Поверхностные явления

С поверхностными явлениями, протекающими в гетерогенных системах на границе раздела фаз связаны смачивание, растекание, флотация, эмульгирование и т.д.

Протекание поверхностных процессов связано с уменьшением свободной поверхностной энергии. Рассмотрим причины возникновения поверхностной энергии у твердого вещества. Состояние молекул в твердом веществе неодинаково и зависит от их расположения в частице.

                     Рис.7. Поверхностная энергия твердого вещества.

Молекулы, расположенные внутри частицы не имеют свободного силового поля, так как межмолекулярные силы здесь полностью скомпенсированы. Молекулы на поверхности частицы имеют избыточное силовое поле, так как межмолекулярные силы у них компенсируются частично. Из рисунка видно что молекулы расположенные на «пиках» обладают наибольшим избытком свободной поверхностной энергии.

Следовательно, величина поверхностной энергии зависит от величины и формы поверхности, которая в свою очередь зависит от дисперсности частиц. Если вещество подвергать дроблению, то это ведет к увеличению его удельной поверхности. Чем более развита поверхность вещества, тем интенсивнее протекают процессы связанные с поверхностными явлениями, и в первую очередь адсорбция.

Адсорбция -  это поглощение поверхностью вещества газов, паров и растворенных веществ за счет свободной поверхностной энергии. Вещество, адсорбирующее на своей поверхности другое вещество, называется адсорбентом. 

Адсорбируемое вещество адсорбтивом.

Адсорбент должен обладать свободным силовым полем, за счет которого он может притягивать к себе частицы. Во многих случаях адсорбированный слой мономолекулярный.

Адсорбционное равновесие -    это равновесие динамическое. Некоторые адсорбированные молекулы отрываются от адсорбента и переходят в окружающую среду. Это явление, обратное адсорбции, называется десорбцией. И наоборот, молекулы из окружающей среды могут осаждаться на адсорбент.

[ Адсорбент] + [ Адсорбтив] [Адсорбат]

Адсорбат - адсорбент, насыщенный адсорбтивом при данных условиях.

Адсорбционное равновесие, как правило, устанавливается в течение нескольких секунд. Молекулы газообразного или парообразного вещества могут проникать в толщу адсорбента, образуя однородную массу. Процесс поглощения адсорбтива всей массой поглотителя называется абсорбцией.

Следовательно, адсорбция - явление поверхностное, а абсорбция – объемное. Пример абсорбции – процесс растворения любого газа в жидкости.

 Если поглощаемое вещество химически взаимодействует с поглотителем, то такой процесс называется хемосорбцией. Например, образование тонкой поверхностной пленки на металлах предотвращает от коррозии.

Адсорбция, абсорбция и хемосорбция объединяются под общим названием – сорбция.