3) Interfacial tensionInterfacial t

3) Interfacial tension

Interfacial tension is somewhat similar to surface tension in that cohesive forces are also involved. However the main forces involved in interfacial tension are adhesive forces (tension) between the liquid phase of one substance and either a solid, liquid or gas phase of another substance. The interaction occurs at the surfaces of the substances involved, that is at their interfaces.
(i) Spreading parameter

Let's focus our attention on the case of two non-miscible liquids A and B floating on one another. The liquid substrate B (water in following demo) is assumed to be denser. The liquid A (soap solution) is laid down on the top.

Starting with the three surface and interfacial tensions γA,γB,γAB, the spreading parameter (S) can be determined:

S=γB - (γA+γAB)

If S is positive, wetting is total and the liquid spreads completely. Such is the case in the following demonstration for soap solution (25 mN/m) over water (72 mN/m).


Click here for the video

Lycopodium powder is sprinkled into a container of water. The powder floats evenly separated on the surface of the water. When liquid detergent is dropped into the water the surface tension at this place decreases. The surface wants to expand and the powder is pushed to the rim. Click here to find more about Benjamin Franklin's experiment of oil spreading on water , which could be used to get an estimate of the size of a molecule.

(ii) Emulsification

Interfacial tension also plays a important role in emulsification which is the process of preparing emulsions, which are heterogeneous systems consisting of at least one immiscible liquid intimately dispersed in another in the form of droplets.

If two immiscible liquids are in contact with each other, they will tend to maintain as small an interface as possible (as interfacial energy is associated with formation of any interfacial area). Consequently, it is very difficult to mix the two liquids. When they are shaken together, spherical droplets will form, as the liquids tend to maintain as small a surface area as possible and an interfacial tension will be maintained between the two liquids. When a “surface active” ingredient is added, its molecules will tend to be oriented between the two faces with the
polar ends in the polar phase and the non polar ends in the non polar phase, which will lower interfacial tension. This will result in miscibility of the two liquids.

Salad Dressing



Click here for detailed discussion.
Photo courtesy: http://www.chromatography.amershambiosciences.com/

Consider what happens when you prepare a salad dressing. You basically mix oil, water and herbs. When you shake this mixture a lot of small droplets of oil are formed and suspended in the water. If you have done your shaking well the suspension will last for some time, but will eventually go back to the state with two separate phases, one water phase and one oil phase. If you follow this return to two separate phases closely you will notice that it starts with the joining of small droplets to form larger and larger ones.




