ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общая характеристика поверхностей раздела фаз из "Химия промывочных и тампонажных жидкостей" Увеличение площади поверхности раздела в гетерогенных системах также ведет к увеличению доли поверхностной энергии. Это видно пз следующих рассуждений. Предположим, что общий запас -)нергии какой-то частицы равен некоторой величине ё. Эта величина состоит из двух слагаемых — энергии массы (или объема) /Г,,, и поверхностной энергии з, т. е. [c.38] Анализ последнего уравнения показывает, что если объем частиц V большой, то второй член очень мал и им можно пренебречь. И, наоборот, если при высокой степени дисперсности объем частиц V очень мал, энергия частиц будет в основном связана с энергией поверхности. Иными словами, в грубодисперсных системах преобладает объемная энергия, связанная с массой, а в высокодисперсных системах — поверхностная энергия. Дальнейшее дробление дисперсной фазы вплоть до молекул или ионов приводит к исчезновению поверхности раздела фаз. Прп этом второй член уравнения будет равен ну-лю. Поэтому высокодисперсные системы обладают большой свободной поверхностной энергией а5. Так даже при малой концентрации, например 1 %, суммарная площадь поверхности раздела 5 в 1 л беггтонитовои суспензии измеряется тысячами квадратных метров. [c.39] Для того чтобы в промывочной жидкости иоверхность раздела имела значительную площадь, необходимо обеспечить высокую степень раздробленности дисперсной фазы. Добиться этого можно двумя путями дроблением кусков вещества до требуемой дисперсности или объединением молекул и ионов в агрегаты соответствующих размеров. [c.39] Для получения высокодисперсной промывочной жидкости таким способом необходимо, чтобы раствор был пересыщенным по выделяемой фазе, и в нем надо создать условия, обеспечивающие одновременное возникновение огромного числа зародышей дисперсной фазы. При этом скорость образования зародышей должна быть намного больше скорости роста кристаллов. Практически это достигается путем введения химических реагентов (КМЦ, крахмала, КССБ и др.) при сильном перемешивании. Происходит не только достижение требуемой дисперсности, но и закрепление этого состояния, стабилизация системы. [c.41] Так же, как и в любых дисперсных системах, химические процессы в промывочных жидкостях характеризуются не только составом отдельных фаз, но и главным образом составом поверхност-ны слоев, определяемым, нанример, по методу Гиббса избыточным количеством вещества компонентов. [c.42] Избыточная концентрация, илп плотность нзбытка массы /-го компонента А в поверхностном слое (моль/см ), называется адсорбцией. Она равна заштрихованной площади (см. рис. 11.4) н определяется по формуле Г = nf/5. [c.43] Для одного поглощаемого вещества Г = п/5, а так как 5 в этом уравнении измерить трудно, используют выражение А = п1п1, где т—масса поглотителя. Выразив площадь удельной поверхности формулой Зо = 8/т, получим А = ГЗо. [c.43] Более общим термином, характеризующим самопроизвольное сгущение какого-то компонента на поверхности раздела двух фаз, является сорбция. При этом поглощающее вещество называется сорбентом, поглощаемое — сорбтивом. [c.43] В зависимости от того, насколько глубоко проникают частицы сорбтива в сорбент, различают адсорбцию (вещество поглощается в поверхностном слое) и абсорбцию (вещество поглощается всем объемом тела). Тогда по аналогии адсорбент — адсорбтив (адсор-бат), абсорбент — абсорбтив (абсорбат). [c.43] Абсорбция не имеет отношения к коллоидно-химическим (поверхностным) процессам. Но следует помнить, что она наблюдается в опытах по изучению поглощения веи1еств. Иногда бывает трудно различить оба процесса (например, при объемной фиксации катионов и их адсорбции в глинах). [c.43] Различают физическую адсорбцию, обусловленную межмолеку-лярными взаимодействиями, и хемосорбцию, обусловленную химическими реакциями, не выходящими за пределы поверхностного слоя. Между физической адсорбцией, хемосорбцпей 11 типгппюй химической реакцией очень трудно провести четкие границы. Их можно отличить по значениям удельной теплоты процессов. [c.43] Экспериментальные исследования показали, что независимо от состава поверхностных слоев адсорбционные процессы характеризуются следующими общими свойствами. [c.44] Величина адсорбции Г для данных адсорбента и адсорбтива зависит от двух термодинамических параметров — температуры Т и давления р прн газообразном адсорбтиве или температуры Т и концентрации С при адсорбции из раствора. Величина Л = Г5о будет зависеть еще от площади поверхности раздела фаз. [c.44] Позднее были получены уравнения адсорбции для различных поверхностей разделов исходя из определенных физических посылок. [c.45] В химии и технологии буровых промывочных ЖИДКОС пппррх-ности раздела твердое тело — газ встречаются редко. Учитывать адсорбционные процессы на таких поверхностях необходимо при работе с порошкообразными материалами, при использовании воздуха и газов для очистки скважин от выбуренной породы. [c.45] Вернуться к основной статье