Характеристика процесса смачивания
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
Оглавление
Введение
. Общая характеристика процесса смачивания
.1 Основной закон смачивания
.2 Адгезия, когезия и теплота смачивания
.3 Измерение краевого угла
.Влияние различных факторов на процесс смачивания. Гистерезис смачивания
.1 "ияние шероховатости на процесс смачивания
.2 "ияние гетерогенности на процесс смачивания
.Влияние смачивания на промышленные и природные процессы
.Управление смачиванием
.Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Общие сведения о ПАВ
. Классификация ПАВ
.1 Анионактивные ПАВ
.2 Катионактивные ПАВ
.3 Неионогенные ПАВ
.4 Амфотерные (амфолитные) ПАВ
.Влияние ПАВ на смачивание. Эффекты обогащения и обеднения области вблизи линии смачивания поверхностно-активными веществами
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Смачивание очень широко распространено в природе, технике, сельском хозяйстве, повседневном быту и играет важную, а иногда определяющую роль в протекании многих природных и технологических процессов. Для оптимального управления такими процессами необходимо выяснение законов смачивания.
Первые научные исследования и наблюдения, связанные с анализом смачивания, относятся, по-видимому, к XVII веку: в 1665 году Гук в своей книге Микрография описал некоторые капиллярные явления. В частности, Гук обнаружил, что вода протекает через маленькие отверстия только под действием дополнительного давления, а расплавленный свинец образует шарообразные капли. В 1718 году был установлен первый количественный закон в области капиллярных явлений: Жюрен экспериментально показал, что высота подъема смачивающей жидкости в капиллярной трубке обратно пропорциональна ее диаметру. Отсюда следует, что произведение высоты подъема данной жидкости на диаметр капилляра представляет постоянную величину (капиллярная постоянная). В течение долгого времени капиллярную постоянную использовали очень широко для описания различных поверхностных явлений, например, ее применял Д. И. Менделеев для определения критической температуры.
Экспериментальное изучение капиллярного подъема выявило связь между смачиванием стенок капиллярной трубки и формой поверхности жидкости в капилляре: при смачивании образуется вогнутый мениск, а в отсутствие смачивания - выпуклый мениск. Эти наблюдения стимулировали изучение формы поверхности жидкости вблизи поверхности твердого тела. В середине XVIII века Сег-нер описал форму капли несмачивающей жидкости на горизонтальной твердой поверхности.
Важнейший шаг в теоретическом изучении смачивания был сделан в 1804 году. Юнг показал, что форма капли на твердой поверхности определяется соотношением сил молекулярного притяжения между молекулами жидкости и твердого тела и взаимным притяжением молекул жидкости. Вместе с тем Юнг ввел фундаментальное для явления смачивания представление о краевом угле как количественной характеристике смачивания. Юнг показал, что равновесный краевой угол представляет постоянную величину для каждой данной системы твердое тело - жидкость - среда и вывел уравнение для раiета краевого угла.
Почти одновременно с Юнгом (в 1805 году) Лаплас развил общую теорию капиллярных явлений и вывел уравнение для раiета кривизны поверхности жидкости в капиллярах. Лаплас показал, что это искривление, которое, в свою очередь, зависит от характера смачивания твердой поверхности, и создает дополнительное давление, вызывающее подъем смачивающей жидкости в капилляре. Работы Юнга и Лапласа являются классическими в учении о смачивании и широко используются и в наши дни. В основе этих работ лежит использование принципов механики и гидростатики. Важные результаты в этом направлении получили Гаусс и Пуассон (первая половина XIX века).
Новый этап в изучении смачивания, как и других поверхностных явла XIX века).
Новый этап в изучении смачивания, как и других поверхностных явлений, связан с развитием термодинамики. В 1878 году Гиббс вывел уравнение, которое устанавливает зависимость равновесного краевого угла от поверхностных натяжений на границах раздела фаз, участвующих в смачивании. Это соотношение получил ранее Юнг, но термодинамический метод дал более строгое и общее обоснование этого закона. Вместе с тем термодинамический подход выявил многие принципиальные пути управления смачиванием, и в первую очередь - использование адсорбции на поверхностях раздела фаз.
Следующий этап исследований смачивания, продолжающийся и поныне, можно охарактеризовать как физико-химический. В начале XX века Гурвич и Лэнгмюр экспериментально показали огромное влияние адсорбции поверхностно-активных веществ на смачивание.
В 30-х годах ряд принципиально важных результатов получил академик П. А. Ребиндер. Он выявил влияние многих факторов на проявление гистерезиса смачивания и предложил классификацию основных форм гистерезиса. П. А. Ребиндер ввел в химию представления об избирательном смачивании твердых тел жидкостями различной полярности, что позволило с помощью измерения краевых углов в условиях избирательного смачивания или сравнения теплот смачивания полярной и неполярной жидкостями классифицировать поверхности твердых тел как гидрофильные и гидрофобные. Ребиндер установил правило уравнивания полярностей, на основе которого можно прогнозировать адсорбцию веществ на границах раздела фаз и ориентацию молекул в адсорбционных монослоях. Эти работы положили начало научному обоснованию использования поверхностно-активных веществ для управления смачива?/p>