поверхности, кратко называемая поверхностной энергией.

Работу, затрачиваемую на изотермическое и обратимое образование единицы новой поверхности раздела фаз и равную изменению энергии Гиббса в соответствующем процессе (см. § 67), называют у д е л ь н о й свободной поверхностной энергией (а). В случае границы двух конденсированных фаз эту величину называют пограничным, а для границы жидкости с ее парами — поверхностным натяжением.

Поверхностное и пограничное натяжение выражаются в единицах работы, деленных на единицы площади (напомним, что 1 эрг = 1 дин-см = 10~7 Дж; 1 м2 = 104 см2):

1 Эрг/CM2 == 10~3 Дж/М3 =а 1 ДИН/СМ

Значение о зависит от природы соприкасающихся фаз, температуры и добавок растворенных веществ.

Для большинства чистых жидкостей на границе с воздухом, насыщенным их парами (малополяриой средой) поверхностное натяжение находится в пределах l—5-10-2 Дж/м2, а для сильно полярной жидкости — воды—при 20°С о~ = 7,275-Ю-2 Дж/м2. С повышением температуры величина о* уменьшается (ослабление межмолекулярного взаимодействия), и при критической температуре, когда исчезает граница между жидкостью и паром, о = 0.

Для расплавленных солей при 400—1000 °С о 0,15 Дж/м2. Для ртути при комнатной температуре сг л? 0,48 Дж/м2. Для других металлов в расплавленном состоянии а достигает 1 Дж/м2 и более.

Все самопроизвольные процессы происходят в направлении уменьшения энергии Гиббса (см. § 67). Аналогично иа границе раздела фаз самопроизвольно происходят процессы в направлении уменьшения свободной поверхностной энергии, равной произведению ее удельного значения (а) на площадь поверхности (S). Во всех системах произведение oS стремится к минимальному значению, возможному для данной системы при сохранении постоянства се объема. Вследствие этого дисперсные системы принципиально терм од и н а м и ч ее к и н еу стой ч и вы.

Если о постоянно, то самопроизвольно происходят процессы в направлении уменьшения суммарной поверхности (S), приводящие к уменьшению дисперсности, т. е. к укрупнению частиц. Поэтому происходит слияние мелких капель в туманах, дождевых облаках и эмульсиях, агрегация высокодисперсных частиц в более крупные образования. Все это приводит к разрушению дисперсных систем: туманы и дождевые облака проливаются дождем, эмульсии расслаиваются, коллоидные растворы коагулируют, т.е. разделяются на осадок дисперсной фазы (коагулят, рис. 89, б, в) и дисперсионную среду, или, в случае вытянутых частиц дисперсной фазы, превращаются в гель (рис. 89, а).

Способность раздробленных систем сохранять присущую им степень дисперсности называется агрегативной устойчивостью. Агрегативная неустойчивость коллоидного состояния вещества отличает его от агрегативно устойчивых грубодисперсных и молекулярных систем. Агрегативной неустойчивостью коллоидного состояния вещества обусловливается изменчивость коллоидных систем как во времени, так и под влиянием добавок разнообразных веществ *.

* В учение об агрегативной неустойчивости как качественной особенности коллоидного состояния вещества и в развитие представлений о стабилизаторах дисперсности большой вклад внес Николай Петрович Песков (1880—« 1940)—профессор Московского химико-технологического института имени Д. И. Менделеева,

Если в той или иной системе величина поверхности не может изменяться, то самопроизвольное убывание произведения aS осуществляется путем уменьшения а на границе раздела фаз. Это является причиной адсорбционных процессов (см. § 109), состоящих в изменении концентрации и состава веществ на границе раздела фаз. Общая направленность самопроизвольных процессов к уменьшению свободной поверхностной энергии не только является причиной лабильности высокодисперсных систем, но и открывает путь стабилизации дисперсности путем изменения межфазовых поверхностей (см. § 113).

Высокодисперсное состояние вещества — качественно особая форма его существования. Поэтому область естествознания, изучающая объективные физические и химические закономерности поверхностных явлений и гетерогенных высокодисперсных систем, сформировалась в самостоятельную научную дисциплину, называемую коллоидной химией.

107. Коллоиды и коллоидные растворы. Частицы коллоидных размеров могут иметь различную внутреннюю структуру, что существенно сказывается как на методах получения коллоидных растворов, так и на их свойствах. Существуют следующие три типа внутренней структуры первичных частиц коллоидных размеров.

I тип — суспензоиды (или необратимые коллоиды, лиофобные коллоиды). Так называют коллоидные растворы металлов, их оксидов, гидроксидов, сульфидов и других солей. Первичные частицы дисперсной фазы коллоидных растворов этих веществ по своей внутренней структуре не отличаются от структуры соответствующего компактного вещества и имеют молекулярную или ионную кристаллическую решетку. Суспензоиды — типичные гетерогенные высокодисперсные системы, свойства которых определяются очень сильно развитой межфазной поверхностью. От суспензий они отличаются более высокой дисперсностью. Суспе