16. Каковы условия поднятия жидкостей в капиллярах? Какова роль этого явления в природе и технике?

Поднятие и опускание жидкостей в капиллярах

Наиболее распространенный пример капиллярных явлений – это подъем или опускание жидкостей в узких трубках (капиллярах) и в пористых средах. Эти явления обусловливают многие процессы, происходящие в природе и технике (миграция воды в почвах и других пористых телах, капиллярная пропитка всевозможных материалов, широко применяемая в различных процессах химической технологии).

Значение капиллярных явлений

Роль капиллярных явлений в природе и технике огромна. Ими обусловлено проникновение жидкости по тонким каналам в почвах и растениях, пропитка бумаги, тканей, появление сырости в подвалах зданий. Водонепроницаемость тканей обеспечивается их гидрофобностью, то есть отрицательным значением величины высоты капиллярного поднятия жидкости.

17. Что понимается под поверхностной активностью, мерой поверхностной активности? Какие вещества являются поверхностно-активными? Дайте характеристику этих веществ и приведите различные принципы их классификации. (Похож на 63)

Для установления зависимости адсорбционной способности вещества от его состава введено понятие поверхностной активности

Вещества, уменьшающие поверхностное натяжение растворителя, называются поверхностно-активными веществами (ПАВ); увеличивающем – поверхностно-инактивными (ПИВ); не влияющие на поверхностное натяжение растворителя – поверхностно-неактивными (ПНВ).

Характеризует природу вещества. Чем сильнее уменьшается поверхностное натяжение с увеличением концентрации тем выше поверхностная активность.

Физический смысл: это сила, удерживающая вещество на поверхности, рассчитанная на единицу гиббсовской адсорбции.

Количественной мерой поверхностной активности, т.е. способности ПАВ изменять поверхностное натяжение, служит величина производной . Ее обозначают через g и выражают в Дж•м/моль или Н•м2/моль:

Характеристика и классификация, какие ПАВ смотреть 63 вопрос

18. Рассмотрите количественную интерпретацию сил электростатического отталкивания и молекулярного притяжения в соответствии с теорией ДЛФО с использованием потенциальных кривых (зависимостей энергий взаимодействия между частицами от расстояния между ними).

19. Рассмотрите возможные механизмы возникновения двойного электрического слоя (дэс) на границе раздела твердое тело – раствор.

Двойной электрический слой возникает при контакте двух фаз, из которых хотя бы одна является жидкой. Стремление системы понизить поверхностную энергию приводит к тому, что частицы на поверхности раздела фаз ориентируются особым образом. Вследствие этого контактирующие фазы приобретают заряды противоположного знака, но равной величины, что приводит к образованию двойного электрического слоя. Можно выделить три механизма образования ДЭС:

Переход ионов или электронов из одной фазы в другую (поверхностная ионизация). Примером может служить диссоциация поверхностных функциональных групп, принадлежащих одной из фаз (как правило, твердой). Для определения знака заряда поверхности используется правило Фаянса — Панета

Преимущественная адсорбция в межфазном слое ионов одного знака.

Ориентирование полярных молекул в поверхностном слое. По этому механизму ДЭС образуется в случае, если вещества, составляющие фазы системы, не могут обмениваться зарядами. Для определения знака заряда поверхности используют правило Кёна, гласящее, что из двух соприкасающихся фаз положительно заряжается та, которая имеет большую диэлектрическую проницаемость.

20. Что понимается под дисперсной системой? Каковы ее отличительные признаки и качественные особенности? По какому признаку дисперсные системы делят на лиофильные и лиофобные? Дайте полную характеристику этих систем.

Дисперсная система - гетерофазная система (состоит из двух и более фаз), при условии взаимной нерастворимости фаз. Она состоит из дисперсионной среды - непрерывной - и дисперсных частиц - раздробленных.

*формулировка ЖИ: Дисперсная система гетерогенна (гетерофазна), в ней одно в-во раздроблено в другом при условии взаимной нерастворимости.

Дисперсная фаза: раздробленная, дискретная (тв. частицы, капли жидкости, пузырьки газа, волокна, нити)

Дисперсионная среда: сплошная, непрерывная (газ/жидкость/тв. тело)

Качественные особенности: большая удельная поверхность раздела фаз; избыточная энергия на поверхности раздела фаз; интенсификация всех процессов за счет кривизны поверхности частиц.

Отличительные признаки: гетерогенность и дисперсность

Лиофильные (любящие среду): эти системы не обладают внутренней гетерогенностью в зависимости от природы дисперсионной среды, они могут быть и гомогенными и гетерогенными. Поэтому в этих системах отсутствует избыточная поверхностная энергия (ΔG<0). Они термодинамически устойчивы. К ним относятся р-ры ПАВ, р-ры ВМС, р-ры некоторых глин (бентонитовая), которые способны к набуханию и самопроизвольному диспергированию.

Лиофобные (боящиеся среды): гетерогенные системы, ΔG>0, поэтому они термодинамически неустойчивы. Для достижения термодинамической устойчивости, к ним добавляется электролит-стабилизатор. К ним относятся все системы с жидкой дисперсионной средой.