Význam, pozadie a testovacie metódy medzifázového napätia
V širšom zmysle je medzifázové napätie definované ako sila, ktorá musí byť vynaložená na zväčšenie veľkosti rozhrania medzi dvoma susednými fázami, ktoré nie sú úplne zmiešané. V užšom zmysle sa tento pojem vzťahuje na rozhrania kvapalina/kvapalina a kvapalina/pevná fáza, zatiaľ čo pre rozhrania kvapalina/plyn hovoríme o povrchovom napätí a pre rozhrania tuhá látka/plyn sa odvolávame na voľnú energiu povrchu pevnej látky.
pozadia
Ako miera práce na jednotku plochy alebo sily na zmáčanú dĺžku má medzipovrchové napätie jednotky N/m alebo mN/m a je reprezentované symbolmi σ alebo .
Na fázovom rozhraní je súčet interakcií s molekulami v rovnakej fáze väčší ako súčet interakcií s molekulami v druhej fáze. Preto molekuly na rozhraní majú menej atraktívnych interakčných partnerov ako v objemovej fáze. Preto fázy tvoria najmenšie možné rozhranie bez pôsobenia vonkajších síl. Je potrebné niečo urobiť, aby sa zväčšila veľkosť rozhrania.
Medzipovrchové napätie spôsobené smerovou adsorpciou povrchovo aktívnych látok na rozhraní dvoch nemiešateľných kvapalín je výrazne nižšie ako povrchové napätie oboch kvapalín. Systémy vykazujúce medzifázové napätie zvyčajne pozostávajú z vody, oleja, povrchovo aktívnych látok alebo zmesí povrchovo aktívnych látok a solí. Hodnota medzifázového napätia 10-2~10-1 mN/m sa zvyčajne nazýva nízke medzifázové napätie. Hodnota medzifázového napätia pod 10-3 mN/m sa nazýva ultranízke medzifázové napätie.
Hromadná fáza a molekulárne prostredie na rozhraniach
Rovnako ako pri povrchovom napätí, aj tu sa rozlišuje medzi statickým medzipovrchovým napätím (merané v rovnováhe na mechanicky nezmenenom rozhraní) a dynamickým medzipovrchovým napätím (merané pri zmene rozhrania).
význam
Medzipovrchové napätie hrá dôležitú úlohu v mnohých procesoch a javoch, kde rôzne fázy prichádzajú do vzájomného kontaktu:
Emulzie a emulgácia: Medzipovrchové napätie ovplyvňuje emulgáciu a tendenciu k separácii fáz.
Výtlak ropy (napr. terciárna produkcia ropy): Organická fáza môže byť vytesnená po vytesnení oleja vodou, ak povrchovo aktívne látky znížia medzifázové napätie.
Testovanie kvality hydrofóbnych kvapalín: Starnutie hydrofóbnych kvapalín často úzko súvisí so znížením medzifázového napätia s vodou. Meranie medzipovrchového napätia je v tomto prípade dôležitým testom kvality, napríklad transformátorových olejov.
V prípade fázových rozhraní tuhá látka-kvapalina ovplyvňuje medzifázové napätie dlhodobú stabilitu medzipovrchových kontaktov, napríklad počas procesov lepenia a poťahovania.
Metóda merania
Rozhranie kvapalina-kvapalina:
Krúžková metóda podľa Du Noüya: Pri tejto metóde sa meria sila pôsobiaca na navlhčený krúžok v dôsledku napätia tenkej vrstvy kvapaliny vytiahnutej pri pohybe krúžku z jednej fázy do druhej.
Dosková metóda podľa Wilhelmyho: Pri tejto metóde sa merajú sily pôsobiace na zmáčateľnú dosku vertikálne ponorenú v spodnej fáze.
Tyčová metóda: Rovnaká ako platňová metóda, ale na meranie menších objemov kvapalín sa používa valcová tyč s menšou navlhčenou dĺžkou.
Metóda objemu kvapky: meria objem kvapky kvapaliny, keď sa odtrhne od inej kvapaliny vo vertikálnej kapiláre.
Metóda spinning drop: Horizontálna kapilára naplnená objemovou fázou a kvapôčkovou fázou sa uvedie do rotácie. Priemer kvapôčky, predĺženej odstredivou silou, súvisí s medzipovrchovým napätím.
Metóda kvapky s príveskom: V objemovej kvapalnej fáze je tvar kvapky na ihle určený faktormi, ako je medzifázové napätie. Medzifázové napätie možno určiť z obrazu kvapky pomocou analýzy tvaru kvapky.
Rozhranie kvapalina-pevná látka:
Meranie kontaktného uhla: Okrem jeho povrchovej voľnej energie je možné vypočítať aj medzifázové napätie tuhej látky s konkrétnou kvapalinou z kontaktných uhlov rôznych kvapalín s tuhou látkou.
Automatický tester medzifázového napätia série FT-ZL
Ak máte záujem, neváhajte nás kontaktovať