Photo courtesy: http://www.chromatography.amershambiosciences.com/

When a hydrophobic substance is immersed in water something analogous to the surface tension phenomenon happens. The water molecules cannot "wet" the surface of the hydrophobic substance. Instead they will form a highly ordered shell, around the hydrophobic substance, caused by the lack of possibility to form hydrogen bonds in all directions. Now, minimizing the extent of this shell will lead to a decrease in the number of ordered water molecules which represents a thermodynamically more favorable situation by an increase in entropy (DS). Consequently hydrophobic surfaces combine to accomplish this. We know have an explanation for oil droplets combining in the dressing.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3) แรงตึงแรงตึงจะค่อนข้างคล้ายกับแรงตึงผิวที่ยังเกี่ยวข้องกับกองกำลังที่เหนียว อย่างไรก็ตาม กองกำลังหลักเกี่ยวข้องกับแรงตึงมีกองกำลังกาว (ตึงเครียด) ระหว่างสารหนึ่งเฟสของเหลวและเฟสของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซของสารอื่น การโต้ตอบที่เกิดขึ้นที่พื้นผิวของสารเกี่ยวข้อง ที่อยู่ในอินเทอร์เฟซของตนเอง(i) แพร่พารามิเตอร์ลองมุ่งความสนใจในกรณีของของเหลวไม่ใช่ตรงข้ามสอง A และ B ที่ลอยอยู่บนอีกคนหนึ่ง พื้นผิวของเหลว B (น้ำในการสาธิตต่อไปนี้) จะถือว่าเป็นเนบิวลา ของเหลว (สบู่โซลูชั่น) วางด้านบนเริ่มต้น ด้วยสามพื้นผิว และแรงตึง γA, γB, γAB พารามิเตอร์แพร่ (S) สามารถกำหนด:S = ΓB - (ΓA + ΓAB)ถ้า S เป็นบวก เปียกจะรวม และกระจายของเหลวอย่างสมบูรณ์ ดังกล่าวเป็นกรณีการสาธิตต่อไปนี้สำหรับการแก้ปัญหาสบู่ (25 mN/m) น้ำ (72 mN/m) คลิกที่นี่สำหรับวิดีโอLycopodium ผงเป็นโรยลงในภาชนะน้ำ ผงลอยแยกอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของน้ำ เมื่อน้ำยาหลุดในน้ำแรงตึงผิวนี้ที่ลดลง พื้นผิวที่ต้องการขยาย และผงจะถูกผลักไปริม คลิกที่นี่เพื่ออ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดลองของเบนจามินแฟรงคลินของน้ำมันกระจายในน้ำ ซึ่งสามารถนำมาใช้จะได้รับการประเมินขนาดของโมเลกุล(ii) emulsification ปริมาณแรงตึงยังมีบทบาทสำคัญในการ emulsification ปริมาณซึ่งเป็นกระบวนการเตรียมอิมัลชัน ซึ่งเป็นระบบที่ต่างกันประกอบด้วยอย่างน้อยหนึ่งอย่างใกล้ชิดของเหลว immiscible กระจายอีกในรูปของหยดถ้าสองของติดต่อกับแต่ละอื่น ๆ พวกเขาจะมีแนวโน้มการรักษาอินเตอร์เฟซขนาดเล็กที่สุด (เป็นพลังงานแรงเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพื้นที่ใด ๆ แรง) จึง มันเป็นเรื่องยากมากในการผสมของเหลว 2 เมื่อพวกเขาจะเขย่ากัน ทรงกลมหยดจะฟอร์ม เป็นของเหลวมักจะ รักษาขนาดเล็กมีพื้นที่ผิวเป็นไปได้ และจะสามารถรักษาความตึงเครียดเป็นแรงระหว่างของเหลวสอง เมื่อเป็นพื้นผิวใช้งาน"ส่วนผสมเพิ่ม โมเลกุลของมันจะมีแนวโน้มจะมุ่งเน้นระหว่างใบหน้ากับสองสิ้นสุดที่ขั้วโลกในเฟสขั้วและปลายขั้วโลกไม่ใช่ในระยะไม่ใช่ขั้วโลก ซึ่งจะลดแรงตึง นี้จะส่งผลใน miscibility ของเหลวสองน้ำสลัด คลิกที่นี่สำหรับคำอธิบายโดยละเอียด ภาพเก้าอี้: http://www.chromatography.amershambiosciences.com/พิจารณาสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณเตรียมน้ำสลัด โดยทั่วไปคุณผสมน้ำมัน น้ำ และสมุนไพร เมื่อคุณเขย่าส่วนผสมนี้ มีหยดเล็ก ๆ ของน้ำมันเกิดขึ้น และลอยอยู่ในน้ำ ถ้าคุณทำของคุณสั่นดี ระงับจะสุดท้ายบางครั้ง แต่จะในที่สุดกลับไปสู่สถานะแยกต่างหากสองระยะ น้ำหนึ่งเฟส และระยะหนึ่งน้ำมัน ถ้าคุณทำตามกลับมาแยกสองระยะนี้อย่างใกล้ชิด คุณจะสังเกตเห็นว่า มันเริ่มต้น ด้วยการเข้าร่วมของละอองขนาดเล็กในรูปแบบขนาดใหญ่ และคนภาพเก้าอี้: http://www.chromatography.amershambiosciences.com/บางสิ่งบางอย่างที่คล้ายคลึงกับความตึงผิวปรากฏการณ์เกิดขึ้นเมื่อสารไล่น้ำที่ถูกแช่อยู่ในน้ำ โมเลกุลของน้ำไม่ "เปียก" พื้นผิวของสารเหนียวเหนอะหนะ แต่ พวกเขาจะแบบเปลือกสูงสั่ง รอบสารไล่น้ำ เกิดจากการขาดโอกาสที่จะฟอร์มพันธะในทุกทิศทาง ตอนนี้ ลดขอบเขตของเปลือกนี้จะนำไปสู่การลดลงของจำนวนโมเลกุลของน้ำที่สั่งซึ่งแสดงถึงสถานการณ์ที่ดีขึ้น thermodynamically โดยการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปี (DS) ดังนั้น พื้นผิวฝ่ามือรวมการดำเนินการนี้ เรารู้ว่า มีคำอธิบายสำหรับหยดน้ำมันรวมในด้านการแต่งกาย

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3) ความตึงเครียด Interfacial

ตึงเครียด Interfacial จะค่อนข้างคล้ายกับแรงตึงผิวในการที่กองกำลังเหนียวยังมีส่วนร่วม อย่างไรก็ตามกองกำลังหลักที่เกี่ยวข้องในความตึงเครียด interfacial กองกำลังกาว (ความตึงเครียด) ระหว่างของเหลวของสารหนึ่งและทั้งที่เป็นของแข็งของเหลวหรือก๊าซเฟสของสารอื่น ปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นในพื้นผิวของสารที่เกี่ยวข้องกับการที่เป็นที่อินเตอร์เฟซของพวกเขา
(i) พารามิเตอร์กระจาย

ขอเน้นความสนใจของเราในกรณีของสองของเหลวที่ไม่ละลาย A และ B ที่ลอยอยู่บนอีกคนหนึ่ง พื้นผิวของเหลว B (น้ำในการสาธิตดังต่อไปนี้) จะถือว่าหนาแน่น ของเหลว A (สารละลายสบู่) จะถูกวางลงบนด้านบน

เริ่มต้นด้วยสามพื้นผิวและความตึงเครียด interfacial γA, γB, γABพารามิเตอร์การแพร่กระจาย (S) สามารถกำหนดได้:

S = γB - (+ γAγAB)

ถ้า S เป็นบวกเปียกเป็นของเหลวรวมและกระจายอย่างสมบูรณ์ เป็นกรณีดังกล่าวในการสาธิตวิธีการแก้ปัญหาต่อไปนี้สำหรับสบู่ (25 mN / m) เหนือน้ำ (72 mN / m)


คลิกที่นี่สำหรับวิดีโอ

ผง Lycopodium โรยลงในภาชนะน้ำ ผงลอยแยกออกจากกันอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของน้ำ เมื่อน้ำยาซักผ้าหลุดลงไปในน้ำแรงตึงผิวที่สถานที่นี้ลดลง พื้นผิวที่ต้องการที่จะขยายและผงจะถูกผลักไปที่ขอบ คลิกที่นี่เพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดสอบเบนจามินแฟรงคลินของน้ำมันแพร่กระจายในน้ำซึ่งสามารถนำมาใช้ในการรับการประมาณการขนาดของโมเลกุล

(ii) Emulsification

Interfacial ความตึงเครียดยังมีบทบาทสำคัญในการ emulsification ซึ่งเป็นกระบวนการของการเตรียมอิมัลชันซึ่งเป็นระบบที่แตกต่างซึ่งประกอบด้วยของเหลวอย่างน้อยหนึ่งแปรแยกย้ายกันอย่างใกล้ชิดในอีกรูปแบบของละอองที่

หากทั้งสองของเหลวผสมกันไม่อยู่ในการติดต่อกับแต่ละอื่น ๆ พวกเขาจะมีแนวโน้มที่จะรักษาความเป็นอินเตอร์เฟซที่มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่ทำได้ (ตาม interfacial พลังงานที่มีความเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของเฟสใด ๆ ) ดังนั้นมันเป็นเรื่องยากมากที่จะผสมสองของเหลว เมื่อพวกเขาถูกเขย่าด้วยกันหยดน้ำทรงกลมจะฟอร์มเป็นของเหลวที่มีแนวโน้มที่จะรักษาขนาดเล็กพื้นที่ผิวที่เป็นไปได้และความตึงเครียด interfacial จะถูกเก็บรักษาระหว่างสองของเหลว เมื่อ "ใช้งานพื้นผิว" ส่วนผสมที่ถูกเพิ่มโมเลกุลของมันจะมีแนวโน้มที่จะมุ่งเน้นระหว่างสองใบหน้าด้วย
ปลายขั้วในระยะขั้วโลกและปลายขั้วไม่ใช่ในระยะขั้วโลกไม่ใช่ซึ่งจะลดความตึงเครียด interfacial ซึ่งจะส่งผลในการผสมเข้ากันได้ของทั้งสองของเหลว

น้ำสลัด



คลิกที่นี่สำหรับการอภิปรายรายละเอียด
มารยาทภาพ: http://www.chromatography.amershambiosciences.com/

พิจารณาสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณเตรียมความพร้อมน้ำสลัด คุณพื้นผสมน้ำมันน้ำและสมุนไพร เมื่อคุณเขย่าส่วนผสมนี้จำนวนมากของละอองขนาดเล็กของน้ำมันจะเกิดขึ้นและแขวนลอยในน้ำ ถ้าคุณได้ทำสั่นของคุณดีระงับจะมีอายุบางครั้ง แต่ในที่สุดก็จะกลับไปรัฐที่มีสองขั้นตอนที่แยกจากกันระยะหนึ่งน้ำและเฟสน้ำมันหนึ่ง ถ้าคุณทำตามนี้กลับไปสองขั้นตอนที่แยกจากกันอย่างใกล้ชิดคุณจะสังเกตเห็นว่ามันเริ่มต้นด้วยการเข้าร่วมของละอองขนาดเล็กในรูปแบบที่ใหญ่กว่าและมีขนาดใหญ่




มารยาทภาพ: http://www.chromatography.amershambiosciences.com/

เมื่อสารชอบน้ำจะแช่อยู่ในน้ำบางสิ่งบางอย่างคล้ายกับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นแรงตึงผิว โมเลกุลของน้ำไม่สามารถ "เปียก" พื้นผิวของสารชอบน้ำ แต่พวกเขาจะฟอร์มเปลือกสั่งซื้อสูงรอบสารชอบน้ำเกิดจากการขาดความเป็นไปได้ในการสร้างพันธะไฮโดรเจนในทุกทิศทาง ตอนนี้ลดขอบเขตของเปลือกนี้จะนำไปสู่การลดลงของจำนวนโมเลกุลของน้ำที่สั่งซื้อซึ่งหมายถึงสถานการณ์ thermodynamically ดีขึ้นโดยการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปี A (DS) ดังนั้นพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำรวมกันเพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ เรารู้ว่ามีคำอธิบายสำหรับหยดน้ำมันรวมในการแต่งกายที่

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

( 3 ) แรงความตึงเครียดระหว่างค่อนข้างคล้ายกับแรงตึงผิวที่น่าสนใจกำลังเข้ามายุ่งด้วย อย่างไรก็ตาม กองกำลังหลักที่เกี่ยวข้องกับความตึงเครียดระหว่างกองกำลังกาว ( ความตึงเครียด ) ระหว่างเฟสของเหลวของหนึ่งและสารทั้งของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซระยะที่วัตถุอื่น ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่พื้นผิวของสารที่เกี่ยวข้อง คือ ที่ อินเทอร์เฟซของพวกเขา( ผม ) กระจายพารามิเตอร์เรามุ่งเน้นความสนใจของเราในกรณีของของเหลว A และ B สองไม่ได้ลอยในอีกแบบหนึ่ง ของเหลวสาร B ( น้ำในต่อไปนี้สาธิต ) จะถือว่าเป็น denser . ของเหลว ( สบู่แก้ ) ที่วางไว้ด้านบนเริ่มด้วยสามผิว ระหว่างกลุ่มγ , γ B , γ AB , การแพร่กระจายพารามิเตอร์ ( s ) สามารถพิจารณา :S = γ B - ( γ + γ AB )ถ้าเป็นบวก เปียกเป็นรวมและกระจายของเหลวทั้งหมด ดังกล่าวเป็นกรณีที่ในการสาธิตสำหรับสบู่แก้ปัญหาต่อไปนี้ ( 25 MN / m ) เหนือน้ำ ( 72 MN / m )คลิกที่นี่สำหรับวิดีโอทักทินผงโรยลงในภาชนะน้ำ ผงลอยกระจายแยกบนพื้นผิวของน้ำ เมื่อผงซักฟอกของเหลวลงไปในน้ำแรงตึงผิวที่สถานที่นี้ลดลง ที่ผิวต้องการ เพื่อขยาย และแป้งถูกผลักไปที่ขอบ คลิกที่นี่เพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดลองของเบนจามินแฟรงคลินของน้ำมันกระจายในน้ำ ซึ่งสามารถใช้เพื่อรับการประเมินของขนาดของโมเลกุล( 2 ) โปรโมชั่นความตึงเครียดระหว่างยังมีบทบาทสำคัญในการเตรียมอิมัลชันซึ่งเป็นขั้นตอนการเตรียมอิมัลชัน ซึ่งเป็นระบบที่ประกอบด้วยข้อมูลอย่างน้อยหนึ่งแยกเฟสของเหลวให้กระจายในอีกในรูปแบบของอนุภาคถ้าสองแยกเฟสของเหลวอยู่ในการติดต่อกับแต่ละอื่น ๆ พวกเขาจะมักจะรักษาขนาดเล็กเป็นอินเตอร์เฟซที่เป็นไปได้ ( เช่นระหว่างพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการใด ๆ ( พื้นที่ ) จึง , มันเป็นเรื่องยากมากที่จะผสมสองทัพ เมื่อถูกเขย่ากันหยดทรงกลมจะฟอร์มเป็นของเหลวมีแนวโน้มที่จะรักษา เป็น เล็ก พื้นที่ผิวที่เป็นไปได้ และความตึงเครียดระหว่างจะถูกเก็บรักษาไว้ระหว่างสองทัพ เมื่อ " พื้นผิวที่ใช้งาน " ส่วนผสมเพิ่มโมเลกุลของมันจะถูกวางระหว่างสองใบหน้ากับขั้วปลายในเฟสขั้วและไม่ขั้วปลายในเฟสไม่มีขั้ว ซึ่งจะลดความตึงเครียดระหว่าง . นี้จะส่งผลให้ความสามารถของทั้ง 2 ทัพน้ำสลัดคลิกที่นี่สำหรับรายละเอียดการสนทนา .รูปถ่าย : http://www.chromatography.amershambiosciences.com/ มารยาทพิจารณาสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณเตรียมน้ำสลัด โดยทั่วไป ผสม น้ำมัน น้ำ และสมุนไพร เมื่อคุณเขย่าส่วนผสมนี้มากหยดขนาดเล็กของน้ำมันจะเกิดขึ้น และแขวนลอยอยู่ในน้ำ ถ้าคุณได้ทำเขย่าสะเทือนจะนานพอสมควร แต่ในที่สุดก็จะกลับไปเป็นรัฐที่มีสองขั้นตอนแยกเฟสน้ำและน้ำมัน เฟส ถ้าคุณทำตามขั้นตอนที่แยกต่างหากสองคืนนี้อย่างใกล้ชิด คุณจะสังเกตเห็นว่ามันเริ่มด้วยการเข้าร่วมของหยดขนาดเล็กในรูปแบบที่มีขนาดใหญ่และขนาดใหญ่รูปถ่าย : http://www.chromatography.amershambiosciences.com/ มารยาทเมื่อสาร Hydrophobic จะแช่อยู่ในน้ำบางอย่างที่คล้ายคลึงกับ ความตึงผิว ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น น้ำโมเลกุลไม่สามารถ " เปียก " พื้นผิวของวัตถุ ) . แทนพวกเขาจะฟอร์มขอสั่งเปลือกรอบสาร hydrophobic ที่เกิดจากขาดความเป็นไปได้ที่จะสร้างพันธะไฮโดรเจนได้ทุกเส้นทาง ตอนนี้ ลดขอบเขตของเปลือกนี้จะนำไปสู่การลดลงของจำนวนสั่งน้ำโมเลกุลที่แสดงถึงสถานการณ์ที่ดี thermodynamically มากขึ้นโดยการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปี ( DS ) ดังนั้น hydrophobic พื้นผิวรวมเพื่อให้บรรลุนี้ เรารู้ว่ามีคำอธิบายสำหรับน้ำมันหยดรวมในการแต่งกาย