Характеристика рідкого стану речовин. Кордон розділу фаз. Поверхневий натяг. Явище адсорбції.

КАТЕГОРІЇ:

Автомобілі Астрономія Біологія Географія Будинок і сад Інші мови інше Інформатика Історія Культура література логіка Математика Медицина металургія механіка Освіта Охорона праці Педагогіка політика право Психологія релігія риторика Соціологія Спорт Будівництво технологія туризм фізика Філософія фінанси хімія Креслення Екологія Економіка електроніка

Читайте також:

I. ЧАС ЯК ФІЗИЧНИЙ ЯВИЩЕ
I. Етіологічна характеристика
II. Загальна характеристика мистецтва Стародавнього Єгипту, періодизація
III, IV і VI пари черепних нервів. Функціональна характеристика нервів (їх ядра, області, утворення, топографія, гілки, області іннервації).
IV. ПОЯВА ПАПЕРОВИХ ГРОШЕЙ
XX століття нерідко характеризується як "атомне століття", що пов'язано не тільки з появою атомної зброї, але і з розвитком атомної енергетики.
А Загальна характеристика класу Turbellaria.
А) Криза як прояв відчуженого буття (Н. І. Лапін, 1994).
А) Загальна характеристика
А) характеристика стаціонарного обслуговування

Рідина - одне з агрегатних станів речовини. Основною властивістю рідини, що відрізняє її від інших агрегатних станів, є здатність необмежено змінювати форму, практично зберігаючи при цьому обсяг.

Рідкий стан зазвичай вважають проміжним між твердим тілом і газом: газ не зберігає ні обсяг, ні форму, а тверде тіло зберігає і те, і інше. Форма рідких тіл може повністю або частково визначатися тим, що їх поверхня поводиться як пружна мембрана. Так, вода може збиратися в краплі. Але рідина здатна текти навіть під своєю нерухомою поверхнею, і це теж означає незбереження форми (внутрішніх частин рідкого тіла). Молекули рідини не мають певного положення, але в той же час їм недоступна повна свобода переміщень. Між ними існує тяжіння, досить сильне, щоб утримати їх на близькій відстані.

Речовина в рідкому стані існує в певному інтервалі температур, нижче якого переходить в твердий стан, вище - в газоподібний.

Капілярність, капілярний ефект - фізичне явище, що полягає в здатності рідин змінювати рівень в трубках, вузьких каналах довільної форми, пористих тілах. Підняття рідини відбувається у випадках змочування каналів рідинами, наприклад води в скляних трубках, піску, ґрунті і т. П. Зниження рідини відбувається в трубках і каналах, які не змочуються рідиною, наприклад ртуть у скляній трубці. На основі капілярності заснована життєдіяльність тварин і рослин, хімічні технології, побутові явища (наприклад, підйом гасу по гноті в гасової лампи, витирання рук рушником).

Змочування - це поверхневе явище, що полягає у взаємодії рідини з поверхнею твердого тіла або іншої рідини. Змочування буває двох видів: Іммерсійна (вся поверхня твердого тіла контактує з рідиною) і Контактна (складається з трьох фаз - тверда, рідка, газоподібна)

В'язкість - одне з явищ переносу, властивість текучих тіл (рідин і газів) чинити опір переміщенню однієї їх частини щодо іншої.

Завдяки поверхневому натягу рідина прагне прийняти таку форму, щоб площа її поверхні була мінімальною (в ідеалі - форму кулі). З усіх рідин найбільше поверхневе натягнення у води. Значна когезия грає важливу роль в живих клітинах, а також при русі води по судинах в рослинах. Багато дрібних організми витягують для себе користь з поверхневого натягу: пересуваються по поверхні плівки, як водомір або прикріплюються до поверхневій плівці в воді (личинки деяких мух і комарів).

Адсорбція (лат. Ad - на, при, в; sorbeo - поглинаю) - збільшення концентрації розчиненого речовини біля поверхні розділу двох фаз (тверда фаза-рідина, конденсована фаза - газ) внаслідок нескомпенсованність сил міжмолекулярної взаємодії на розділі фаз. Адсорбція є окремим випадком сорбції, процес, зворотний адсорбції - десорбція.

Розрізняють два види адсорбції: фізичну і хімічну (хемосорбцію). Менш міцна фізична адсорбція не супроводжується суттєвими змінами молекул адсорбата. Вона обумовлена силами міжмолекулярної взаємодії, які зв'язують молекули в рідинах і деяких кристалах і проявляються в поведінці сильно стиснутих газів. Істотна відмінність фізичної адсорбції - її оборотність. При хемосорбції молекули адсорбата і адсорбенту утворюють хімічні сполуки. Часто адсорбція обумовлена і фізичними і хімічними силами, тому не існує чіткої межі між фізичною адсорбцією і хемосорбцией.

