wymagania9 bmp

się kropli. W granicznym przypadku gdy a = 0°

> a„ + o_gc    (2.110)

będziemy mieli przypadek doskonalej zwilżalności. Kropla rozpłaszczy się i otrzymamy bardzo cienką błonę.

b. G_gs < <J_CJ + <J_gccos<x    (2.111)

Wtedy kropla ulega ściąganiu. W przypadku granicznym, gdy a = 180°,

Ggj <    + <Tgc    (2.112)

kropla utworzy kulę.

2.2.2A. Adsorpcja na granicy dwóch faz

Stwierdzono doświadczalnie, że roztwory niektórych związków organicznych rozpuszczonych w wodzie wykazują niższe napięcie powierzchniowe niż czysty rozpuszczalnik. Substancje te gromadzą się na powierzchni cieczy i obniżają napięcie powierzchniowe fazy ciekłej. Noszą one nazwę substancji powierzchniowo czynnych. Pierwszy opis matematyczny tego zjawiska podał Gibbs, wyprowadzając równanie adsorpcji powierzchniowej:

r, ^ai	da
^lf RT	d dj_
		P.T

(2.113)

gdzie:

R - stała gazowa,

T - temperatura,

a, - aktywność substancji r w fazie ciekłej

_r=^-^W ”'^(c)    (2.114)

'    9

T, nosi nazwę nadmiaru powierzchniowego lub stężenia powierzchniowego Gib-bsa i wyraża różnicę między liczbą moli substancji rozpuszczonej w warstwie powierzchniowej n_l(p) o jednostkowej powierzchni q a liczbą moli tejże substancji w równoważnej objętości we wnętrzu fazy n^_cy

Gdy stężenie powierzchniowe T, > 0, to da/da-_t < 0. Ponieważ dr;, > 0, czyli gromadzeniu się cząsteczek i na powierzchni granicy faz odpowiada obniżenie napięcia powierzchniowego. Na skutek nagromadzenia się składnika i na powierzchni granicy faz wystąpi różnica stężeń substancji rozpuszczonej na powierzchni fazy i w głębi fazy ciekłej. Jest to przypadek adsorpcji dodatniej. Substancje, które jej ulegają, obniżają napięcie powierzchniowe i zwane są substancjami powierzchniowo

czynnymi. Gdy stężenie powierzchniowe r_£- < 0, to substancja rozpuszczona zwiększa napięcie powierzchniowe, gromadząc się wewnątrz fazy - mamy wtedy do czynienia z adsorpcją ujemną. Substancje ulegające adsorpcji ujemnej noszą nazwę substancji nieczynnych powierzchniowo.

CT f

ImN/ml

Rysunek 2.17

Zależność napięcia powierzchniowego od stężenia wodnych roztworów związków organicznych na granicy faz z powietrzem: 1-sacharoza, 2 - aceton, 3 - alkohol n-butylo-wy, 4 - gliceryna, 5 - kwas octowy

W przypadku adsorpcji ujemnej siły oddziaływania między cząsteczkami obu składników są większe niż między cząsteczkami czystego rozpuszczalnika. Adsorpcja dodatnia wynika z osłabienia sił oddziaływania między odmiennymi cząsteczkami w porównaniu z siłami działającymi między cząsteczkami rozpuszczalnika.

Substancje obniżające wartość napięcia powierzchniowego ciecz-gaz to tzw. detergenty. Detergenty są to substancje organiczne i dzielą się na:

a)    anionowe, np. sól sodowa kwasu dodecylobenzeno-sulfonowego,

b)    kationowe, zawierające grupę aminową lub amonową,

c)    niejonowe, np. glikole.

Wpływ niektórych substancji organicznych na napięcie powierzchniowe wody przedstawiono na rysunku 2.17.

2.2.2.5. Metody pomiaru napięcia powierzchniowego

Do najczęściej stosowanych metod należy zaliczyć:

•    metodę kapilarnego wzniesienia,

•    metodę odrywania pierścienia,

•    metodę stalagmometryczną,

•    metodę pęcherzykową.

2.2.2.5.1. Metoda kapilarnego wzniesienia

Na rysunku 2.18 przedstawiono kapilarę o promieniu r zanurzoną w cieczy o gęstości d, wartość kąta zwilżania wynosi a, przy czym 0 < a < 90°. Układ znajduje się w stanie równowagi statycznej, czyli siły działające na ciecz znajdującą się w kapilarze równoważą się. Na ciecz działa siła ciężkości Fj, która jest równa iloczynowi Ttr^hdg (działa do dołu). Siła F_g dla sytuacji przedstawionej na rysunku działa do góry. Siła F_g jest składową siły / = 27tro, która wynika z oddziaływań między cząsteczkami cieczy i cząsteczkami materiału kapilary i działa po obwodzie wewnętrznym kapilary.