Поверхностные явления

Там, где проходит граница раздела фаз на поверхности твердого тела или жидкости, молекулы вещества обретают особые, удивительные свойства. Как выяснил в конце XIX в. американский физик Дж. У. Гиббс, молекулы, расположенные в тончайшем поверхностном слое любого вещества, имеют избыток свободной энергии. Любая капля жидкости как бы заключена в оболочку из таких молекул с избытком свободной энергии, отсюда и явления поверхностного натяжения, смачивания или отталкивания жидкостей и т. д. В твердых телах существует такой же поверхностный слой, от его структуры и состава зависят, например, разница в объемном и поверхностном электрическом сопротивлении, сорбционные процессы и др.

Иногда свойства поверхностного слоя вредны. Так, существование поверхностного слоя усиливает коррозию металлов, способствует сорбции газов, отравляющих полупроводники. В то же время использование свойств поверхностного слоя позволяет отделять руды металлов от пустой породы; очищать воздух от вредных газов адсорбентами (веществами, которые поглощают газы своим поверхностным слоем); применять катализаторы для ускорения тех химических реакций, которые обычно идут слишком медленно. Особое значение поверхностные явления имеют для устойчивости коллоидных систем (см. Коллоидная химия), в частности, при эмульсионной полимеризации и в биологии, где большинство процессов протекают в поверхностных слоях (дыхание, питание и др.).

Поверхностные явления используются в производственной деятельности человека. Они в значительной мере определяют пути получения и долговечности важнейших строительных и конструкционных материалов, полимерных материалов, эффективность добычи и обогащения полезных ископаемых, качество и свойства продукции, выпускаемой химической, текстильной, пищевой, химико-фармацевтической и другими отраслями промышленности. Изучение поверхностных явлений в медицине и биологии позволяет сознательно влиять на биологические процессы.