Когезия и адгезия.

Явления смачивания и растекания тесно связаны с действиями сил когезии и адгезии.

Когезией называют сцепление однородных молекул, ионов и атомов, которое включает все виды межмолекулярного и межатомного притяжения, внутри одной фазы.

Когезия определяет существование веществ в конденсированном состоянии (твердом или жидком).

Адгезия (прилипание) – это молекулярное притяжение между поверхностями двух соприкасающихся разнородных твердых или жидких фаз. Адгезия является причиной склеивания двух разных веществ за счет действия физических сил или химических межмолекулярных сил.

Количественно когезию и адгезию характеризуют величиной работы когезии W_к, и работы адгезии W_a.

Работа когезии раавна энергии, которую нужно затратить на разрыв сил сцепления между молекулами данной фазы. Численно работа когезии равна удвоеннному значению поверхностного натяжения:

W_к = 2s

где s - поверхностное натяжение разрываемого вещества на границе с воздухом.

Работа адгезии – это работа, которую нужно затратить на отрыв молекул одной фазы от молекул другой фазы.

По величине работы адгезии судят о прочности склеивания, прилипания. Для пояснения работы адгезии рассмотрим систему несмешивающихся жидкостей (столб) из А и Б. Разделим этот столб по поверхности раздела на А –Б. При этом создаются две новые поверхности раздела: А- воздух, Б –воздух, на что затрачивается работа, равная сумме поверхностных натяжений s_А и s_Б. Но так как при этом исчезла поверхность раздела А-Б, то выделилось количество энергии, равное s_АБ. В результате работа адгезии выразится уравнением ДЮПРЕ:

W = s_А +s_Б -s_АБ

Из уравнения очевидно, что работа адгезии тем больще, чем больше поверхностное натяжение на границе раздела каждой из фаз на границе с воздухом. Явления когезии и адгезии играют важную роль во многих технологических процессах, например, при производстве лекарств. На явлении адгезии основано действие клеев и связующих веществ.

ВЫВОДЫ

1. Все вещества могут находиться в коллоидном состоянии

2. Необходимым и достаточным условием принадлежности системы к коллоидной является гетерогенность и дисперсность.

Высокая дисперсность придает этим веществам новые качественные признаки: повышенную реакционную способность и растворимость, интенсивность окраски, способность рассеивать свет. Резкое изменение свойств вещества с повышением дисперсности связано с быстрым увеличением суммарной поверхности раздела между частицами и средой.

3. Межфазная поверхность раздела - это особая область и свойства ее отличаются от свойств вещества в объеме фазы. Основное различие состоит в том, что молекулы поверхностного слоя обладают избытком энергии Гиббса в сравнении с молекулами объемной фазы. Увеличение дисперсности обуславливает рост свободной поверхностной энергии Гиббса.

4. Большой запас поверхностной энергии Гиббса делает коллоидные системы термодинамически неустойчивыми.

5. Согласно второму началу термодинамики, энергия Гиббса системы самопроизвольно стремится к минимуму, в этих системах будут легко протекать самопроизвольные процессы, приводящие к снижению запаса поверхностной энергии. Это достигается в результате двух самопроизвольных процессов:

· за счет уменьшения поверхности раздела фаз S ----min (коагуляция, коалесценция