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泡沫的形成及穩(wěn)定

時(shí)間：2020-12-03 作者：古道化學(xué) 點(diǎn)擊: 565 次

泡沫的形成

泡沫是氣體被液體隔開的分散體系, 氣相是分散相, 液相是分散介質(zhì), 氣泡間吸附著表面活性劑的氣液界面和界面間的液體構(gòu)成了泡沫的液膜。泡沫本身是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。單一組份的液體不能形成穩(wěn)定的泡沫, 如果液體中含有一種或幾種具有起泡和穩(wěn)泡作用的表面活性劑, 則能產(chǎn)生能持續(xù)存在數(shù)十分鐘乃至數(shù)小時(shí)的泡沫。從熱力學(xué)Gibbs方程可知:

dF(T, P) = CdA+ r Lidni

其中: F(T, P) 為恒溫恒壓下體系的自由能; C為體系的表面張力; A 為體系中液體的表面積; L為組份i 的化學(xué)位; ni 為組份i 的摩爾數(shù)。表面活性劑的存在降低了體系的表面張力, 使泡沫形成過程中由表面積增加引起的自由能增值變小, 有利于泡沫的形成; 另一方面, 表面張力的降低減小了液膜中的Platcau交界處與其他部位之間的壓力差, 延緩了由此引起的液膜內(nèi)流本的排液速度, 對泡沫的穩(wěn)定有利。因此, 雖然泡沫本身是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系, 但表面活性物質(zhì)的存在造成了泡沫相對穩(wěn)定存在的一些因素, 即表面或液膜的彈性(GibbsMarangoni 效應(yīng)) , 表面粘度, 溶液粘度, 電雙層斥力和熵雙層斥力, 氣泡間的氣體擴(kuò)散。其中表面彈性和表面粘度為泡沫穩(wěn)定存在的主要因素。

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