mezifázové napětí kapalina/kapalina
liquid/liquid interfacial tension
Tečná síla, působící na úsečku jednotkové délky ve směru rozhraní mezi dvěma konjugovanými kapalnými fázemi.
Naměřená hodnota
mezifázového napětí značně závisí na tom, jsou-li obě kapalné fáze skutečně rovnovážné. Na rozhraní se ustaví koncentrace odlišná od koncentrace v
objemových fázích, případně dochází i k orientaci molekul. Oba tyto děje vyžadují určitou dobu k ustavení rovnováhy, takže hodnota mezifázového napětí se s časem mění. V rovnováze jsou pak hodnoty mezifázového napětí na čase nezávislé a v ideálním případě jsou nezávislé i na způsobu měření (viz
měření povrchového a mezifázového napětí).
Dvousložkové soustavy dvou omezeně mísitelných kapalin
Složení těchto kapalin odpovídá příslušným stavovým diagramům. Hlavním parametrem, který ovlivňuje mezifázové napětí binárních systémů, je teplota. Vliv tlaku na vlastnosti fázových rozhraní se v kondenzovaných soustavách projevuje znatelně pouze při vysokých tlacích.
Na rozdíl od
povrchového napětí, které s teplotou vždy klesá, může mezifázové napětí s teplotou klesat (obr. 1a), stoupat (obr. 1b), případně i vykazovat extrém (obr. 1c); charakter jeho teplotní závislosti je určen hlavně teplotní závislostí vzájemné rozpustnosti obou složek. S rostoucí vzájemnou rozpustností složek mezifázové napětí klesá; v blízkosti kritické rozpouštěcí teploty se blíží nule.
|
|
Obr. 1 Teplotní závislost vzájemné rozpustnosti složek (oblast omezené rozpustnosti vyznačena barevnou plochou, uzavřenou binodální křivkou) a mezifázového napětí γ
|
Mezifázová napětí v systémech vodná fáze - nasycený uhlovodík mají hodnoty okolo 50 mN m–1 (voda/n-hexan 49,1 mN m–1); pro uhlovodíky s dvojnou vazbou jsou mezifázová napětí nižší (voda/1-hexen 44,4 mN m–1). Velmi nízká mezifázová napětí vykazují systémy voda - polární látka jako alkohol, ester nebo kyselina (voda/hexanol 7 mN m–1). Systémy, v nichž jedna fáze je tvořena rtutí, mají vysoká mezifázová napětí (voda/rtuť 416 mN m–1).
Třísložkové soustavy
Nejčastěji se jedná o soustavy tvořené dvěma kapalnými vzájemně prakticky nemísitelnými složkami a třetí složkou rozpustnou v obou fázích. Mezifázové napětí mezi konjugovanými fázemi zde klesá s rostoucím obsahem třetí složky. V kritickém bodě rozpustnostní křivky je nulové. Změna s teplotou závisí opět na teplotní závislosti rozpustnosti.
Odhad mezifázových napětí
Pro odhad mezifázového napětí mezi dvěma nemísitelnými kapalnými fázemi byly navrženy empirické i teoretické vztahy, např.:
Grafy souvislostí do úrovně:
I
II