ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Адсорбция из "Поверхностные явления в сварочных процессах " Если в жидкости содержатся молекулы только одного вида, то свободная поверхностная энергия может снизиться за счет сокращения до минимума поверхности. Однако если в жидкости присутствует несколько видов молекул, отличающихся напряженностью силового поля, то снижение поверхностного натяжения такой жидкости будет происходить иначе. В этом случае молекулы с более сильными полями будут стремиться перейти с поверхности жидкости в -ее объем с большей силой, чем молекулы с менее сильными полями. Это приведет к тому, что в поверхостном слое жидкости содержание компонентов, которые отличаются слабыми полями молекулярных сил притяжения, будет более высоким, чем в объеме раствора. Такое повышение содержания какого-нибудь компонента раствора или газовой фазы в поверхностном слое называется адсорбцией. [c.9] Адсорбция имеет место в каждом случае соприкосновения поверхности с газом или жидкостью. Она происходит при контакте газа с твердым телом и жидкостью, при контакте жидкости с твердым телом и другой жидкостью, а в некоторых случаях даже при контакте двух твердых тел. При этом если содержание компонента в поверхностном слое больше, чем в объеме раствора, то адсорбция называется положительной, а если меньше — то отрицательной. [c.10] Т — абсолютная температура а — поверхностное натяжение. [c.10] Величина с о/ с называется поверхностной активностью вещества. Вещество будет поверхностно активным, если поверхностное натяжение жидкости убывает с ростом концентрации вещества в растворе, т. е. при йа1йсаО. В этом случае / 0, т. е. адсорбция будет положительной. Если же поверхностное натяжение жидкости с ростом концентрации вещества растет ( а/ с 0), то Г 0, т. е. адсорбция будет отрицательной, а вещество это — поверхностно инактивньга. [c.10] Как видно и из уравнения (10), величина адсорбции связана с концентрацией компонента в растворе и, изменяясь, проходит через экстремум. Причем адсорбция максимальна, если Г 0, а в случае Г 0 адсорбция минимальна. [c.10] Такие расчеты позволяют определить, в каком виде адсорбируется данный компонент на поверхность раствора. [c.11] Шлаки представляют собой растворы, состоящие главным образом из простых и сложных ионов. Это положение, подтверждаемое различными фактами и в первую очередь электролизом и электропроводностью, возможностью построения гальванических элементов, в которых электролитом является жидкий шлак, свидетельствует, о том, что расплавленные шлаки являются сильными электролитами. [c.12] Однако известно, что при соприкосновении двух проводящих фаз между ними обычно появляется разность электрических потенциалов, возникновение которой тесно ювязано с образованием двойного электрического слоя. Различают три возможных механизма образования двойного электрического слоя. Во-первых, образование его может быть результатом разницы в скоростях перехода положительно и отрицательно заряженных частиц из одной фазы в другую. Во-вторых, образование двойного электрического слоя возможно в случае, когда заряженные частицы почти не переходят из одной фазы в другую, но обладают различной адсорбционной способностью. При этом на поверхности раздела сосредоточиваются преимущественно частицы одного знака, которые и определяют знак внешней половины двойного слоя. И, наконец, двойной электрический слой может образоваться в результате ориентации на поверхности жидкости нейтральных молекул, содержащих электрические диполи. [c.12] При контакте расплавленных металла и шлака возникновение двойного электрического слоя происходит следующим образам. Ионы, содержащиеся в металле и шлаке, при соприкосновении фаз будут /стремиться перейти из одной фазы в другую, и переход этот будет определяться различием энергий связи частицы с обеими фазами. Однако переход частиц приведет к нарушению электронейтральности обеих фаз, а так как в про- водниках избыточные заряды выталкиваются на поверхность, то на границе раздела металл — шлак появится двойной электрический слой и произойдет связанный с ним скачок потенциала. [c.12] Величина межфазного натяжения в общем случае определяется энергией химических связей поверхностных частиц одной фазы с частицами другой, силами Ван-дер-Ваальса, а также электростатическим взаимодействием избыточных зарядов в двойном слое. Следовательно, изменяя потенциал металла с помощью внешнего электрического поля, можно изменить и величину межфазного натяжения. Изменение с потенциалом межфазного натяжения при поляризации границы между соприкасающимися фазами и представляет собой электрокапилляр-ные явления. График зависимости между величиной межфазного натяжения на границе жидкий металл — электролит и потенциалом поверхности жидкого металла называется электрокапиллярной кривой. [c.13] В этом случае электрокапиллярная кривая обычно имеет вид параболы (рис. 3), обращенной своей вершиной вверх. [c.13] Из уравнения (14) следует, что по наклону кривой а=/(ф) можно определить плотность заряда на металле, причем в точке максимума электрокапиллярной кривой (т/ ф=0, т. е. заряд поверхности будет равен нулю. [c.13] В уравнении (16) выражение в квадратных скобках представляет собой адсорбцию ком1понентов, равновесие которых смещается с потенциалом, а последнее слагаемое учитывает адсорбцию кампонентав, равновесие которых не связано с поляризацией. Поскольку в системах с оксидными расплавами изменение величины межфазного натяжения в значительной мере зависит от наличия в приэлектродных слоях поверхностно активных компонентов, ( )орма электрокапиллярных кривых для таких систем обычно отличается от параболической (рис. 4). [c.14] Вернуться к основной статье