Смачивание. Влияние пав на смачивание. Гидрофиллизация и гидрофобизация поверхности.
К ПАВ относятся вещества в значительной степени понижающие поверхностное натяжение. Это обусловлено их строением: гидрофильной функциональной группой и гидрофобными углеводородным радикалом (С>10).
ПАВ по способности к диссоциации в водных растворах делятся на ионогенные (при диссоциации образуют ионы) и неионогенные (не диссоциируют).
Ионогенные ПАВ делятся на:
- анионные
- катионные
- амфотерные
Неионогенные ПАВ делятся на:
- Алкилполиглюкозиды
- Алкилполиэтоксилаты
Особенность действия ПАВ заключается в большой поверхностной активности по отношению к H2O, т.е. сильной зависимости поверхностного натяжения от концентрации ПАВ. Это значит, что основная масса ПАВ находится в поверхностном слое.
В
ведение
малых колличеств ПАВ приводитк разному
снижению
п
оверхностной
активности. Приделом снижения является
образование пленки ПАВ
образование пленки ПАВ
С
За счет применения ПАВ можно изменить природу твердой поверхности.
Капиллярные явления
Возможность протекания ряда поверхностных явлений определяется размером частиц дисперсной системы, к таким процессам относятся капиллярные явления. Это движение жидкостей в парах или капиллярах твердых тел. Капиллярами называют сосуды, расстояние между стенками которых сравнимо с радиусом кривизны жидкости. Движущими силами капиллярных явлений являются стремление к уменьшению взаимодействия жидкостей со стенками капилляров. Поведение жидкости в капиллярах зависит от ее способности смачивать их поверхность и количественно характеризуется значением краевого угла смачивания. Если θ<90 то жидкость смачивает стенки капиляров,ее поверхность имеет отрицательную кривизну.Возникающее при искривлении поверхности дополнительное давление ΔР заставляет жидкость в капилляре подниматься на высоту Н. Если θ>90, то жидкость приобретает положительную кривизну и возникающее дополнительное давление ΔР заставляет жидкость опускаться на величину h. Высота поднятия или опускания уровня жидкости определяется достижением равновесия гидравлического давлениястолба жидкости и дополнительного внутреннего давления ΔР. ΔР=±2σ/r=(ρ-ρ0)gh. r-радиус кривизны жидкости, ρ-ρ0 – плотности жидкой и газовой фазы. Радиус кривизны жидкости связан с радиусом капилляра r0=rcosθ,тогда h=2 σcos θ/r0(ρ-ρ0)g/ Это уравнение характеризует высоту или глубину проникновения жидкости в пористые тела.
Влияние дисперсности на термодинамические свойства системы.
Необходимым условием процессов смачивания в общем случае является гетерогенность системы. Протекание адгезии характерно только для высокодисперсных систем, поэтому необходимо определить критический размер частиц системы при котором возможно протекание поверхностных явлений. В термодинамике дисперсных систем возрастание пов энергии в системе и возможность протекания пов явлений рассматривается как появление кривизны поверхности. Сферическая форма капель жидкости обуславливается действием сил поверхностного натяжении. При слиянии капель образующаяся самостоятельная фаза жидкости приобретает гладкую поверхность под влиянием сил тяготения. Появление кривизны поверхности можно охарактеризовать как появление дополнительного давления ΔР сжимающего частицу.Это давление можно представить как равнодействующую сил пов натяжения, под влиянием которой объем тела уменьшается на ΔV. ΔGS= σΔS-ΔPΔV. Состояние равновесия ΔGS=0 и отсюда ΔP=±σΔS/ΔV.( ΔS/ΔV-кривизна поверхности, ΔP –разность внутреннего давления тела в плоской и изогнутой поверхностью). Это уравнение позволяет связвть термодинамические свойства дисперсных систем с величиной пов энергии и размером частиц составляющих данную систему.При этом знак прлюс соотв нахождению центра кривизны повти в объеме фазы,а знак минус означает что центр кривизны находится вне рассматриваемой фазы.
Форма тела и пов энергия взаимосвязаны. Данная связь устанавливается принципом Гиббса-Кюри: термодинамически устойчивой является та форма тела которая обладает наименьшей поверхностной энергией Гиббса.