С. Ш.Құмарғалиева коллоидтық химия

жүктеу 5,89 Mb.

бет	31/105
Дата	25.10.2023
өлшемі	5,89 Mb.
	#44020

1 ... 27 28 29 30 31 32 33 34 ... 105

treatise128700

7.3. Адгезия және когезия

Юнг теңдеуіңе кіретін σ_қг, σ_кс шамалары алайда белгісіз боғандықтан, θ бұрышын анықтайтын молекулааралық күштер мен олардың жұмысын қарастыру қажет. Бір фаза молекулаларының арасында когезия күштері, ал әртүрлі фазалардың молекулалары арасында адгезия күштері әсер етеді.

Осыған сәйкес когезия жұмысы деп біртекті көлемдік фазаны бөлу үшін жұмсалған жұмысты атайды. Мұндай жүмыс келесі өрнекпен анықталады:

W_c =2σ_cг, (7.15)

себебі екі сұйықтық-газ беті түзіледі.

Адгезия жұмысы дегеніміз фазааралық беттік қабатты бұзу үшін жұмсалған жұмыс. Ол екі жаңа беттің түзілуіне жұмсалып, бастапқы беттің бос энергиясы жойылады. Қатты-сұйықтық шекарасы үшін адгезия жүмысы келесі өрнекпен анықталады:

W_а = σ_сг + σ_қг – σ_қс , (7.16)

бұл теңдеу бойынша, қатты-сұйықтық шекарасындағы W_а фазааралық әрекеттесудің күшеюімен фазааралық керілу σ_қс кемиді. Юнг заңын қолдана отырып, Дюпре теңдеуін шығаруға болады:

W_а = σ_сг(1+cosθ). (7.17)

Бұл теңдеуден σ_сг, соsθ эксперименттік мәндері арқылы W_а шамасын анықтауға болады. Адгезияның артуымен жұғу жақсы жүреді. Яғни фазааралық әрекеттесу (адгезиялық күштер) тамшыны жаюға, ал когезиялық күштер тамшыны жинап, сфераға айналдыруға тырысады. Жұмыс терминдерінде жұғу шарттарын анықтауға болады:

Жұғу – W_а >0,5W_с;
Жұқпау – W_а= 0;
Шексіз жайылу – W_а = W_с
W_а – W_с айырымын жайылу коэффициенті деп атайды. W_а > W_с Дюпре теңдеуіне қайшы келеді, себебі теңдеу бойынша, W_а < W_с. Бірақ, Дюпре мен Юнг теңдеулері тепе-теңдік шартымен шектеледі, ал жайылу тепе-теңдіксіз үрдіс, сондықтан ол үшін жоғарыдағы теңдеулерді қолдануға болмайды.
Адгезия жұмысы туралы түсінік жұғудың шеткі бұрышымен қатты дененің сұйықтықпен әрекеттесу табиғаты арасындағы байланысты анықтау үшін маңызды. Қатты дене затының 1 моліне есептегенде мұндай әрекеттесудің энергиясы (U_қс)

U_қс = W_aN_A/n_қ (7.18)

шамасына тең болады. Мұндағы W_a– адгезия жұмысы; N_A – Авогадро саны; n_қ – қатты беттің аудан бірлігіндегі молекулалар (атомдар, иондар) саны.

Егер беттік қабаттың қалыңдығы мономолекулалық қабатқа сәйкес болса,

n_қ = (ρ_қN_A/M_қ)^2/3, (7.19)

мұндағы ρ_қ,M_қ – қатты затың тығыздығы мен молекулалық салмағы.

Онда әрекеттесу энергиясы

U_қс = W_aN_A^1/3(M_қ/ρ_қ)^2/3. (7.20)

Бұл теңдеу келесі қорытындыға әкеледі. Беттік керілулері аз (σ < 100 мДж/м²) болатын сұйықтықтар үшін жұғу шарты W_a>σ_с әрекеттесу энергияның аз шамасында (U_қс ~ 1 – 10 кДж/моль) орындалу мүмкін. Энергияның мұндай аз мөлшері молекулалық, оның ішінде дисперсиялық әрекеттесулерге тән.

Беттік керілулері үлкен – 10²-10³ мДж/м² болатын сұйықтықтар қатты беттерге жұғу үшін үлкен әрекеттесу энергиялары қажет (U_қс~10¹–10²кДж/моль). Мұндай сұйықтықтарға сұйық металдар, тұздар мен оксидтердің балқымалары жатады, яғни жоғары энергиялар иондық, коваленттік және металдық байланыстардың түзілуімен жүретін химиялық әрекеттесулерге тән. Осы энергиялық тұрғыдан беттерді екі топқа төмен энергиялық (σ_қг ≤ 100 мДж/м²) және жоғары энергиялық (σ_қг > 100 мДж/м²) деп бөледі:

жүктеу 5,89 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 27 28 29 30 31 32 33 34 ... 105