растворителях одновременно может растворяться несколько веществ, между собой не взаимодействующих, то каждое из них будет растворяться независимо от другого, имея свою константу распределения.

В зоне сварки плавлением два несмешивающихся растворителя — это жидкие металл и шлак. Способность некоторых соединений растворяться в этих двух фазах используется для очистки металла от таких соединений. Так, при сварке сталей в жидком металле достаточно энергично может образовываться закись железа.ухудшающая свойства стали. Закись железа хорошо растворима не только в жидком металле^но и в жидком шлаке, и распределение ее между этими двумя различными по свойствам жидкостями подчиняется закону распределения. Условившись в дальнейшем заключать концентрации веществ, находящихся в шлаке, в круглые скобки, а веществ, находящихся в жидком металле,— в квадратные, запишем

Уменьшение концентрации свободной закиси железа в шлаке может вызвать снижение содержания ее и в жидком металле: из металла она будет переходить в шлак, так как для данной температуры значение константы распределения постоянно.

На этом и основано диффузионное раскисление металла (см. гл.У1).Таким же образом можно снизить и концентрацию серы в металле. На действии закона распределения основано также получение методом электрошлакового переплава весьма рафинированных металлов и сплавов.

Понятие о поверхностной энергии. Различные химические процессы, протекающие в гетерогенных системах, обычно начинают развиваться с поверхностей раздела фаз, перемещаясь затем далее, в глубь системы.

И Условия существования молекул поверхностного слоя отличаются от тех, в которых находятся молекулы внутренних слоев. Поэтому свойства поверхности отличаются от свойств внутренних слоев вещества. Особенности свойств поверхностных слоев вещества проявляются на любой поверхности раздела фаз, но особенно сильно — в системе «жидкость — газ», слабее — на границе двух .несмешивающихся жидкостей, а также в системе «твердое тело-жидкость», еще слабее— на границе раздела твердых тел. Проявление этих свойств есть результат наличия на поверхности раздела фаз определенной энергии — поверхностной энергии, или энергии поверхностного натяжения. Под действием этой энергии капля жидкости, предоставленная самой себе, принимает форму шара, при которой ее поверхность для данного объема будет наименьшей. В этом случае жидкость можно представить как бы заключенной в упругую растянутую резиновую пленку, стремящуюся ее сжать, хотя в действительности такой пленки нет.

Причиной поверхностного натяжения является наличие взаим-

ного притяжения молекул жидкости. Рассмотрим две молекулы жидкости — одну А, находящуюся на поверхности, и вторую В — во внутренних слоях жидкости (рис.87). Описав вокруг них сферы радиусом г, равным расстоянию, на котором действуют силы межмолекулярного притяжения, убедимся, что силовое состояние молекул А и Б различно. На молекулу В силы притяжения действуют симметрично во всех направлениях и она находится в равновесном состоянии. Действие же сил на молекулу А несимметрично, а именно: сила притяжения соседних молекул жидкости нижних слоев не будет уравновешиваться силой притяжения молекул верхних слоев, поэтому равнодействующая Р в данном случае направлена вниз и стремится втянуть молекулу внутрь жидкости.

Увеличению поверхности жидкости соответствует переход части молекул из более удаленных от поверхности слоев на поверхность жидкости, связанный с затратой некоторой работы. Работа, необходимая для создания 1 см2 поверхности при наличии определенной пограничной среды, является мерой поверхностного натяжения, обозначается о и измеряется в эргах на 1 см2. Можно определить величину поверхностного натяжения и как силу, действующую на 1 см

длины поверхностного слоя. Тогда величина поверхностного натя жения измеряется в динах на 1 см. В обоих случаях эти опреде ления по сути совпадают, так как

Рис. 87. Схема взаимодействия частиц, находящихся внутри жидкости — В и иа ее поверхности — А.

J дин - см_ J дин

эрг

Величина поверхностного натяжения зависит не только от жидкости, ио и от среды, которая находится рядом с ней, так как эта среда может влиять на поверхностные молекулы жидкости. Ниже приведены величины поверхностного натяжения некоторых жидкостей при 20 °С, когда пограничная среда — воздух:

Вещество А1СЦ .

эрг/см* . 39,5

Н20 . 72,58

471,6

Меняя пограничную среду, можно весьма сильно влиять на величину поверхностного натяжения жидкости. Применив, например, для воды в качестве пограничной среды вместо воздуха бензол, получим снижение о у воды до 36,6 эрг/см2, а при контакте ее с эфиром величина поверхностного натяжения составит всего 9,7 эрг/см2.