я не обратима,с увел-и т-ры хим-я адсор-я увелич-ся.Количес-но адсор-ю можно описать 2-мя способами:

1.Метод слоя конечной толщины-это кол-во или масса в-ва находящ-ся на единице площади пов-ти фаз или приходящ-ся на единицу массы сорбента.

2.Метод избыточной концетрации –это избыток концентрации адсорбата межфазного слоя опреде-й толщины, по сравнению конц-ей объёма фаз.Г-Гиббсовская адсорбция.Гi=ni/S

7.Поверхностно-актив. В-ва- если с повышением концен-ии, активности в-ва в рас-ре снижается повер-е натяж меньше 0.

Малекулы на повер-ти при адсор-ции ориентир-ся таким образом, что их гидрофобная,органическая часть направлена в воздух, а гидро-я группа в воду.Чем больше концен-я ПАВ в рас-ре тем больше снижа-ся повер-е натяж. В рез-те адсор-ции.при малых кон-ях ПАВ завис-ть повер-го натяж от конце-ции явл-ся лине-ной.по наклону касательно можно найти повер-ю акти-ть ПАВ. По изотерме повер-го натяж. Можно найти изотерму адсорбции.Г-бесконесная емкость нанослоя. Это макси-е кол-во данного ПАВ,которое способно адсорбиро-ся на данной границе раздела фаз,при условии что на повер-ти,обра-ся мономалеку-й слой.Спсоб-ть ПАВ адсор-ся на границе раздела ж-г обусловлено строением малекул этих в-в.Для описание процессов адсо-ции из рас-в в-в с высокой повер-й активно-ю применяют ура-е Шишковского δ₀=δ+вln(1+кс)

В-конст-та для своего гомоло-го ряда.Г=Гмак*кс/кс+1.

Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 472 | Нарушение авторских прав