Предисловие редактора перевода
Окружающий нас мир-многофазная система, в которой особый интерес вызывают границы раздела фаз. В последнее время пристальное внимание ученых сосредоточено на форсированном развитии научных исследований этой граничной области. Оказалось, что свойства веществ в ней обладают' многими интересными и важными особенностями, отличающими их от свойств в прилегающих объемных фазах. Более того, именно границы между фазами ответственны за протекание таких важнейших в теоретическом и практическом плане процессов, как адсорбция, катализ, флотация и т. д. Наконец, некоторые процессы, происходящие в объеме, инициируются с поверхности, и эта первая стадия во многом определяет их протекание.
В области химии поверхностных явлений на русском языке изданы две большие монографии-Н. Адама* и А. Адамсона**; из более специальных изданий можно назвать, например, книгу М. Робертса и Ч. Макки***, относящуюся к поверхности раздела металл-газ. Первая из них является классическим трудом, несколько раз переиздававшимся за рубежом. Она написана известным специалистом в области исследования мономолекулярных пленок на поверхности жидкостей. Однако именно это наложило на нее определенный отпечаток: на фоне блестяще написанных глав, касающихся поведения поверхности жидкости, описание других поверхностей раздела носит более компилятивный, а иногда и фрагментарный характер. К тому же эта книга к настоящему времени значительно устарела. Книга Адамсона, также выдержавшая три издания на английском языке, универсальна по всестороннему охвату поверхностных явлений. В ней хорошо изложено современное состояние в этой области, в частности применяемые методы исследования и успехи, достигнутые в изучении свойств межфазных границ.
Предлагаемая читателю книга Джейкока и Парфита, известных ис-
Н. К. Адам. Физика и химия поверхностей. Пер. с англ.- М.- Л.: Гостех-издат, 1947.
А- Адамсон, Физическая химия поверхностей. Пер. с англ.-М.: Мир,
М, Роберте, Ч. Макки. Химия поверхности раздела металл-газ. Пер. с англ.-М.: Мир, 1981.
Содержание
Предисловие редактора nepeeotfa........;....... 5
Предисловие........................ 9
Глава 1, Введение в теорию. Силы, возникающие при формировании поверхностей раздела.................. 11
1.1. Введение и основные определения............ 11
1.2. Силы взаимодействия между молекулами в объемной фазе . . 14
1.3. Силы взаимодействия между молекулами на поверхности раздела 15
1.4. Силы притяжения на поверхности раздела......... П
1.5. Измерение сил притяжения яа поверхности раздела..... 20
Литература....................... 21
Глава 2. Термодинамическое описание границы раздела фаз..... 23
2.1. Введение...................... 23
2.2. Определение границы раздела.............. 23
23. Межфазное натяжение на плоской поверхности....... 24
2.4. Свободная энергия межфазной поверхности раздела..... 25
2.4.1. Классический подход Гаркинса и других....... 25
2.4.2. Методы Гугенгейма и Хилла............ 27
2.4.3, Анализ открытых систем классическими методами .... 28
2.4.4, Применение методов Гугенгейма и Хилла к открытым системам.................... 28
2.5. Уравнение Гиббса-Дюгема для промежуточных фаз..... 29
2.6. Адсорбционная изотерма Гиббса............. 30
2.7. Выбор разделяющей поверхности............ 31
2.8. Соотношение между величинами поверхностных избытков, выраженных разными способами.............. 34
2.9. Заключение..................... 35
Литература....................... 36
Общая....................... 36
Дополнительная ................... 36
Глава 3. Исследование поверхностей жидкой фазы......... 37
3.1. Введение...................... 37
3.2. Уравнение Кельвина................. 37
3.3. Уравнение Лапласа.................. 39
3.4. Цилиндрические мениски и измерение поверхностного натяжения до
3.5. Аксиально-симметричные мениски и измерение поверхностного натяжения.................... ,,
3.5.1. Капиллярное поднятие.............. ф.
