Змочування.

До поверхневих явищ відносять і змочування поверхні твердого тіла рідиною. При нанесенні краплі рідини на тверду поверхню виникають сили тяжіння між молекулами рідини і твердого тіла. Якщо ці сили тяжіння більші, чим сили тяжіння між молекулами рідини, то крапля рідини розтечеться по поверхні, то рідина змочує тверде тіло. Якщо сили тяжіння між молекулами рідини більші, чим між молекулами рідини і твердого тіла, то рідина погано змочує або не змочує поверхню.

Від ступеня змочування залежить форма краплі. Кут, який крапля рідини утворює з поверхнею, називається кутом змочування або крайовим кутом. При змочуванні цей кут гострий, а при незмочуванні – тупий. Якщо поверхня змочується водою, то її називають гідрофільною. До речовин з гідрофільною поверхнею відносяться, наприклад: алмаз, кварц, скло, целюлоза. Поверхні, які змочуються неполярними рідинами, являються гідрофобними, або олеофільми. До них відносяться поверхні парафіну і інших твердих вуглеводнів, тальк, графіт, сірка.

Змочуввання грає важливу роль в різних технологічних процесах, наприклад, при збагачені вугіллля, руди. До суспензії бідної руди в воді додають спеціальні поверхнево-активні речовини, які гідрофобізують поверхню частинок цінної породи і знижують їх змочування водою. Пуста порода – кварц, силікати, вапняк – гідрофільні, вони змочуються водою і тонут. При пропусканні через таку супензію повітря гідрофобізіровані частинки прилипають до пузирів повітря і впливають. Таким чином, на поверхні суспензії концентруються тверді частинки цінної породи. Цей процес розподілу частинок суспензії називаєтьтся флотацією.

Велике значення має змочування при механічній обробці металів – різанні, шліфовці. При механічній обробці твердого металу в рідині, рідина яка його змочує, проникає в мікротріщини і перешкоджає їх закриттю. Тому руйнування твердих тіл протікає краще в рідинах, а не в повітрі. Гідрофільні тіла (кварц, скло) швидне руйнуються в воді, а такі речовини, як графіт, вугілля, метали, краще оброблювати в неполярних рідинах. Якщо в рідині розчинено поверхнево-активну речовину, то молекули її, проникають в глубину мікротріщин і адсорбуються на стінках, переміщаються до вершини тріщини, прагнуть зруйнувати тіло.

Завдання для виконання самостійної роботи.

1. На якому принципі заснований хроматографічний метод аналізу?

2. Які переваги хроматографічного методу аналізу?

3. Як можливо придати поверхні властивість змочуватися водою (бензолом)?

4. Практичне використання хроматографії.

5. Що таке флотація?

6. Використання флотації в харчовій промисловості.

7. Які поверхні називаються гідрофобними і гідрофільними?

8. Що називають кутом змочування?

Самостійна робота № 18

Тема: Практичне використання електрофорезу та електроосмосу

Стислі теоретичні відомості

Багаточисленні дослідження колоїдних систем, в власності гідрозолей показали, що в електричному полі колоїдні частики перміщуються з постійною швидкістю до одного із електродів. Вперше в 1809 році це явище вивчив Рейсс для частинок суспензії глини. Явище переносу частинок дисперсної фази в електричному полі отримало назву електрофорезу, або катафорезу.

Рейсс спостерігав також рух рідини в капілярно-пористих тілах під впливом зовнішнього електричного поля. В його дослідах капілярно-пористим тілом був кварцовий пісок, який знаходився в нижній частині U-подібної трубки і заповнений водою. При пропусканні через системуелектричного постійного струму в коліні трубки з негативним електродом вода піднімалась до певного рівня, а в іншому коліні рівень води знижувався. Якщо розглядати кварцовий пісок, як нерухому дисперсну фазу, то під дією електричного поля в даному випадку переміщається дисперсне середовище. Рух рідкого дисперсного середовища в електричному полі отримав назву електроросмосу.

Ці два явища відносяться до електрокінетичних явищ, оскільки вони заключаються в рухі твердих частинок і рідини в електричному полі.

Електрокінетичні явища знаходять велике приактичне використання. На електрофоретичному осадженні частинок золю, суспензій або емульсій на металевій поверхні засновано нанесення захисних і декоративних покриттів. Так отримують міцні і гарно зафарбовані поверхні при електрофоретичному осадженні фарб і лаків, електроізоляційні резинові плівки при осадженні частинок каучуку із його водних дисперсій (латексів). Дуже перспективно отримання напівпровідникових матеріалів шляхом електрофоретичного осадження плівок на тверду основу.

За допомогою електроосмосу заздалегідь перед висушуванням можна удалити надлишок води із різних осадків. Використання електроосмосу при фільтрації значно прискорює цей процес. Фільтр-прес, робота якого заснована на фільтруванні під тиском разом з електроосмосом, називають електроосмотичним фільтр-пресом.

Електрокінетичні явища можна пояснити існуванням на поверхні дисперсної фази подвійного електричного шару, виникнення між дисперсною фазою і дисперсним середовищем різниці потенціалів. Якщо дисперсна фаза несе заряди одного знаку, рідке середовище має протилежні по знаку заряди, то під дією зовнішнього електричного поля ці фази приходять в рух відносно одна іншої.