В монографии впервые систематизированы и обобщены результаты исследований дальнодействующих поверхностных сил. Рассматривается их роль в равновесии и устойчивости коллоидных систем и тонких прослоек, в явлениях адгезии, полимолекулярной адсорбции и конденсации, в процессах массопереноса в пористых телах. Излагаются теории ионно-электростатической, молекулярной, структурной, адсорбционной и электронной составляющих расклинивающего давления тон- ' ких прослоек.
Обсуждаются результаты экспериментальной проверки теории поверхностных сил на модельных и реальных системах.
Монография рассчитана на физико-химиков, физиков, хими-ков-коллоидников, биофизиков, геологов, почвоведов, грунтоведов, специалистов химической, горнорудной, пищевой и текстильной промышленности, производства полимеров и строительных материалов, а также на преподавателей, аспирантов и студентов вузов соответствующего профиля, • Табл. 7. Ил. 162. Библиогр. 751 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемая читателю книга посвящена дальнодействующим поверхностным силам, влияние которых не ограничено монослоем, а распространяется на десятки и сотни прилегающих к поверхностям слоев молекул. Переход от господствовавшей ранее концепции близкодействия к концепции дальнодействия означал одновременно переход от мира двух измерений к несравненно более богатому физико-химическими следствиями миру трех измерений. Этот переход был длительным и многоступенчатым. Начало было положено теорией Гун—Чепмана диффузных ионных атмосфер, которая совместно с теорией молекулярных сил Лондона послужила основой для развития (начиная с 1937 г.) теории устойчивости лиофобных коллоидов Дерягина—Ландау—Фервея—Овербека (ДЛФО). В дальнейшем эта теория была усовершенствована за счет введения сил иного рода и обобщена путем ее приложения к взаимодействию неодинаковых частиц (гетерокоагуляция). Теория ДЛФО лежит в основе таких крупных практических проблем, как флотация, водоочистка, адгезия частиц, управление свойствами дисперсных структур, массообмен в пористых телах и взаимодействие биологических клеток.
Данная книга является первой монографией, посвященной поверхностным силам. Это, с одной стороны, облегчает задачу возбудить интерес читателей, но, с другой — делает более трудным его полностью удовлетворить, так как исследования, изложение кото- . рых легло в основу книги, ведутся уже около 50 лет и накоплен большой материал, который необходимо было тщательно отобрать и проанализировать.
Исследования поверхностных сил и расклинивающего давления были начаты в 1935 г. одним из авторов монографии (Б. В. Деря-гиным) в организованной тогда при участии М. М. Кусакова в Коллоидно-электрохимическом институте АН СССР лаборатории тон-х слоев. Через десять лет этот институт был переименован в Ин-. ститут физической химии АН СССР, а лаборатория стала называть-
лабораторией поверхностных явлений. Расптипение ттбот по
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие......................... $
Глава I
ПОВЕРХНОСТНЫЕ СИЛЫ ВБЛИЗИ ФАЗОВЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ РАЗДЕЛА................ . 7
§ 1. Молекулярные и электрические силы в межфазных слоях . ^9
§ 2. Образование и структура двойных электрических слоев . . 13 § 3. Диффузная часть двойного электрического слоя. Уравнение
Пуассона—Больцмана.......... . . ....... 14
§ 4. Уравнение Дебая—Хюккеля. Связь между потенциалом и
зарядом поверхности.................. 16
§ 5, Плоский двойной слой. Некоторые точные решения уравнения Пуассона—Больцмана................ 17
§ в. Адсорбция ионов в плотной части двойного электрического
слоя.......................... 21
| 7. Диссоциативный механизм заряжения поверхности..... 22
8 8. Проверка различных моделей двойного электрического слоя 23
Литература......................... 24
Глава II
РАСКЛИНИВАЮЩЕЕ ДАВЛЕНИЕ............. 29
§ 1 Поверхностные силы второго рода............. 29
§ 2. Определение расклинивающего давления ......... 30
§ 3. Связь расклинивающего; давления с другими термодинамиче- -
сними функциями . . Л.................. 35'
§ 4. Распределение давления в межфазной переходной зоне . . . . 36
§ 5. Уточнение определения расклинивающего давления..... 39
§ 6. Равновесие пленок в поле тяжести............ 42
§ 7. Термодинамическая теория взаимодействия тел с искривленными поверхностями.................. 45;
Литература . . .......•................. 49
Глава III J
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ТОНКИХ 3
ПРОСЛОЕК И ПЛЕНОК.................. . 51;
§ 1. Плоские прослойки между двумя твердыми телами...... 51 i
§ 2. Прослойки между двумя выпуклыми телами........ 5$
§ 3. Смачивающие пленки................... 5$.
§^4. Свободные пленки между двумя одинаковыми флюидами . 5Ti
Литература.......................... 5&!
Глава IV
ДИСПЕРСИОННЫЕ СИЛЫ В ТОНКИХ ПРОСЛОЙКАХ
И ПЛЕНКАХ.................... . . : . 59*
§ 1. Методика первых измерений молекулярного притяжения
между твердыми телами.................. 62.
