Анализ уравнения Жюрена
1.
Жидкость смачивает стенки капилляра:
,
,
следовательно, h
> 0, уровень жидкости в капилляре будет
подниматься. Так как радиус капилляра
R
стоит в знаменателе, то чем меньше R,
тем больше h
– высота поднятия жидкости в капилляре.
2.
Жидкость не смачивает стенки капилляра:
,
,
следовательно, h
< 0, уровень жидкости в капилляре будет
опускаться. Чем меньше R,
тем ниже опускается жидкость в капилляре.
Подстановка численных значений в уравнение (9.17) показывает, что высота поднятия, возрастающая обратно пропорционально радиусу капилляра, достигает для тонких капилляров огромных величин.
R |
1 мм |
1мкм |
0,1 мкм |
1 нм |
h |
1,5 см |
15 м |
150 м |
15 км |
Капиллярное поднятие грунтовых вод в почвах обеспечивает существование растительного покрова на Земле. С целью разрушения капилляров и пересыхания почвы применяют боронование.
Адсорбция Основные понятия и определения
Как было показано, поверхностная энергия стремится самопроизвольно уменьшиться. Это выражается в уменьшении межфазной поверхности или поверхностного натяжения.
К явлениям, происходящим вследствие стремления к самопроизвольному снижению поверхностного натяжения, относится адсорбция.
Адсорбция – процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностным слоем и объемной фазой.
В однокомпонентных системах при формировании поверхностного слоя происходит изменение его структуры (сгущение, уплотнение), которые часто называют автоадсорбцией. В многокомпонентных системах при перераспределении компонентов в поверхностный слой предпочтительнее переходит тот компонент, который сильнее уменьшает межфазное (поверхностное) натяжение.
Если поглощаемое вещество диффундирует вглубь поглотителя и распределяется по всему объему, такое явление называют абсорбцией (поглощение объемом).
Адсорбент (поглотитель) – вещество, на поверхности которого идет адсорбция.
Адсорбат – вещество, которое адсорбируется на поверхности адсорбента (перераспределяется на границе раздела фаз).
Адсорбтив – вещество, находящееся в объемной фазе, способное адсорбироваться, но еще не сорбировалось.
«гость/хозяин» адсорбат/адсорбент
С термодинамической точки зрения адсорбция – самопроизвольный процесс выравнивания химических потенциалов в объеме системы и межфазном (поверхностном) слое. Этот процесс происходит вследствие стремления к минимуму поверхностной энергии или энергии Гиббса системы.
Классификации адсорбции
1. Классификация по природе границы раздела
По природе границы раздела различают адсорбцию на границе:
а) твердое тело – газ;
б) жидкость – газ;
в) твердое тело – жидкость (адсорбция из растворов).
2.Классификация по типу взаимодействия адсорбата и адсорбента
По типу взаимодействия адсорбата и адсорбента различают физическую адсорбцию, хемосорбцию (химическое присоединение атома или молекулы) и ионный обмен.
Таблица 9.2