Поверхностные явления

Пове́рхностные явле́ния — совокупность явлений, обусловленных особыми свойствами тонких слоёв вещества на границе соприкосновения фаз. К поверхностным явлениям относятся процессы, происходящие на границе раздела фаз, в межфазном поверхностном слое и возникающие в результате взаимодействия сопряжённых фаз.

Поверхностные явления обусловлены тем, что в поверхностных слоях на межфазных границах вследствие различного состава и строения соприкасающихся фаз и соответственно из-за различия в связях поверхностных атомов и молекул со стороны разных фаз существует ненасыщенное поле межатомных, межмолекулярных сил. Вследствие этого атомы и молекулы в поверхностных слоях образуют особую структуру, а вещество принимает особое состояние, отличающееся от его состояния в объеме фаз различными свойствами^[1]. Поверхностные явления изучаются коллоидной химией.

Поверхностные явления принято классифицировать в соответствии с объединенным уравнением первого и второго начал термодинамики, в которое входят основные виды энергии. Для любой гетерогенной системы его можно записать в следующем виде:

${\displaystyle dG=-SdT+VdP+{\underline {\sigma ds}}+\Sigma \mu _{i}dn_{i}+\varphi dq}$

Это уравнение показывает приращение энергии Гиббса через алгебраическую сумму приращений других видов энергии. Очевидно, что поверхностная энергия способна переходить в следующие виды энергии:

• Энергия Гиббса
• Теплота
• Химическая энергия
• Механическая энергия
• Электрическая энергия

Превращение поверхностной энергии в один из перечисленных видов энергии соответствует определенным поверхностным явлениям, таким как изменение реакционной способности при изменении дисперсности, адгезия и смачивание, капиллярность, адсорбция, электрические явления.

Поверхностные явления широко распространены в

• Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. — ООО ТИД "Альянс", 2004. — 464 с. — ISBN 5-98535-003-7.
• Киселёв В. Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках. — Наука, 1970. — 399 с.
• Chaplin, M. Water structuring at colloidal surfaces // Surface Chemistry in Biomedical and Environmental Science :
  doi:10.1007/1-4020-4741-X_1
  .
• Jung, Y. On the theory of organic catalysis “on water” :
  doi:10.1021/ja068120f
  .
• McFearin, C. L. From Franklin to today: Toward a molecular level understanding of bonding and adsorption at the oil-water interface :
  doi:10.1021/jp808212m
  .
• Moore, F. G. Integration or segregation: How do molecules behave at oil/water interfaces? :
  doi:10.1021/ar7002732
  .
• Vogler, E. A. A brief history of water structure and reactivity at surfaces. — In: Structure and reactivity of water at biomaterial surfaces :
  doi:10.1016/S0001-8686(97)00040-7
  .