Раздел 6. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

6.1. ТЕРМОДИНАМИКА ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ.

АДСОРБЦИЯ

Границы раздела фаз содержат атомы и молекулы, характеризующиеся повышенной энергий, которая является следствием неуравновешенности сил, действующих на поверхностные молекулы со стороны других молекул (сравните молекулы А и Б на рис. 6.1). Поверхностную энергию принято характеризовать энергией Гиббса. Энергию Гиббса, требуемую на образование единицы поверхности, называют поверхностным натяжением а. Поверхностное натяжение, наряду с энергетическим определением, имеет силовую интерпретацию. В этом случае его рассматривают как силу, действующую в плоскости поверхности на единицу длины контура, ограничивающего эту поверхность; эта сила направлена таким образом, чтобы свободная поверхность при данном объеме была минимальной.

Рис. 6.1. Силы, действующие на молекулу жидкости в объеме и на поверхности

Энергетическое и силовое определения σ эквивалентны, как и их численные величины. Единицей измерения поверхностного натяжения является джоуль на квадратный метр: 1 Дж/м² = 1 Н/м.

При растворении в жидкости некоторых веществ поверхностное натяжение жидкости может измениться (рис. 6.2). Если поверхностное натяжение растет, вещества называют поверхностно-инактивньми (ПИВ) (кривая 1 на рис. 6.2), а если поверхностное натяжение уменьшается - вещества называют поверхностно-активными (ПАВ) (кривые 2, 3). Кривая зависимости поверхностного натяжения от концентрации растворенного веществаназывается изотермой поверхностного натяжения. Для ПАВ она достаточно хорошо описывается эмпирической формулой Б. А. Шишковского:

(6.1)

где- поверхностное натяжение растворителя; K_n, Г_пр - некоторые константы.

Крутизну изотермы поверхностного натяжения оценивают поверхностной активностью g: