Міністерство вищої освіти РФ
Ульяновський Державний ТехнічнийУніверситет
Кафедра В«ХіміяВ»
Реферат на тему:
В«Явище когезії та адгезіїВ»
Виконала ст-ка гр.ІЗОд-31
Муракаева Е.Н.
Перевірив: Пісьменко В. Т.
Ульяновськ 2005
Зміст
Введення
Глава1. Когезионной і поверхневі сили
Глава 2.Адгезія і робота адгезії
Глава 3.Механізм процесів адгезії
Глава 4.Связь роботи адгезії з крайовим кутом
Висновок
Список використаної літератури
Глава 1. Когезионной і поверхневі сили.
Поверхневий натяг різнихконденсованих тіл па кордоні з газом безпосередньо пов'язано з міжатомних іміжмолекулярним взаємодією в конденсованої фазі. Взаємодія(Зчеплення) молекул, атомів, іонів всередині однієї фази (гомогенної частини системи)називають когезией .. Когезія обумовлена ​​тими ж силами тяжіннярізної природи і визначає існування речовин в конденсованомустані. Когезионной сили і іноді називають силами атракції (тяжіння),
Розглянемо кількісні характеристикикогезионной взаємодії. Робота когезії визначається витратою енергії паоборотний ізотермічний розрив тіла по перерізу, рівному одиниціплощі. Так як при розриві утворюється поверхня в дві одиниці площі, торобота когезії дорівнює подвоєному значенню поверхневого натягу на межі згазом:
W до =2Пѓ (1.1)
Стосовно до ідеального твердого тіла(Відсутність дефектів структури) величину W до часто називаютьміцністю на розрив (оборотний), або когезионной міцністю. Реаль-ні тілачерез наявність дефектів структури мають значно меншу {іноді в сто ітисячу разів) міцність.
Когезія відображає міжмолекулярної взаємодіївсередині гомогенної фази, тому її можуть характеризувати також такі параметри,як енергія кристалічної решітки, внутрішній тиск, енергіяпароутворення, температура кипіння, леткість (визначувана разновеснимтиском пари над тілом) і ін Ці ж параметри і кількісно характеризуютьі поверхневий натяг тіл на кордоні з газом.
Внутрішній тиск рідин можна оцінити здопомогою рівняння Ван-дер-Ваальса . Молекули в рідинах знаходятьсязначно ближче один до одного, ніж в газах, і ван-дер-ваальсови силиміжмолекулярної взаємодії в них є переважаючими, що івизначає рідке агрегатний стан.
У рівняння Ван-дер-Ваальса для реальних газів
(Р + а/V 2 ) (V-b) = RT(1.2)
де р-зовнішній тиск; V - молярний обсяг газу; а- постійна, що характеризує міжмолекулярної взаємодії, b - постійна, що відбиваєвласний об'єм моля молекул, входить внутрішній тиск, oпределяемое співвідношенням:
р вн = а/V 2 (1.3)
Так як молярний обсяг рідин при нормальнихумовах в тисячі разів менше мольного обсягу газів, то співвідношення а/V 2 для рідин в мільйонразів більше, ніж для газів. Це означає, що внутрішній тиск р вн до рідинах дуже велике, і тому можна знехтувати зовнішнім тиском врівнянні Ван-дер-Ваа-льса. Тоді рівняння стану для рідин приймевид:
A (Vb)/V 2 = RT або р вн = RT/(V- b) (1.4)
Точну інформацію про когезії та поверхневому натягу можна отриматиз термодинамічних характеристик тіл, пов'язаних з енергією пароутворення.В процесі випаровування речовини відбувається повний розрив міжмолекулярних зв'язків,тому робота когезії визначається ентальпією пароутворення:
DH n = DG n + TDS n (1.5)
де DG n - зміна енергії Гіббса припаротворенні; DS n -зміна ентропії при паротворенні.
Ентальпія паротворення твердих тілдорівнює енергії кристалічної решітки.
В умовах рівноваги між конденсованої іпарової фазами при p = const і Т = const DG n = 0 і тоді
DН п = ТDS п (1.6)
Звідси випливає, що чим більше ентальпіяпароутворення, тобто більше робота когезії, а значить і поверхневий натяг,тим більше його ентропія. Так як
DS п = DS про -Rln (p/p атм )(1.7)
де DS про - зміна ентропії пароутворення при температурі кипіння: р атм - тиск пари, рівнеатмосферному тиску.
Чим більше робота когезії (більше поверхневий натяг), тимменше тиск насиченої пари над речовиною при даній температурі (меншелетючість).
Величина DS 0 , віднесена до 1 мольречовини, має приблизно однакове значення для багатьохнеасоційованих рідин (правило Трутона), рівне 85 - 90 кДж// (моль-К).Таким чином, когееію таких рідин (і поверхневий натяг) можнаоцінювати і порівнювати по температурі кипіння та ентальпії (теплоти)пароутворення при температурі кипіння.
Коли ми говоримо про надлишкову поверхневоїенергії на межі розділу фаз, про нескомпенсованих силах поверхневихмолекул і атомів і іншому їх фізичному стані (поверхневий натяг) попорівняно зі станом молекул і атомів в об'ємі фаз (когезія), то в першучергу підкреслюємо особливість термодинамічного стану речовин вповерхневих шарах. Ця особливість в кожному окремому випадку проявляється вненасиченості певних фізичних сил і хімічних зв'язків, характерних дляконденсованих фаз, а для твердих тіл поверхневі властивості залежать також івід типу кристалічних граток. Природно, властивості поверхні безпосередньовідображають природу іонів, атомів і молекул, що знаходяться на ній.
Для рідин і більшості твердих тілкогезионной сили виражаються в межмолекулярном взаємодії, обумовленомуван-дер-ваальсовимі і водневими зв'язками. Воно відрізняється від хімічноговзаємодії відсутністю специфічності і насичуваності, невеликими енергіями,проявом на значно більших відстанях. Розрив таких зв'язків призводить доформуванню поверхні, що володіє відповідно перерахованимиособливостями, тобто здатністю утворювати ван-дер-ваальсови і водневізв'язки з молекулами, що потрапляють на цю поверхню;
При руйнуванні твердих тіл. мають атомнукристалічну решітку (кристали вуглецю, германію, кремнію та ін)розриваються ковалентні зв'язки. Реакційна здатність атомів па поверхнітаких тіл надзвичайно велика. В умовах вакууму вони здатні утворюватиміж собою подвійні зв'язки, а на повітрі найчастіше реагують з киснем, утворюючина поверхні оксидні плівки,
У іонних кристалів розподіл електричногозаряду на поверхні значно відрізняється від його розподілу в об'ємі. ВВнаслідок реакційна здатність поверхні підвищена до іонівпротилежного заряду.
З наведених коротких відомостей слідбезпосередній взаємозв'язок поверхневих властивостей тіл з їх об'ємними властивостями.Різні кристалічні структури різко відрізняються за властивостями, в тому числі іпо енергії когезионной зв'язків. Простежується зменшення цієї енергії в рядукристалів: ковалентні> іонні> металеві > молекулярні(Ван-дер-ваальсових). Крім того, хімічна та кристалографічна структурарізних граней одного і того ж кристалу може суттєво різнитися.Більш щільна упаковка атомів відповідає меншій поверхневої енергії Гіббсаданої грані і
відповідно меншою її реакційної здатності.
Для більшості твердих речовин хімічні зв'язкиоказ-вають змішаними. Наприклад , оксиди металів в залежності відприроди металу, його ступеня окислення можуть мати різні частки іонної іковалентного зв'язків. Звідси і неоднозначність реакційної здатностіповерхні.
Склад і структура твердих поверхонь залежатьвід умов їх утворення та подальшої обробки. Наприклад, по-поверхніоксидів в момент утворення проявляють більш високу хімічну активність,ніж після витримування їх на повітрі і тим більше при високих температурах.Значний вплив на властивості поверхні оксидів надає попереднєвзаємодія з парами води, наприклад, на поверхні алюмосилікатів...
