Η σημασία, το υπόβαθρο και οι μέθοδοι δοκιμής της διεπιφανειακής τάσης
Με μια ευρεία έννοια, η διεπιφανειακή τάση ορίζεται ως η δύναμη που πρέπει να καταναλωθεί για να αυξηθεί το μέγεθος της διεπαφής μεταξύ δύο γειτονικών φάσεων που δεν είναι πλήρως αναμεμιγμένες. Με στενότερη έννοια, ο όρος αναφέρεται στα όρια φάσης υγρού/υγρού και υγρού/στερεού, ενώ για τις διεπιφάνειες υγρού/αερίου αναφερόμαστε στην επιφανειακή τάση και για τις διεπαφές στερεού/αερίου αναφερόμαστε στην ελεύθερη ενέργεια της στερεής επιφάνειας.
φόντο
Ως μέτρο του έργου ανά μονάδα επιφάνειας ή δύναμης ανά διαβρεχόμενο μήκος, η διεπιφανειακή τάση έχει μονάδες N/m ή mN/m και αντιπροσωπεύεται από τα σύμβολα σ ή .
Σε ένα όριο φάσης, το άθροισμα των αλληλεπιδράσεων με τα μόρια της ίδιας φάσης είναι μεγαλύτερο από το άθροισμα των αλληλεπιδράσεων με τα μόρια στην άλλη φάση. Επομένως, τα μόρια στη διεπιφάνεια έχουν λιγότερους ελκυστικούς εταίρους αλληλεπίδρασης από ό,τι στη φάση του όγκου. Επομένως, οι φάσεις σχηματίζουν τη μικρότερη δυνατή διεπαφή χωρίς τη δράση εξωτερικών δυνάμεων. Κάτι πρέπει να γίνει για να αυξηθεί το μέγεθος της διεπαφής.
Η διεπιφανειακή τάση που προκαλείται από την κατευθυντική προσρόφηση επιφανειοδραστικών στη διεπιφάνεια δύο μη αναμίξιμων υγρών είναι σημαντικά χαμηλότερη από την επιφανειακή τάση των δύο υγρών. Τα συστήματα που εμφανίζουν διεπιφανειακή τάση αποτελούνται συνήθως από νερό, λάδι, επιφανειοδραστικές ουσίες ή μίγματα επιφανειοδραστικών ουσιών και άλατα. Συνήθως, η τιμή διεπιφανειακής τάσης 10-2~10-1mN/m ονομάζεται χαμηλή διεπιφανειακή τάση. Η τιμή διεπιφανειακής τάσης κάτω από 10-3mN/m ονομάζεται εξαιρετικά χαμηλή διεπιφανειακή τάση.
Μαζική φάση και μοριακό περιβάλλον σε διεπαφές
Όπως και με την επιφανειακή τάση, υπάρχει μια διάκριση μεταξύ της στατικής διεπιφανειακής τάσης (μετρούμενη σε ισορροπία σε μηχανικά αμετάβλητη διεπαφή) και της δυναμικής διεπιφανειακής τάσης (μετρούμενη όταν η διεπαφή αλλάζει).
σημασία
Η διεπιφανειακή τάση παίζει σημαντικό ρόλο σε πολλές διαδικασίες και φαινόμενα όπου διαφορετικές φάσεις έρχονται σε επαφή μεταξύ τους:
Γαλακτώματα και γαλακτωματοποίηση: Η διεπιφανειακή τάση επηρεάζει τη γαλακτωματοποίηση και την τάση για διαχωρισμό φάσεων.
Μετατόπιση πετρελαίου (π.χ. τριτογενής παραγωγή αργού πετρελαίου): Η οργανική φάση μπορεί να εκτοπιστεί μετά την εκτόπιση λαδιού με νερό εάν η διεπιφανειακή τάση μειωθεί από τασιενεργά.
Ποιοτικός έλεγχος υδρόφοβων υγρών: Η γήρανση των υδρόφοβων υγρών συχνά σχετίζεται στενά με τη μείωση της διεπιφανειακής τάσης με το νερό. Η μέτρηση της διεπιφανειακής τάσης είναι μια σημαντική ποιοτική δοκιμή σε αυτήν την περίπτωση, για παράδειγμα λιπαντικά μετασχηματιστών.
Στην περίπτωση των ορίων φάσης στερεού-υγρού, η διεπιφανειακή τάση επηρεάζει τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα των επαφών διεπιφάνειας, για παράδειγμα κατά τις διαδικασίες κόλλησης και επίστρωσης.
Μέθοδος μέτρησης
Διεπαφή υγρού-υγρού:
Μέθοδος δακτυλίου σύμφωνα με τον Du Noüy: Σε αυτή τη μέθοδο μετράται η δύναμη που ασκείται σε έναν βρεγμένο δακτύλιο λόγω της τάσης ενός λεπτού στρώματος υγρού που εξάγεται όταν ο δακτύλιος μετακινείται από τη μια φάση στην άλλη.
Μέθοδος πλάκας σύμφωνα με τον Wilhelmy: Σε αυτή τη μέθοδο μετρώνται οι δυνάμεις που δρουν σε μια βρέξιμη πλάκα που βυθίζεται κατακόρυφα στην κάτω φάση.
Μέθοδος ράβδου: Ίδια με τη μέθοδο πλάκας, αλλά χρησιμοποιεί μια κυλινδρική ράβδο με μικρότερο βρεγμένο μήκος για τη μέτρηση μικρότερων όγκων υγρού.
Μέθοδος όγκου πτώσης: μετρά τον όγκο μιας σταγόνας υγρού όταν διασπάται από άλλο υγρό σε έναν κατακόρυφο τριχοειδές σωλήνα.
Μέθοδος περιστρεφόμενης πτώσης: Ένα οριζόντιο τριχοειδές γεμάτο με ογκώδη φάση και φάση σταγονιδίων τίθεται σε περιστροφή. Η διάμετρος του σταγονιδίου, που επιμηκύνεται από τη φυγόκεντρη δύναμη, σχετίζεται με τη διεπιφανειακή τάση.
Μέθοδος πτώσης κρεμαστό: Σε μια υγρή φάση όγκου, το σχήμα της σταγόνας στη βελόνα καθορίζεται από παράγοντες όπως η διεπιφανειακή τάση. Η διεπιφανειακή τάση μπορεί να προσδιοριστεί από την εικόνα πτώσης χρησιμοποιώντας ανάλυση σχήματος σταγόνας.
Διεπαφή υγρού-στερεού:
Μέτρηση γωνίας επαφής: Εκτός από την ελεύθερη επιφανειακή του ενέργεια, η διεπιφανειακή τάση ενός στερεού με ένα συγκεκριμένο υγρό μπορεί επίσης να υπολογιστεί από τις γωνίες επαφής διαφόρων υγρών με το στερεό.
Σειρά FT-ZL Automatic Interfacial Tension Tester
Εάν ενδιαφέρεστε, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας
