Введение и основные определения

Фундаментальные основные положения химии поверхностей раздела изложены в работах Томаса Юнга (1805 г.) и Джозайя Уилларда Гиббса (1872 г.). Юнг описал поверхность раздела, полагая, что ее механические свойства близки к свойствам гипотетической растянутой мембраны, которая имеет натяжение – так называемое поверхностное натяжение. Ее положение выбрано так, чтобы эта простая модель была эквивалентна сложной области, существующей между двумя контактирующими объемными фазами. Гиббс рассматривал проблему с позиций термодинамики и ввел геометрическую поверхность (разделяющая поверхность Гиббса).

В то же время уже из работ Гиббса, а в последующем Ван-дер-Ваальса и Беккера, следовало, что граница между двумя объемными фазами не может быть описана просто как двумерная поверхность, не имеющая толщины. Гиббс определил поверхность раздела как “неоднородный тонкий слой, разделяющий объемные фазы и обладающий, следовательно, конечной толщиной и объемом”. В связи с определенным диапазоном действия межмолекулярных сил более корректно рассматривать эту границу как область определенной толщины с постепенно изменяющимися значениями энергии, плотности и других термодинамических параметров. Так как эта область имеет поверхность и толщину, она может рассматриваться как промежуточная фаза, способная существовать в твердом, жидком или газообразном состоянии. Эту область часто называют двумерной фазой (граничной или промежуточной фазой, межфазной областью). Обычно ее толщина не может существенно изменяться по желанию экспериментатора.

Рис. 1.1. Определение (Ван-дер-Ваальс и Беккер) промежуточной фазы s, располагающейся между двумя контактирующими фазами α и β