Mértékegységek a felületi feszültség
Energia és erő megegyezik a meghatározása a felületi feszültség erő és energia mértékegysége. Energia egység J / m 2. Teljesítmény - N / m. Energia és a teljesítmény egyenértékű kifejezés, és a számszerű érték ugyanaz mindkét dimenzióban. Így a víz 293 K:
Az egyik dimenzió könnyen levezethető a többi:
SI: J / m 2 = H # 8729; m / m2 = n / m;
A különböző tényezők hatását a
Befolyásolja a kémiai anyag jellegét
Felületi feszültség - a munkát fordított, hogy megtörjön a intermolekuláris kötések. Ezért, annál erősebb az intermolekuláris kötések a szervezetben, annál nagyobb a felületi feszültség a határfelületen a gázfázisban. Következésképpen, a felületi feszültség kisebb, a nem-poláros folyadékok, amelyek gyenge intermolekuláris kötések, és több poláris folyadékokban. Ez egy nagy felületi feszültsége rendelkező anyag intermolekuláris hidrogénkötések, például vizet.
Az értékek a felületi feszültség és a felületi energia, bizonyos anyagok a levegőben határ
* - megmutatja a fajlagos felület energia
Növekvő hőmérséklettel, közötti távolság molekulák a hőmérséklet emelkedésével nő a felületi feszültség az egyes folyadékok csökken, vagyis a kapcsolatban:
Sok folyadékot függőség # 963; = f (T) közel lineáris. Extrapolálása lineáris függését az x tengely határozza meg a kritikus hőmérséklete TC az anyag. Ezen a hőmérsékleten, a két-fázisú rendszer folyadék - gőz megszűnik, és válik egyfázisú.
A legtöbb nem-poláros folyadékok függése a felületi feszültség a hőmérséklet alábbi egyenlet fejezi ki :. (9,5), ahol # 963, T - a felületi feszültség bármilyen hőmérsékleten, # 963; 0 - a felületi feszültség standard hőmérsékleten, # 916, T - a különbség e között és a standard hőmérsékleten, # 945; - hőmérsékleti együtthatója a felületi feszültség (9,6)
Több olyan anyag, a hőmérséklet együtthatók a felületi feszültség a körülbelül -0.1 -0,2 mJ / (m 2 K).
Befolyásolja a természet határos fázisokat
Felületi feszültség (# 963; 12) határán két folyadék az 1. és 2. függ kémiai természetét (polaritás). Minél nagyobb a különbség a poláros folyadékok, annál több a felületi feszültség az illesztési felületükön (tipikusan Rebinder).
Mennyiségileg a határfelületi feszültség két kölcsönösen telített folyadék lehet kiszámítani a hozzávetőleges szabály Antonov.
Antonov szabály (1907): Ha a folyadék korlátozott oldódik egymásban, a felületi feszültség a határfelületen x1 / x2 egyenlő a különbség a felületi feszültségek kölcsönösen telített folyadékok a határfelületnél levegővel vagy a saját gőz:
Nedvesítő - reagáltatjuk egy folyadék szilárd vagy más folyékony test jelenlétében egyidejűleg érintkeznek három nem elegyedő fázis, amelyek közül az egyik általában egy gáz (levegő).
Alkalmazása során kis mennyiségű folyadékot a szilárd felületen vagy a felület egy másik folyadék, amelynek nagyobb a sűrűsége, két eset lehetséges: az első esetben formájában folyadék cseppecskék, folyik a másik esetben. Vegyük az első folyamatot, amikor a cseppek nem terjedt a felszínen egy másik testet.
Ris.9.3.Smachvanie az interfész a három fázis
Tekintsünk egy folyadék csepp egy szilárd felületen az egyensúlyi körülmények között. Mivel a felületi feszültség lehet tekinteni, mint az energia egységnyi területen, vagy, mint a ható erő egységnyi hosszúságú, akkor az összes fenti komponenst a felületi energia fejezhető ki az erő vektorok.
Egységnyi hosszúságra jutó kerülete Három erő:
1. A felületi energia a szilárd test, kérve, hogy csökkenteni húzódik a csepp felületén. Ez az energia egyenlő a felületi feszültség a szilárd test a határfelületen levegővel # 963; TG.
2. A felületi energia a szilárd és a folyékony # 963; TJ hajlamos tömöríteni a csepp, hogy van, a felületi energia csökkentésével lecsökkentjük a felület.
3. A felületi energia a folyékony cseppek levegővel # 963; xi érintőleges a gömb alakú felület a csepp.
szög # 952;. által alkotott érintői a határfelületi felületek korlátozzák a nedvesítő folyadék, és amelynek csúcsa a határvonal a három fázis az úgynevezett érintkezési szög vagy nedvesítő szög.
vetülete # 963; xi a vízszintes tengelyen - a termék # 963; xi · cos # 952; .
Az egyensúlyi feltételek:
Kapott arány (9.9) az úgynevezett Young egyenlet.
Attól függően, hogy az értékeket az egyensúlyi érintkezési szög, három fő típusú nedvesítő:
Elemzés Young egyenlet
Példa: víz a fém felületén bevont az oxidfilm. Minél kisebb a szög # 952; és cos # 952;. annál jobb a nedvesítés.
