* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

937 ГИДРОФИЛЬНОСТЬ И ГИДГОФОБНОСТЬ — ГИДРОФОБНЫЕ ПОКРЫТИЯ 938 веществ с разными жидкостями — растворителями различной полярности. Гидрофильность, как и лиофильность вообще, определяется прежде всего величиной сво­ бодной энергии связи данного вещества или поверх­ ности данного тела, напр. дисперсной фазы, с водой. Т. обр. гидрофильность можно оценить соответствую­ щими тепловыми эффектами, измерения к-рых при различных т-рах позволяют с помощью методов химич. термодинамики вычислить свободную энергию связи. В этом смысле гидратацию следовало бы рассмат­ ривать как проявление гидрофильности. Обычно же гидрофильность характеризуют адсорбционной связью с водой, образованием с нею неопределенных соеди­ нений. Полная характеристика гидрофильности выра­ жается распределением количества воды по величинам энергии связи. Для воды, адсорбционно связанной с единицей поверхности данного твердого тела, прак­ тически учитывают только энергию связи первого слоя молекул воды (мономолекулярного слоя), так как энергия связи последующих слоев значительно меньше. Гидрофильность выражается, т. обр., дифференциаль­ ными теплотами смачивания данного тела водой на единицу его поверхности или теплотами адсорбции водяного пара. Для этого могут быть измерены ин­ тегральные теплоты смачивания или адсорбции при различных количествах адсорбционно связанной воды. Гидрофобность должна рассматриваться как малая степень гидрофильности, т. к. все вещества обладают ею в большей или меньшей степени. В этом смысле гидрофобные поверхности неточно называют в технике водоотталкивающими. В действительности даже наиболее гидрофобная (чисто углеводородная) по­ верхность парафинов адсорбирует воду, т. е. является гидрофобной лишь в смысле слабой гидрофильности. Г. и г. поверхностей тел могут быть оценены также по смачиванию их водой. При этом гидрофильными считают по­ верхности, по к-рым вода растекается полностью без образо­ вания краевого угла смачивания. Все такие гидрофильные поверхности различаются по энергиям адсорбционной связи с водой. Гидрофильность поверхности тел, не полностью сма­ чиваемых водой и образующих с каплей воды конечный краевой угол 0, количественно характеризуется величи­ ной смачивания В, рав­ ной косинусу краевого угла: В = cos0 — Р/О , 32 где р = о"зо—сг — напря­ жение смачивания, т. е, разность между уд. своРис. I . Гидрофильная поверхность, бодными поверхностными энергиями поверхности данного тела (3) в равновесии с газовой (паровой) фазой (0) о и соответственно с водой (1) а , а <т — легко измеримое по­ верхностное натяжение (уд. свободная поверхностная энер­ гия) иа границе вода — пар. Абсолютная количественная опенка Г. и г. поверхности данного твердого тела может быть дана по величине избирательного смачивания В ее двумя жидкостями противоположной полярности — водой (1) и уг­ леводородом (2) (напр., геп2 таном; р и с . 1 , рис. 2 ) . В = = СОЗв — — СГ2 — G /Oi2. ПрИ этом напряжение смачивания R — — о , определяющее знак и величину смачивания Biz, является разностью уд. УМШМШМШШШЛШУЛ свободных поверхностных j энергии на границе данного твердого тела с углеводороРис. 2. Гидрофобная поверх- дом <т и с водой о . При ность. 0°=SB =?+1, О ^0<;9О°, Piab-O поверхность твердого тела является гидрофильной (рис. 1), и вода вытесняет с нее жидкий углеводород в тем большей степени, чем меньше краевой угол © и чем больше В (или р ) . При 0 > В >—1, 90°^©^;180 поверхность является гидрофобной (олеофильной) и углеводород вытесняет с нее воду в тем большей степени, чем больше в , т. е. чем меньше В ф) (рис. 2, краевой угол всегда отсчитывается в водной фазе). Предельный случай гидрофильности — полное вытеснение углеводорода водой с поверхности данного тела (полное избирательное сма­ чивание водой), отвечает условию 0 = 0, р ^ о . Соответ­ ственно предельная олеофильность (гидрофобность) опреде­ ляется условием полного вытеснения воды с поверхности углеводородом [0 = 180°]. 2 а ]0 31 J 3 0 и 10 1 2 12 3 31 Гидрофильность твердых поверхностей резко пони­ жается в результате адсорбции поверхностно-активных веществ под влиянием ориентированных адсорбцион­ ных слоев, их молекул или ионов, особенно резко вследствие хемоадсорбционной связи полярных групп молекул и ориентации углеводородных цепей в окру­ жающую среду. Такое снижение гидрофильности, наз. гидрофобизацией, обнаруживается по резкому понижению смачивания водой и лежит в основе дейст­ вия флотореагентов, а также различных водооттал­ кивающих обработок волокон, тканей и др. (см. Гидрофобные покрытия). Характерны явления гидрофобизации при действии щелочных солей жирных к-т и др. акионактивных органич. веществ на поверхно­ стях ионных кристаллов с химич. фиксацией полярных групп на поливалентных катионах, а также при дей­ ствии алкилксантогенатов на поверхности металлов и сульфидов и катвонактивных реагентов (алкиламинов и солей четырехзамещенных аммониевых основа­ ний или алкилпиридинов) на силикатах и двуокиси кремния. Даже ничтожные примеси поверхностноактивных веществ в виде загрязнений могут сильно понизить гидрофильность, что дает способ оценки чистоты гидрофильных поверхностей, напр. стекла, к-рые при загрязнении перестают полностью смачи­ ваться водой. Гидрофильными являются все тела, в к-рых интен­ сивность молекулярных (атомных, ионных) взаимо­ действий достаточно велика (корунд, карборунд, алмаз и др.). Особенно резко выраженной гидрофильностыо обладают минералы с ионными кристаллич. решетками (окислы и их гидраты, карбонаты, силикаты, сульфаты, фосфаты, галогениды, глины, а также стек­ ла). Металлы, полупроводники, а также е р п н и ч . вещества, особенно с преобладанием углеводородных групп в молекуле, гидрофобны (парафин, нафталин, далее жиры, воски, битумы и др.). При переходе от щелочных и щелочноземельных катионов к легко поля­ ризующимся катионам (тяжелых металлов и др.), а также в лиотропных рядах ионов с уменьшением их радиуса гидрофильность возрастает. Понятие гид­ рофильности применимо не только к телам (фазам), у к-рых оно является свойством поверхности, но и к отдельным молекулам, их группам, атомам и ионам. Все полярные группы, входящие в состав поверхностноактивных веществ, обладающие дипольным моментом (—ОН —СООН, — N H и др.), являются гидрофиль­ ными. Именно они увеличивают растворимость в воде, тогда как химически связанные с ними углеводород­ ные радикалы понижают ее. Результатом такого гидрофобно-гидрофильного баланса и является итоговая растворимость вещества в воде. Гидрофильные (в об­ щем случае — лиофильные) тела самопроизвольно образуют коллоидные р-ры в воде или в другой жид­ кости — коллоиды, являющиеся предельно высоко­ дисперсными термодинамически устойчивыми двух­ фазными системами. 2 12 31 Лит.: Р е б и н д е р П. А. [и д р . ] , Физикохимия флота­ ционных процессов, М.—Л. — Свердловск, 1933; Д у м а н с к и й А. В., Лиофильность дисперсных систем, [ К и е в ] , 1960. П. А. Ребиндер. 32 31 О I S 12 12 12 о 12 12 12 12 ГИДРОФИЛЬНЫЕ КОЛЛОИДЫ — см. Лиофиль­ ность и лиофобность коллоидов, Гидрофильность и гидрофобность. ГИДРОФОБНЫЕ КОЛЛОИДЫ — см. Лиофиль­ ность и лиофобность коллоидов, Гидрофильность и гидрофобность. ГИДРОФОБНЫЕ ПОКРЫТИЯ (иногда неточно называемые водоотталкивающими) — тончайшие слои нек-рых несмачивающихся водой веществ на поверх­ ностях гидрофильных материалов, придающие пос­ ледним гидрофобные свойства. Г. п. широко приме­ няются для защиты разнообразных материалов от действия воды, ухудшающей их физико-химич. и ме-