114. Измерение поверхностной энергии твердых тел
Существует несколько методов измерения поверхностной энергии твердых тел. Экспериментальное определение поверхностной энергии заключается в том, что образование твердой поверхности представляет необратимый процесс из-за неизбежной пластической деформации поверхностного слоя. Метод нулевой ползучести. Измерения проводят вблизи температуры плавления данного материала, когда он обладает высокой пластичностью и легко удлиняется под действием небольших нагрузок. Вертикально подвешенные образцы из металлической фольги не растягиваются при условии f=σтгL, где f-экспериментально определяемая сила, при которой отсутствует ползучесть, L – ширина образца. Метод хрупкого разрушения. При достаточно низких температурах, пластическая деформация, предшествующая разрушению, очень мала. Поэтому по измерениям разрушающей силы можно рассчитать поверхностную энергию данного материала.
115. Адсорбция пав на поверхности раздела жидких фаз.
ПАВ – вещества которые могут адсорбироваться поверхности раздела различных фаз и снижать ее свободную поверхностную энергию. 1) ПАВ хорошо растворяется в воде и не растворяется в неполярной жидкости. В эту группу входят ПАВ, которые хорошо диссоциируют в воде. Молекулы таких ПАВ называются Ионогенными (полярная группа в молекуле ПАВ имеет + или – заряд) 2) ПАВ хорошо растворяется в неполярной жидкости но не растворяется в воде. Молекулы таких ПАВ имеют достаточно длинную неполярную часть n(C)>20 3)ПАВ растворимы в обеих граничащих жидкостях - в полярной и неполярной. В эту группу входят низшие гомологи (n(C)<10) жирных кислот, их солей, спиртов и некоторые другие вещества. Пример: 1) Если взять кусок свежепрокалённого древесного угля, бросить его в бутылку содержащей углекислый газ, закрыв ее пальцем, опустить отверстием вниз в ртутную ванну, то мы вскоре увидим, что ртуть поднимается и входит в бутылку; это доказывает что уголь поглотил углекислоту или иначе – наступило уплотнение, адсорбция газа. 2) Небольшое практическое значение имеет адсорбция ПАВ. В качестве адсорбентов используют пористый углерод(активированный уголь). В конической колбе находится диоксид азота – газ с ярко-желтым цветом. Насыпаем в колбу активированный уголь, перемешав содержимое колбы. Постепенно обесцвечивается газ в колбе. Т.к диоксид азота поглотился порами угля.
116. Адсорбция пав из растворов на поверхности твердых тел.
Неоднородности твердых тел:
-геометрическая неоднородность (неровности, выступы, ступеньки на поверхности твердого тела). Размер неровностей от 1нм до 100 мкм.
-структурная неоднородность (наличие монокристаллов)
-химическая неоднородность (поверхность композиционных материалов состоит из отдельных участков)
Из-за
этого адсорбция ПАВ на поверхности
твердых тел имеет особенности. (так как
поверхности используют «+» или «-»
заряд). Адсорбция растворенного вещества
может происходить вместе с растворителем.
Проявляются сильно в лиофильных системах,
когда жидкость хорошо смачивает твердую
поверхность, следовательно появляющаяся
энергия на границе тв-ж будет меньше,
чем на границе тв-газ. таким образом
адсорбция на твердой поверхности может
иметь конкурентный характер.
Г*- адсорбция ПАВ на твердой поверхности С0 и Сравн- начальная и равновесная (после адсорбции) концентрация раствора ПАВ, V- объем раствора, m- масса твердо адсорбента.
Пример: диспергирование твердых тел в водных растворах, моющее действие солюбилизация различных химических веществ.