2. Ha # 963; TG <σТЖ . то cos θ <0 и θ> 90 ° (érintkezési szög tompaszög) - nem nedvesítő. Példa: víz paraffinnal vagy teflon.
3. Ha # 963; TG = # 963; TJ. akkor cos # 952; = 0 és # 952; = 90 ° - a határ között a nedvesítés és a nem-nedvesítő.
4. Ha. akkor cos # 952; = 1 és # 952; = 0 ° - teljes nedvesedése (szórási) - cseppecske terjed vékony filmmé. Példa a higany a vezető felületén, lefejtjük a oxidfilm.
Fejezze nem nedvesítő, vagyis olyan helyzet, amikor # 952; = 180 °, nem figyelhető meg, mivel az érintkező sűrített szervek felületi energia mindig csökken.
Néhány vízzel való nedvesíthetőségét szilárd jellemezve a következő érintkezési szög: kvarc - 0 °, malachit - 17 °. Carbon - 55 °, a paraffin - 106 °. Rosszabb Teflon vízzel megnedvesítjük, az érintkezési szög - 120 °.
Különböző folyékony egyenlőtlenül megnedvesítjük ugyanarra a felületre. Szerint a közelítő szabály - jobban nedvesíti a felület, amely a folyadék, amely közelebb van a polaritását egy nedvesítőszer.
Típusának megfelelően szelektív nedvesítő az összes szilárd anyag három csoportba sorolhatók:
· A hidrofil (oleofób) Anyagok - jobban nedvesíti a víz, mint a nem-poláris szénhidrogén kvarc, szilikátok, karbonátok, oxidok és hidroxidok fémek, ásványi anyagok (nedvesítőszerek szög 90 ° -nál kisebb a víz oldalon).
· A hidrofób (oleofil) -Jobb nedvesített anyagok apoláris folyadékok, mint a víz: grafit, szén, kén, paraffin, teflon.
Példa 9.1. Határozzuk meg a peremszöge egy csepp vizet a szilárd test, ha a felületi feszültség a levegőt a szilárd, vízben szilárd és a víz-levegő, rendre: 0,057; 0,020; 0,074 J / m 2. víznedves ezen felület?
kötözősaláta # 952; <0 и θ> 90 ° - ez a felület nem nedvesíti a víz.
Flotációs a leggyakoribb módszerek ásványok feldolgozása. Ez a módszer gazdagodott körülbelül 90% nem-vastartalmú fémek, szén, kén és egyéb természetes anyagok.
Flotation (szétválasztás) alapján a különböző nedvesíthetőségét az ásványi anyagok és meddőkőzet. Abban az esetben, habos flotációs keresztül a vizes szuszpenziót a föld érc (cellulóz) buborékoltatunk levegőbuborékok, amelyek betartják a hidrofób értékes ásványi részecskék (tiszta fémek vagy azok szulfidok), majd pop a víz felszínén, és a képződött habot mechanikusan eltávolítható további feldolgozásra. Meddő kőzet (kvarc, alumínium-szilikát) jól vízzel megnedvesítjük és lerakódik a flotációs gép.
9.2 példa. szilícium-dioxid, és a kénpor öntjük a víz felszínén. Mely jelenség várható, ha az érintkezési szög kvarc 0 °, 78 ° és kén.
Mivel a kvarc # 952; = 0 ° - teljes nedvesedése, a szilícium-dioxid teljesen megnedvesítjük vízzel, és leülepednek a tartály aljára. Az érintkezési szög a kén közel van a 90 °, tehát a kén por kialakítása iszapot a víz felszínén.
Jellemzők ívelt felületek
Tekintsünk egy másik fontos minőségi diszpergált rendszerek társított töredezettség - egy éles növekedése a görbület a részecskék felületén, mint egy olyan síkban.
Az intramolekuláris túlnyomás keletkezik a görbület a a folyadék felszíne diszpergált fázis (ris.9.6):
ahol - a feletti nyomáskülönbség ívelt felülete () és a feletti nyomáson a sík felület ().
A kapott az erők a felületi feszültség, mint a vektor mennyiség kompenzált teljesítmény. amely arra irányul, közepe felé a részecske és merőleges a felületre. A munkát végzett a felület görbülete. amely csökkenti a hangerőt a test egy olyan értékkel dV. . (9.11)
Az egyenlet a többlet intramolekuláris nyomófelület, amelynek görbületi sugara r:
· A gömbfelület:
· A hengeres felület:
· A részecskék tetszőleges alakúak:
Egyenletek (9,12-9,14) jelenti a törvény a Laplace kapilláris nyomás gömb, henger felülete és egy felülete tetszőleges alakú.
A felület görbülete lehet pozitív vagy negatív. Ha a központ a kör belül található a szervezetben (ris.9.5), a görbület pozitívnak tekintjük, ha> 0 - konvex felület, a további felesleges nyomás növeli a belső folyadék nyomása (összenyomja). „+” Jel a Laplace-egyenlet egy konvex felülete: