Дайте характеристику и приведите примеры гидрофильных и гидрофобных поверхностей. Какие факторы влияют на смачивание поверхности? Выведите формулы, отражающие условия смачивания и несмачивания поверхности через соотношение работы адгезии и когезии.
Решение
По виду избирательного смачивания все твердые тела делят на группы:
1.гидрофильные (олеофобные) материалы – лучше смачиваются водой, чем неполярными жидкостями: кварц, силикаты, карбонаты, оксиды и гидроксиды металлов, минералы.
2.Гидрофобные (олеофильные) материалы - лучше смачиваются неполярными жидкостями, чем водой: графит, уголь, сера, органические соединения с большим содержанием углеводородных групп
Согласно приближенному правилу – лучше смачивает поверхность та жидкость, которая ближе по полярности к смачиваемому веществу
В гетерогенных системах различают межмолекулярные взаимодействия внутри фаз и между фазами. Притяжение атомов и молекул внутри отдельной фазы называют когезией. Она определяет существование веществ в конденсированном состоянии и может быть обусловлена межмолекулярными и межатомными взаимодействиями различной природы. Когезионныё силы иногда называют силами аттракции (притяжения). Понятия адгезии, смачивания и растекания относятся к межфазным взаимодействиям, которые наблюдаются между конденсированными фазами. Межфазное взаимодействие, или взаимодействие между приведенными в контакт поверхностями конденсированных тел разной природы, называют адгезией
. Адгезия обеспечивает между двумя телами соединение определенной прочности благодаря физическим или химическим межмолекулярным силам. Смачивание и растекание – это адгезионные взаимодействия между жидким и твердым телом. Явления адгезии и смачивания широко распространены как в природе, так и в технологических процессах. Склеивание материалов, нанесение лакокрасочных и неорганических покрытий, получение различных материалов на основе связующих и наполнителей (бетон, резина, стеклопластики и т. д.), сварка и паяние металлов, печатание, крашение — все эти процессы связаны с адгезией и смачиванием, которые в значительной степени определяют качество материалов и изделий.
Рассмотрим количественные характеристики когезионного взаимодействия. Работа когезии определяется затратой энергии на обратимый разрыв тела по сечению, равному единице площади. Чтобы разорвать тело с образованием двух новых поверхностей раздела, необходимо затратить работу, которая равна работе когезии, но противоположна по знаку:
Wразр = –G
Изменение энергии Гиббса в этом процессе:
G = Gкон – Gнач = 12 + 12 – 0 = 212
–Wразр = Wк
Wк = 212
Применительно к идеальному твердому телу величину Wк часто называют прочностью на разрыв (обратимый)
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
