2.1. Классификация поверхностных явлений

Поверхностные явления следует рассматривать, как цен­тральную часть курса коллоидной химии. Как уже указывалось выше, в поверхностном слое появляется избыток свободной энергии - поверхностная энергия . Это приводит к повы­шенной активности поверхностного слоя. Поверхностные яв­ления определяются действием химических или межмолеку­лярных сил. Они могут также происходить при совместном действии молекулярных и внешних сил (сил тяжести). Это на­блюдается на границах раздела твердой и жидкой фаз и со­провождается искривлением жидких поверхностей раздела. Такие поверхностные явления называются капиллярными.

Поверхностные явления в твердых телах происходят пре­жде всего на внешней поверхности тела. К таким явлениям относятся смачивание, адгезия (прилипание), трение, корро­зия. Наряду с этим, поверхностные явления происходят и на внутренних поверхностях, образующихся вследствие дефек­тов кристаллической решетки, зернистой структуры вещества.

Форма реализации поверхностных явлений не зависит от размера поверхности. Рассмотрим закономерности поверхно­стных явлений, которые являются общими для микро- и мак­роповерхностей.

О бъединенное уравнение 1-го и 2-го начал термодинамики позволяет классифицировать поверхностные явления. Запи­шем это уравнение в форме:

где - энергия Гиббса, - энтропия, - температура, - объем, - давление, - поверхностное натяжение, - поверхность, - химический потенциал, - число молей, - электрический потенциал, - заряд.

Уравнение выражает приращение энергии Гиббса через алгебраическую сумму приращений других видов энергий. Превращение поверхностной энергии в другой вид энергии отвечает определенным поверхностным явлениям.

Стрелкой 1 указан переход поверхностной энергии в энер­гию Гиббса. Такой переход имеет место при адсорбции, а также лежит в основе изменения реакционной способности с изменением дисперсности. Стрелка 2 обозначает переход по­верхностной энергии в теплоту, который происходит при изо­термической перегонке и адсорбции и выражается теплотой конденсации, смачивания или адсорбции. Переход поверхно­стной энергии в механическую указан стрелкой 3. Такой пере­ход наблюдается при адгезии, капиллярности, адсорбции. Стрелка 4 указывает на переход поверхностной энергии в хи­мическую, что соответствует таким поверхностным явлениям, как адсорбция, коррозия. Наконец, переход поверхностной энергии в электрическую указан стрелкой 5. Такой переход приводит к образованию электрического заряда поверхности и двойного электрического слоя и соответствует группе электро­кинетических явлений: электрофорезу, электросмосу, потен­циалам течения и оседания.