Адгезия, қоспалау, ылғалдандыру және тарату. Дюпре — Юнга

231
Сонда 
( 8 . 3 0 )
(8.30) Теңдеу Дюпре теңдеуі деп аталады. Теңдеулерден адгезия 
жҧмысының ҥлкендігі, алғашқы фазалардың беттік кернеуі және соңғы 
аралық шиеленістер аз болуына байланысты. 
Ылғалдау - бҧл екі фазаның конденсациясы және кем дегенде олардың 
біреуі сҧйық болғанда, және ҥшінші фаза - осы фазалардың ӛзара 
әрекеттесу ортасы (кӛбінесе ҥшінші фазасы газ тәрізді) болған жағдайда 
ҥш фазаның ортақ шекара сызығына ӛзара әрекеттесуі.
8.8 Суретте., а. Тепе-теңдік жағдайында қатты зат бетіндегі сҧйық 
тамшысының кҥйі кӛрсетілген.
Ҥш фазаны байланыстыру нҥктесінде фазааралық кернеу 
кҥштерінің бағыттары кӛрсетіледі: ζ
31
(ζ
тг
), ζ
23
(ζ
жт
) және олар когезион 
кҥштерінің нәтижесі сияқты, — бетінің кернеуі ζ
21
(ζ
жт
). Когезия дегеніміз 
біріктіру фазааралық ӛзара әрекеттесу, яғни қҧрылымдық элементтердің 
бір фазада ӛзара әрекеттесуі. 
0 бҧрышы, егер біз ҥш фазаның байланыс нҥктесіндегі беткі қабатқа 
сызық жҥргізгенде анықталуы мҥмкін, ол шеткі бҧрыш немесе ылғалдау 
бҧрышы деп аталады. 
Ӛйткені беттік қҧбылысты қолданыстағы ҧзындықтың бірлігіне 
қатысты 
деп 
қарастыруға 
болады, 
мҧнда 
барлық 
қаралған 
қҧрамдастырушы бӛліктерді векторлар кҥштерінің кӛмегімен анықтайды. 
Мысалы, сҧйықтықтың тамшысының кішкентайлығы соншалықты, 
ауырлық оны4 әрекеті ескерілмеуі мҥмкін (8.8а суретін қараңыз) және 
қатты зат беті ӛте тегіс, яғни бетінің кедірлігі (біркелкі емес) болмайды. 
8.8 Сурет. Бҧл тепе-теңдік жағдайында анық кӛрінеді: ζ
31
= ζ
23
+ + ζ
21
cos θ, 
сонда 
cos θ = (ζ
31
- ζ
23
)/ ζ
21
. 
(8.31) 

232
COS0 
8.9- сурет. Ылғал изотерма
8.8. Сурет. Юнг заңының қорытындысы (а); гидрофобты беттегі су 
тамшысы (б); ПАВ болғандағы гидрофобты бетті дымқылдау (в) 
(8.31) теңдеуі «Юнг заңы» деп аталады. Неғҧрлым θ бҧрышы кішірек 
болса, соғҧрлым жазықтық беті жақсы ылғалданады. сos θ > 0 (θ <90 °) 
жағдайында бет ылғалды деп есептеледі (лиофильді), керісінше, сos θ < 0 ° 
(θ > 90 °) кезінде - ылғалданбайтын (лиофобты). 
Осылайша, сулану және суланбау арасындағы шекара (ылғалдың 
инверсиясы) 90 ° бҧрышы (cos θ = 0) болып табылады. Ылғалдау бҧрышы 
адгезия жҧмысымен байланысты. 
Бҧл теңдеулерді (8.30) және (8.31) біріктіру арқылы оңай кӛруге 
болады. (8.30) теңдеуінде бізде: ζ
31
– ζ
23
= W
a
– ζ
21
; Ал мына теңдеуден 
(8.31): ζ
31
– ζ
23
= ζ
21
cos θ. Осы екі теңдеудің сол жақтары бірдей, 
сондықтан оң жақ бӛліктерді теңестіре аласыз: Wa-о21 = o21cos θ, демек
W
a
= ζ
21
(1 + cos θ). (8.32) 
(8.32) Теңдеу «Дюпре—Юнг» теңдеуі деп аталады. Ол кӛбінесе 
адгезия жҧмысын есептеуде қолданылады, ӛйткені оған енгізілген барлық 
шамалар тәжірибелік тҥрде оңай анықталады. Сол теңдеуден беткі 
жазықтықтың шиеленісін ӛзгерту арқылы о21,адгезия жҧмысын ӛзгертуге 
болады. Сҧйықтық-газ шекарасындағы беттік кернеуді ӛзгертудің бір 
нҧсқасы беттік-белсенді заттарды қолдану болып табылады. 
Сонымен қатар, беттік белсенді заттармен қатты беттерді 
ӛзгертуге болады, осылайша ылғалдандыру процестеріне әсер етеді. Біз 
мҧны тефлоннан (политетрафторэтиленнен (-CF
с
-CF
2
-CF
2
-) n) су бетінде 
судың таралуы мысалында кӛрсетеміз 
Тефлон - бҧл гидрофобты (ылғалданбайтын) бет жазықтығы (θ > 90°), 
яғни оның бетіндегі су тамшысы 8.8, б. суреттегідей.Суға натрий олеатын 
қҧямыз (анионды беттік-белсенді зат) және ерітіндінің бір тамшысын 
тефлон бетіне тамызамыз а. Беттік белсенді заттардың белгілі 

233
концентрациясы кезінде (8.8,сурет в) 0 
бҧрышы 90° тең. Бҧл сҧйықтық-қатты 
фаза мен сҧйықтық-газ беттеріндегі 
беттік-белсенді 
заттардың 
адсорбциясының нәтижесінде пайда 
болады, сол арқылы беттік-белсенді 
заттардың молекулалары осы фазалық-
бӛлгіш беттерге олардың полярлық 
топтары суда қалады және полярлы 
емес заттар суға айналады бҥйірлік 
тефлон және ауа, яғни беттік-белсенді 
ерітіндімен шектесетін тефлонның беті 
натрий 
олеат 
молекулаларының 
(карбоксильді 
топтар) 
полярлық 
топтарымен жабылған, бҧл оның ылғалдануының жақсаруына әкеледі. 
8.9. суретте.Ылғал изотермасы cos0 = ƒ(С
ПАВ
) . Белгілі бір беттік-белсенді 
концентрацияда (A нҥктесі) изотерма абсцисса осінен ӛтеді, мҧндағы cos θ 
= 0 (θ = 90 °). Бҧл нҥкте ылғалдың инверсиялық нҥктесі деп аталады. 
Осылайша, гидрофобты беттердің ылғалдануы беттік-белсенді заттардың 
кӛмегімен жақсартылуы мҥмкін.Сҧйықтықтардың қатты бет бойынша 
таралуы сандық тҥрде тарату коэффициенті (Гаркинс коэффициенті) латын 
әріптерімен кӛмегімен белгіленеді / Физикалық мағынада бҧл 
коэффициент адгезия жҧмысы мен когезия жҧмысы арасындағы 
айырмашылықты білдіреді: 
ƒ = W
a
- W
k
, 
(8.33) 
Бҧл жердегі W

жүктеу/скачать 9,08 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: