Значення, передумови та методи перевірки міжфазного натягу
У широкому сенсі міжфазний натяг визначається як сила, яку необхідно докласти, щоб збільшити розмір поверхні розділу між двома сусідніми фазами, які не повністю змішані. У більш вузькому сенсі цей термін стосується меж фаз рідина/рідина та рідина/тверде тіло, тоді як для межі розділу рідина/газ ми маємо на увазі поверхневий натяг, а для межі розділу тверде/газ ми маємо на увазі вільну енергію поверхні твердого тіла.
тло
Як міра роботи на одиницю площі або сили на змочену довжину, міжфазний натяг має одиниці Н/м або мН/м і позначається символами σ або .
На межі розділу фаз сума взаємодій з молекулами в одній фазі більша, ніж сума взаємодій з молекулами в іншій фазі. Таким чином, молекули на межі розділу мають менше привабливих партнерів по взаємодії, ніж у масовій фазі. Отже, фази утворюють найменшу можливу межу розділу без дії зовнішніх сил. Потрібно щось зробити, щоб збільшити розмір інтерфейсу.
Міжфазний натяг, викликаний спрямованою адсорбцією поверхнево-активних речовин на межі розділу двох незмішуваних рідин, значно нижчий, ніж поверхневий натяг двох рідин. Системи, що демонструють міжфазний натяг, зазвичай складаються з води, олії, поверхнево-активних речовин або сумішей поверхнево-активних речовин і солей. Зазвичай значення міжфазного натягу 10-2~10-1мН/м називають низьким міжфазним натягом. Значення міжфазного натягу нижче 10-3мН/м називається наднизьким міжфазним натягом.
Масова фаза та молекулярне оточення на межах розділу
Як і у випадку з поверхневим натягом, існує різниця між статичним міжфазним натягом (виміряним у стані рівноваги на механічно незмінній поверхні розділу) та динамічним міжфазним натягом (виміряним, коли поверхня розділу змінюється).
значення
Міжфазний натяг відіграє важливу роль у багатьох процесах і явищах, де різні фази вступають у контакт одна з одною:
Емульсії та емульгування: Міжфазний натяг впливає на емульгування та тенденцію до поділу фаз.
Витіснення нафти (наприклад, видобуток третинної сирої нафти): Органічна фаза може бути витіснена після витіснення нафти водою, якщо поверхнево-активні речовини зменшують міжфазний натяг.
Перевірка якості гідрофобних рідин: Старіння гідрофобних рідин часто тісно пов’язане зі зменшенням міжфазного натягу з водою. Вимірювання міжфазного натягу є важливим тестом якості в цьому випадку, наприклад, трансформаторних масел.
У випадку міжфазних меж фаз міжфазний натяг впливає на тривалу стабільність міжфазних контактів, наприклад під час процесів склеювання та нанесення покриттів.
Метод вимірювання
Інтерфейс рідина-рідина:
Метод кільця за Дю Нуї: у цьому методі вимірюється сила, що діє на зволожене кільце через натяг тонкого шару рідини, що витягується, коли кільце переміщується з однієї фази в іншу.
Метод пластини за Вільгельмі: у цьому методі вимірюються сили, що діють на змочувану пластину, вертикально занурену в нижню фазу.
Стрижневий метод: той самий, що й пластинчастий метод, але для вимірювання менших об’ємів рідини використовується циліндричний стрижень із меншою зволоженою довжиною.
Метод об’єму краплі: вимірює об’єм краплі рідини, коли вона відривається від іншої рідини у вертикальній капілярній трубці.
Метод обертової краплі: Горизонтальний капіляр, заповнений основною фазою та крапельною фазою, обертається. Діаметр краплі, подовженої відцентровою силою, пов'язаний з міжфазним натягом.
Метод кулонної краплі: у масовій рідкій фазі форма краплі на голці визначається такими факторами, як міжфазний натяг. Міжфазний натяг можна визначити за зображенням краплі за допомогою аналізу форми краплі.
Інтерфейс рідина-тверде тіло:
Вимірювання контактного кута: на додаток до вільної енергії поверхні, межфазний натяг твердого тіла з конкретною рідиною також можна обчислити за контактними кутами різних рідин із твердим тілом.
Автоматичний вимірювач міжфазного натягу серії FT-ZL
Якщо ви зацікавлені, будь ласка, зв'яжіться з нами