§ 2. Результаты первых измерений молекулярных сил...... 66
§ 3. Микроскопическая и макроскопическая теории модекулярг
ного притяжения макроооъектов............. 70
§ 4. Сопоставление результатов первых экспериментов с теорией 77
§ 5. Современные методы расчета молекулярных сил....... 80-
§ 6. Основные результаты дальнейшей экспериментальной проверки теории молекулярного взаимодействия -макроскопических тел......................... 96-
Литература . .•....................... . 112
Глава V
АДСОРБЦИОННАЯ И ЭЛЕКТРОННАЯ СОСТАВЛЯЮЩИЕ
РАСКЛИНИВАЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ............. И&
§ 1. Теория адсорбционной составляющей для неионных растворов ........................... 115
§ 2. Результаты численных расчетов изотерм адсорбционной составляющей для прослоек и пленок............. 128-
§ 3. Теория электронной составляющей расклинивающего давления ..- ......................... 134
§ 4. Экспериментальное исследование электронной составляющей
расклинивающего давления ртутных пленок........ 142
Литература......................... 144
Глава VI -
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ
РАСКЛИНИВАЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ............. 14fr
§ 1. Методы расчета электростатической составляющей расклинивающего давления.................. 146
§ 2. Взаимодействие одинаковых двойных электрических слоев.
Учет граничных условий................ 151
§ 3. Взаимодействие при постоянном заряде и при постоянном
потенциале поверхности . . . .,............. . 153'
§ 4. Взаимодействие в несимметричных электролитах . . ... 155 § 5. Некоторые приближенные формулы для расклинивающего
давления......................... '157
§ 6. Свободная энергия Гиббса взаимодействия плоских двойных электрических слоев при разных граничных условиях 159
§ 7. Взаимодействие заряженных сферических частиц...... 163
§ 8. Взаимодействие неодинаково заряженных поверхностей 166
§ 9. Влияние дискретности поверхностных зарядов...... 176
§ 10. Расклинивающее давление в тонкой свободной пленке . . . 183 § 11. Экспериментальная проверка теории ионно-электростатиче-
ского взаимодействия.................. 187
Литература . '......................... 191
Глава VII
СТРУКТУРА ГРАНИЧНЫХ СЛОЕВ ЖИДКОСТЕЙ
И СТРУКТУРНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ
РАСКЛИНИВАЮЩЕГО] ДАВЛЕНИЯ............. 194
| 1. Изменение структуры тонких прослоек и граничных слоев
воды ........................... 195
§ 2. Граничные слои с жидкокристаллической структурой . \ . . . 206
§ 3. Граничные слои неполярных жидкостей.....'..... 213
:§ 4. Исследование граничных слоев жидкостей методом сдувания 214 § 5. Теория структурной составляющей расклинивающего давления........................... 224
'§ 6. Экспериментальные изотермы структурной составляющей расклинивающего давления.................. 232
§ 7. Включение структурных сил в теорию устойчивости коллоидов ........................... 244
§ 8. Структурные силы в явлениях смачивания ... , . . . . . 248
Литература......................... 251
Глава VIII
ТЕОРИЯ УСТОЙЧИВОСТИ] ЛИОФОБНЫХ КОЛЛОИДОВ ДЕРЯГИНА—ЛАНДАУ—ФЕРВЕЯ—ОВЕРБЕКА (ДЛФО)........................... 259
§ 1. Лиофобные коллоиды.................. 259
§ 2. Кинетика коагуляции лиофобных коллоидов........ 261
§ 3. Критерии коагуляции лиофобных коллоидов ......... 262
§ 4. Точное решение задачи о потере устойчивости........ 265
§ 5. Влияние механизма заряжения на агрегативную устойчивость 267 § 6. Дальнейшее развитие теории ДЛФО и ее экспериментальная
проверка......................... 269
Литература . . . ...................... 272
Ч
Глава IX
ТЕОРИЯ ГЕТ,ЕРОКОАГУЛЯЦИИ
И ГЕТЕРОАДАГУЛЯЦИИ ЛИОФОБНЫХ СИСТЕМ ...... 274
§ 1. Критерии потери устойчивости для гетеродисперсий с положительной константой Гамакера . -............ 274
§ 2. Критерии потери устойчивости для гетеродисперсий с отрицательной константой Гамакера............... 281
§ 3. Развитие и проверка теории................ 285
Литература........................... . 287
Глава X
ПОВЕРХНОСТНЫЕ СИЛЫ В ЯВЛЕНИЯХ ПЕРЕНОСА ... 289
§ 1. Капиллярный осмос................... 289
§ 2. Обратный осмос....................... 299
§ 3. Диффузиофорез..................... 306
§ 4. Течение 'жидкостей в тонких .порах............. S07
§ 5. Течение смачивающих пленок................313
§ 6. Те.рм'оосмос, механокалорический эффект, термофорез.. . . 322 § 7. Термокристаллизационное течение тонких незамерзающих
,прослоек и морозное пучение............... 338
§ 8. Термокристаллизационное течение незамерзающих адсорбционных пленок в пористых телах.............." 350-
Литература......................• • -. 354
Глава XI
СМАЧИВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ...........•'••• 359>
§ 1. Теория смачивания.........,......... 359-
§ 2. Экспериментальные исследования краевых углов и их связи с изотермами расклинивающего давления смачивающих пленок ...................... ..... 363
§ 3. Капиллярная конденсация. Учет переходной зоны между смачивающей пленкой и объемной жидкостью j ......... 369
§ 4. Линейное натяжение трехфазного контакта .... • • • • • 372
Литература.........•.......••„•••..... 378
Глава. XII
ПОВЕРХНОСТНЫЕ СИЛЫ В АДГЕЗИИ ТВЕРДЫХ' ТЕЛ ... 380-
§ 1. Теории , прилипания.................... 380-
§ 2. Самосогласованный подход................ 382
§ 3. Неравновесные силы адгезии................ 391
Литература.......................... 392.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............'•.........• 394
Цена: 300руб.
