Величина поверхностного натяжения некоторых жидкостей на границе с воздухом и дистиллированной водой (при стандартных условиях)

Вещество	Поверхност­ное натяже­ние на гра­нице с воз­духом, мн/м	Поверхност­ное натяже­ние на гра­нице с водой, мн/м
Ртуть	465	375
Вода	72,75	-
Медицинское масло	30,3	51,4
Веретенное масло	34,8	18,6
Ухтинская нефть	31,1	33,3
Туймазинская нефть	27,2	30,2
Ириновская нефть	31,1	23,9
Ромашкинская нефть	-	25,6
Старогрозненская нефтьпласта II п/н	-	26,0
Небитдагская нефть	28,4	21,8
Термезская нефть	33,0	9,8

Измерение поверхностного натяжения некоторых минералов, слагающих пласты, проводилось только косвенными методами, и результаты этих определений пока еще мало достоверны. Для кри­сталлов некоторых солей поверхностное натяжение определено расчетным способом.

Вычисленная поверхностная энергия, например, различных пло­скостей кристаллов МgO составляет 1362 и 3940 мн/м, СаО — 1032 и 2850 мн/м и т. д.

Значительные различия в величинах поверхностного натяжения жидкостей объясняются неодинаковой полярностью фаз, т. е. неоди­наковым взаимодействием между молекулами каждой фазы. По­лярность определяет интенсивность молекулярных сил взаимодей­ствия. Поэтому о степени полярности жидкости можно судить по любому из ее свойств, характеризующему интенсивность между­молекулярного взаимодействия, — по молекулярному давлению жидкости, по диэлектрической постоянной и поверхностному натя­жению и др.

С увеличением полярности жидкости усиливаются молекулярное давление и поверхностное натяжение на границе ее с воздухом. Наиболее полярна фаза с большей диэлектрической постоянной, молекулы которой обладают дипольным моментом.

Вода — наиболее полярная жидкость. Диэлектрическая проницаемость ε = 81 и поверхностное натяжение на границе с воздухом весьма велико: σ = 72,75 мн/м при t= 20° С.

Поверхностное натяжение на разделе двух фаз зависит от разности полярностей соприкасающихся фаз. Разность полярностей \ может изменяться при различном содержании в жидкостях поляр­ных компонентов. Это означает, что полярность нефтей и нефтепродуктов, а также их поверхностное натяжение зависят от их химического состава.

Масло, например, менее полярная жидкость, чем нефть. Поэтому масло по отношению к воде имеет большую разность полярностей и как следствие этого большее поверхностное натяжение на границе с водой, чем нефть. По мере уменьшения в нефти полярных компонен­тов поверхностное натяжение ее на границе с водой, являющейся полярной жидкостью, возрастает.

При контакте двух жидкостей равновесное межфазное поверх­ностное натяжение устанавливается не мгновенно, так как все жидкости обладают той или иной взаимной растворимостью. Меж­фазное поверхностное натяжение в момент, когда система еще не пришла в равновесное состояние, называют динамическим в отличие от статического, отвечающего установившемуся состоянию системы.

Из энергетической сущности поверхностного натяжения вытекает правило Г. Антонова, позволяющее вычислить межфазное натяжение двух жидкостей, если известны поверхностные натяжения обоих насыщенных растворов на границе с воздухом:

, (5.1)

где -поверхностное натяжение насыщенного раствора жидкости А жидкостью В; о_в — поверхностное натяжение насыщенного рас­твора жидкости В жидкостью А.

Поверхностное натяжение в значительной степени зависит от про­цессов адсорбции. Поэтому, прежде чем рассматривать зависимость поверхностного натяжения пластовых жидкостей от условий зале­гания нефти и от других параметров, необходимо познакомиться с явлениями, сопровождающими процесс изменения концентрации веществ в поверхностном слое.