Приглашаем посетить сайт
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ - явления, <связанные с существованием межфазных границ. В области контакта двух фазпод влиянием разности их молеку-лярно-силовых полей происходит образованиеповерхностного слоя, сопровождающееся адсорбцией, возникновениемповерхностной энергии, поверхностного натяжения, поверхностного электрич. <потенциала и др. специфич. поверхностных свойств, любое проявление к-рыхотносится к П. я. Толщина поверхностного слоя определяется радиусом действияповерхностных сил и радиусом молекулярных корреляций в каждой из фаз; вдалпот критич. точки она порядка неск. молекулярных радиусов и сильно возрастает(как и радиус корреляций) при приближении хотя бы одной из фаз к критич. <состоянию.
Поверхностные слои неоднородны в масштабемолекулярных размеров и анизотропны независимо от агрегатного состоянияфаз, отличаются от объёмных фаз физ. свойствами (плотностью, вязкостью, <поляризуемостью и т. п.), молекулярным строением и хим. составом (в многокомпонентныхсистемах). В поверхностных слоях наблюдаются специфич. хим. эффекты (смещениехим. равновесий, изменение констант скоростей хим. реакций), вплоть доизменения валентности (напр., для Sm, Сr). Особыми свойствами обладаюти родственные поверхностным слоям малые (хотя бы в одном измерении) объекты- тонкие плёнки и нити, узкие щели и поры, капли, кристаллы и полости микроскопич. <размеров. Изучение тонких плёнок и мономолекулярных слоев даёт сведенияо природе межмолекулярного взаимодействия и строения молекул.
При наличии на поверхности двумерных фазовыхпереходов, а также при пересечении поверхностей образуются межфазные линии- одномерные аналоги межфазных поверхностей, с существованием к-рых связанылинейные явления. Неоднородная линейная область является одномерным аналогомповерхностного слоя и обладает линейным натяжением, линейной свободнойэнергией и т. д. Уд. линейные термо-динамич. потенциалы отличаются от поверхностныхлишь тем, что относятся к единице длины (измеряются в Дж/м). Линейные явлениясущественны лишь для очень малых объектов (зародышей двумерных фаз, смачивающихмпирокапель и т. п.).
Закономерности П. я. описываются закономЛапласа и ур-нием Юнга (см. Смачивание), а также обобщённым ур-ниемадсорбции Гиббса:
где 
- работа образования единицы поверхности путём разрезания (см. Поверхностноенатяжение),
- уд. поверхностная энтропия (см. Поверхностная энергия),
- тензор поверхностных натяжений,
- единичный тензор,
- тензор деформации (символ ":" означает скалярное произведениетензоров),
- химические потенциалы молекул (или электрохим. потенциалы ионов),Г i - их адсорбции, суммирование производится по всемкомпонентам, для к-рых возможно равновесие между объёмной фазой и поверхностнымслоем. Для жидких поверхностей 
- поверхностное натяжение, а деформац. член отсутствует. Ур-ние адсорбцииГиббса устанавливает связь между важнейшими П. я. - адсорбцией и поверхностнойактивностью (см. Поверхностно-активные вещества).
Существенное влияние оказывают П. я. насвойства макросистем. Это связано с увеличением поверхности в таких системах, <её искривлением и взаимодействием разл. поверхностей друг с другом. Всетри фактора характерны для ультрадисперсных (микрогетерогенных) систем. <Искривление поверхности оказывает влияние на состояние объёмных фаз и порождает капиллярные явления. В гетерогенной системе только с искривлённымиповерхностями уже не действует Гиббса правило фаз в его классич. <форме: в такой системе число степеней свободы на единицу меньше числа компонентови не зависит от числа фаз (в реальных системах не существует ограниченийна число дисперсных фаз). Эффект взаимодействия поверхностей выражаетсяв перекрывании поверхностных слоев и приводит к появлению расклинивающегодавления тонких плёнок, к-рое (при положит, его знаке) способствуетустойчивости дисперсных систем (расклинивающее давление определяется какразность внеш. давления на плёнку и давления в объёмной фазе, составленнойиз компонентов плёнки при тех же, что и в плёнке, значениях темп-ры и хим. <потенциалов).
Важную группу П. я. составляют электроповерхностныеявления: поверхностная проводимость, поверхностный электрич. потенциал, <электронная эмиссия и др. Все они связаны с образованием на межфазной границе двойного электрического слоя в результате эмиссии или специфич. <адсорбции ионов, а также ориентации диполей в иоле поверхностных сил (вслучае полярных жидкостей в этом процессе могут играть существенную рольдиполь-квадрупольные взаимодействия).
К П. я. относятся когезия, адгезия, смачивание, смазочное и моющее действие, трение, пропитка пористыхтел. П. я. влияют на прочность твёрдых тел (напр. адсорбционное понижениепрочности - эффект Ребиндера). П. я. играют важную роль в фазовых процессах. <На стадии зарождения фаз П. я. создают энергетич. барьер, определяющийкинетику процесса и возможность существования метастабильных состояний, <а при контакте массивных фаз регулируют скорость тепло-и массообмена междуними. Проницаемость поверхностных слоев и плёнок, связанная с их молекулярнымстроением, обусловливает мембранные явления, особенно важные в биол. системах. <П. я. влияют на коррозию, выветривание горных пород, почвообразование, <атм. явления и др. естеств. процессы. На использовании П. я. основаны мн. <технол. процессы - хим. синтез с применением гетерогенного катализа, поверхностноеразделение веществ и флотация, механич. обработка и упрочение материалов, <фильтрация, приготовление порошков, эмульсии, пен и аэрозолей и др. Приэтом широко применяются поверхностно-активные вещества, регулирующие поверхностноенатяжение и свободную поверхностную энергию.
Лит.: Русанов А. И., Фазовые равновесияи поверхностные явления, Л., 1967; Адамеон А., Физическая химия поверхностей, <пер. с англ., М., 1979; Дерягин Б. В. Чураев Н. В., Муллер В. М., Поверхностныесилы, М. 1985; Роулинсон Дж., Уидом Б., Молекулярная теория капиллярности, <пер. с англ., М., 1986.
А. И. Русанов.