Page 77 - 130

78

поверхню твердого тіла.
Поверхні твердого тіла, які змочуються рідиною, називаються
ліофільними. Поверхні твердого тіла, які не змочуються рідиною, – ліофобними.
У випадку, якщо рідиною є вода чи водні розчини, поверхні твердого тіла
називаються відповідно гідрофільними чи гідрофобними. У випадку
неполярних органічних рідин будемо мати олеофільні (ліпофільні) чи олеофобні
(ліпофобні) тверді тіла.
Поверхню твердого тіла можна модифікувати, тобто з ліофільної зробити
ліофобну, і навпаки, за допомогою поверхнево-активних речовин. Детально цей
процес розглядається в розділі “Поверхнево-активні речовини”.
Оскільки поверхнева енергія на межі тверде тіло – газ більша, ніж на
межі тверде тіло – рідина, то при змочуванні виділяється тепло ( ), що
дорівнює різниці поверхневих енергій
  G  G ,
1 2

де G – поверхнева енергія на межі тверде тіло – газ,
1
G – поверхнева енергія на межі тверде тіло – рідина.
2
Ця теплота називається теплотою змочування. Якщо поверхню твердого
тіла, уже змочену x молями якоїсь рідини, ввести в повний контакт з рідиною,
то відбувається подальша зміна вільної енергії поверхні 
x
  RT ln P P ,
x s x
де P – тиск насиченої пари рідини,
s
P – пружність пари над твердим тілом, що містить x моль рідини.
x
Користуючись рівнянням Гіббса-Гельмгольца, можна розрахувати
диференціальну мольну теплоту змочування

x  A x  2   Pln x  2   Pln s 
 д   x T    RT    RT  .
 T  x  T  x  T 

Зі збільшенням x теплота змочування  зменшується. Найбільше
x
значення вона має при x 0.
При P  P теплота змочування дорівнює нулю. Тому вона відповідає
s x
максимальній кількості рідини, яка здатна взаємодіяти з поверхнею твердого
тіла, виділяючи при цьому тепло. Отже, таким способом можна знайти
граничну кількість рідини, яка насичує поверхню.
Перший член правої частини рівняння є теплотою конденсації пари на
поверхні в рідину, “зв’язану” полем поверхневих сил (Q ). Другий член правої
x
частини рівняння являє собою теплоту конденсації пари у “вільну” рідину (L ).
Отже,
x
 д  Q  L .
x