Поверхностное натяжение

Рассмотрим две частицы в жидкости.

Частица М₁ равномерно притягивается всеми окружаю­щими частицами и не обладает поэтому запасом свобод­ной энергии. Частица М₂ (на поверхности) не находится в равновесии с окружающими частицами – её равнодей­ствующая сила R_M2 направлена в объем жидкости, и час­тица стремится в глубь жидкости, или говорят, что она обладает запасом свободной энергии.

Свободная энергия всех молекул на поверхности пропорциональна величине поверхности и называется поверхностной энергией или поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение – сила, действующая на поверхности и стремящаяся сократить свободную поверхность тела до наименьших размеров при данном объеме.

Размерность Эрг/ см², Дж/м², Н/м. Поверхностное натяжение воды на границе с воздухом 72,8 Эрг/см², у органических жидкостей 40-50 Эрг/см².

При растворении в жидкости какого-либо вещества в зависимости от соотношения энергий взаимодействия молекул растворителя и растворённого вещества и молекул растворителя друг с другом могут иметь место три случая: повышение, понижение и не изменение поверхностного натяжения. Вещества, не изменяющие поверхностное натяжение, называются поверхносто-неактивными веществами (ПНВ). По отношению к воде это сахара. Вещества, повышающие поверхностное натяжение, называются поверхносто-инактивными веществами (ПИВ). По отношению к воде это серная кислота, щёлочи и другие сильные электролиты. Вещества, понижающие поверхностное натяжение, называются поверхносто-активными веществами (ПАВ). По отношению к воде это органические вещества, молекулы которых дифильны, то есть имеют полярную и неполярную части (спирты, жирные кислоты, мыла и др.) и обладают поверхностным натяжением меньшим, чем у воды.

Флотация без изменения поверхностного натяжения – плёночная (применяется редко). Флотация с изменением поверхностного натяжения – пенная (основная).