Поверхностные явления и адсорбция

Сегодня перейдем к последнему разделу нашего курса – избранные главы физической и коллоидной химии. Начнем этот раздел с поверхностных явлений. Науки очень часто имеют дело с поверхностными явлениями. Некоторые поверхностные явления изучаются в физике (окраска, рельеф), некоторые в медицине (дерматология), некоторые в географии (поверхность Земли), некоторые в математике (форма поверхности).

В физической химии – изучаются те поверхностные явления, в основе которых лежит межмолекулярное взаимодействие. Это поверхностное натяжение, адсорбция, смачиваемость, проницаемость.

Поверхностные явления – совокупность явлений и процессов на границе раздела фаз, обусловленных свойствами поверхности.

Эти явления знакомы нам из повседневного опыта. Поверхностное натяжение проявляется в возникновении капель жидкости, адсорбция – в длительном сохранении запахов. Врач или химик приносят домой рабочий халат, и там замечают его специфический запах. Явление смачивания вызывает глубокомысленный вопрос: почему вода мокрая? Капиллярные явления – движение жидкости по тонким каналам.

Рис 1. Смачивание и капиллярные явления

Рис. 2. Граница раздела фаз

Поверх­ностный слой, возникающий на границе различных фаз, согласно Гиббсу, представляет собой промежуточную фазу толщиной в несколько молекулярных диаметров. В этом слое свойства сильно различаются при переходе от точки к точке (рис. 2). В ряде случаев поверхностный слой имеет толщину, примерно равную диаметру молекулы, и в этом случае его называют мономолекулярным.

Какова может быть доля поверхностной фазы относительно всей фазы? Это зависит от раздробленности и формы материала. Могут быть мелкие частицы (типа пыли), тончайшие листы, тончайшая проволока. Золото прокатывают в листы толщиной 0,0002 мм. Диаметр атома золота 288,4 пм. Деля толщину листа на диаметр атома, получим округленно 700 слоев. При этом доля поверхностной фазы все еще остается незначительной.

Отношение площади поверхности к объему фазы называется удельной поверхностью

Кристалл хлорида натрия (кубик 1 см³) S _уд=0,0006 м²/см³

Наперсток зубного порошка S _уд > 1000 м²/см³

Дата добавления: 2013-12-13