3.5.2. Методы сидящего пузырька и сидящей капли ..... *о
3.5.3. Метод висящей капли............... 40
3.5.4. Методы, основанные на измерении максимального усилия отрыва.................... 50
3.5.5. Методы отрыва кольца и капли.......... 53
3.5.6. Метод максимального давления в пузырьке...... 58
3.5.7. Сравнение методов измерения поверхностного натяжения 61
3.6. Измерение межфазного натяжения............ g^
3.7. Межфазная энергия и межфазное натяжение простых жидкостей 62
3.8. Межфазные потенциалы................ 66
3.8.1. Потенциалы Гальвани и Вольта.......... 66
3.8.2. Экспериментальное измерение разности потенциалов Вольта 70
3.8.3. Интерпретация измерений разности потенциалов Вольта 73
3.9. Межфазная вязкость................. 79
3.9.1. Измерение межфазной вязкости........... 82
3.9.2. Капиллярные волны и их затухание......... 85
3.10. Растекание и адгезия в жидких системах........ 87
3.11. Адсорбционные явления................ 91
3.11.1. Растворимые пленки и монослои Гиббса...... 91
3.11.2. Неэлектролиты на границе раздела жидкость-жидкость 101
3.11.3. Поверхность бинарных жидких смесей........ 103
3.11.4. Нерастворимые поверхностные пленки........ 106
Литература....................... 119
Общая....................... Н9
Специальная.................... 120
Дополнительная ................... 122
Глава 4. Описание поверхностей твердых тел........... 123
4.1. Введение...................... 123
•• 4.2. Поверхностная энергия твердых тел............ 124
4.2.1. Поверхностное натяжение и поверхностная свободная энер-
гия...................... 124
4.2.2. Расчет значений поверхностной энергии........ 127
4.3. Несовершенства и неоднородности............ 131
4.3.1. Дефекты решетки...............• 1-*2
4.3.2. Нестехиометричность............... 1^4
4.3.3. Примесные ионы................. l^6
4.3.4. Дислокации..................• 1^'
4.3.5. Рост кристалла................. *•*
4.3.6. Поверхностная шероховатость.........• • ^
4.3.7. Неоднородность............- • - - • *
4.4. Поверхностная подвижность............• •
4.5. Поверхностные группы..............• • „
4.6. Адсорбция газов и паров............... -.
4.6.1. Физическая и химическая адсорбции.........
4.6.2. Соотношение между адсорбционным потенциалом и теплотой адсорбции.................. 151
4.6.3. Время пребывания молекулы на поверхности..... 154
4.6.4. Изменения адсорбционного потенциала на реальной поверхности ..................... 157
4.6.4.1. Карты адсорбционного потенциала (твердые инертные газы)................. 159
4.6.4.2. Карты адсорбционного потенциала (ионные твердые тела)................... 163
4.6.4.3. Подвижная, локализованная и псевдолокализованная адсорбция................ 169
4.6.5. Модели монослоя................ 171
4.6.6. Определение неоднородности поверхности....... 177
4.6.7. Модели полислоя................ 182
4.6.8. Определение удельной поверхности.......... 191
4.6.9. Пористость................... 204
Литература....................... 211
Дополнительная................... 216
Глава 5. Граница раздела твердое тело-жидкость......... 218
5.1. Введение...................... 218
5.2. Смачивание..................... 218
5.2.1. Теплота смачивания............... 226
5.3. Адсорбция из раствора на границе раздела твердое тело-жидкость ....................... 233
5.3.1. Адсорбция из бинарных жидких смесей.......234
5.3.2. Адсорбция из разбавленных растворов........241
5.3.2.1. Адсорбция неэлектролитов.......... 241
5.3.2.2. Адсорбция электролитов........... 245
5.3.3. Термодинамические данные, получаемые из теллот погружения ..................... 247
5.4. Практические применения............... 250
5.4.1. Капиллярность................. 250
5.4.2. Смачивание тканей и порошков.......... 251
5.4.3. Моющее действие................ 253
5.4.4. Флотация................... 253
Литература....................... 255
Дополнительная................... 257
Вместо заключения..................... 257
Приложение........................ 258
Предметный указатель.................... 262