Явище адсорбції пов'язано з тим, що сили міжмолекулярної взаємодії на межі розділу фаз не компенсуються, і, отже, прикордонний шар володіє надлишком енергії - вільної поверхневою енергією. В результаті тяжіння поверхнею розділу фаз знаходяться поблизу неї молекул адсорбата вільна поверхнева енергія зменшується, тобто процеси адсорбції енергетично вигідні. Адсорбція завжди є екзотермічним процесом, т. Е. Протікає з виділенням теплоти адсорбції Hs.

Значення ентальпії фізичної адсорбції досить великі (близько 10 ккал / моль) через слабкі атомних взаємодій. Фізична адсорбція легко оборотна, тому, наприклад, в разі адсорбції газу, досить легко може здійснитися заміна адсорбованого шару газу іншим газом. Це явище називається обмінної адсорбції.

Процес адсорбції закінчується встановленням адсорбційної рівноваги між адсорбентом і адсорбатом. Умовою рівноваги є рівність хімічних потенціалів обох фаз. З ростом температури або тиску адсорбату в обсязі збільшується частота влучень молекул адсорбата на поверхню адсорбенту; пропорційно їй зростає швидкість адсорбції і збільшується рівноважний кількість адсорбованих молекул. Криві залежності рівноважної адсорбції від температури або тиску адсорбату називаються, відповідно, ізобарою і изотермой адсорбції.

Адсорбовані молекули можуть переміщатися по поверхні, здійснюючи при цьому коливальні рухи, то наближаючись до поверхні, то віддаляючись від неї. Час, протягом якого молекула знаходиться на поверхні, називається часом адсорбції. З ростом температури час адсорбції зменшується: чим вище температура, тим інтенсивніше коливальний рух, і більша ймовірність того, що в процесі таких коливань зв'язок молекули з поверхнею буде розірвана і молекула покине поверхню. Процес, при якому адсорбовані молекули залишають поверхню, називається десорбція. Швидкістю адсорбції (десорбції) називається відношення кількості молекул, адсорбирующихся (десорбується) за одиницю часу, до одиниці поверхні або маси адсорбенту. Якщо швидкості адсорбції і десорбції дорівнюють один одному, встановлюється адсорбційна рівновага. У стані рівноваги кількість адсорбованих молекул залишається постійним як завгодно довго, якщо незмінні зовнішні умови (тиск, температура і ін.).

У разі контакту поверхні кристала і рідкого розчину з рідини на поверхню твердого тіла переходять молекули, що знаходяться в розчині. Між їх концентраціями в розчині і на поверхні адсорбенту встановлюється рівновага. Речовини, адсорбовані з розчину, називаються поверхнево-активними речовинами (ПАР). Висока адсорбируемого ПАВов пов'язана з сильним зниженням поверхневого натягу розчину на даній поверхні в порівнянні з поверхневий натяг чистого розчинника на цій же поверхні. Інактивні речовини підвищують поверхневий натяг і погіршують адсорбцію.

Якщо теплота адсорбції порівнянна з поверхневою енергією адсорбенту, то в процесі адсорбції може істотно змінюватися кристалічна структура поверхні твердого тіла, причому при фізичної адсорбції перебудові піддаються в основному поверхні молекулярних кристалів, а в разі хемосорбції зміни поверхневої структури спостерігаються навіть для металів і іонних кристалів. Адсорбовані на поверхні плівки сильно змінюють властивості поверхні, а в ряді випадків зачіпають і більш товсті приповерхневих шари.

Адсорбція грає важливу роль у багатьох природних процесах, таких, як збагачення грунтів і утворення вторинних рудних родовищ. Саме завдяки адсорбції здійснюється перша стадія поглинання різних речовин з навколишнього середовища клітинами і тканинами біологічних систем, функціонування біологічних мембран, перші етапи взаємодії ферментів з субстратом, захисні реакції проти токсичних речовин. Багато адсорбенти (активоване вугілля, каолін, іоніти і ін.) Служать протиотруту, поглинаючи і видаляючи з організму шкідливі речовини. Адсорбенти зазвичай мають більшу питому поверхню - до декількох сотень м2 / г. У промисловості адсорбцію здійснюють в спеціальних апаратах - адсорберах; застосовують для осушення газів, очищення органічних рідин і води, уловлювання цінних або шкідливих відходів виробництва.

Поверхневий натяг - термодинамічна характеристика поверхні розділу двох знаходяться в рівновазі фаз, обумовлена роботою оборотного ізотермокінетіческого освіти одиниці площі цієї поверхні розділу за умови, що температура, обсяг системи і хімічні потенціали всіх компонентів в обох фазах залишаються постійними.

Поверхневий натяг може бути на кордоні газоподібних, рідких і твердих тіл. Зазвичай мається на увазі поверхневий натяг рідких тіл на кордоні «рідина - газ». У разі рідкої поверхні розділу поверхневий натяг правомірно також розглядати як силу, що діє на одиницю довжини контуру поверхні і яка прагне скоротити поверхню до мінімуму при заданих обсягах фаз.

Так як поява поверхні рідини вимагає здійснення роботи, кожна середа «прагне» зменшити площу своєї поверхні:

Дата додавання: 2015-01-15; переглядів: 56; Порушення авторських прав