Пены

Пены, пластинчато-ячеистые дисперсные системы, состоящие из пузырьков газа (воздуха), пронизывающих данную жидкость и отделенных друг от друга тонкими жидкими пленками. П. образуются обычно в водных растворах поверхностноактивных веществ, сильно понижающих поверхностное натяжение воды при встряхивании или при пропускании пузырей воздуха. При этом, пока пузырьки газа остаются внутри жидкости, окруженные со всех сторон сплошной жидкой средой, система является эмульсий (смотрите). Пеной система становится лишь после того, как пузырьки газа, поднимаясь на поверхность жидкости, образуют над ней сотоио-добную структуру. Чистые жидкости не обладают вовсе способностью пениться, т. к. образование П. сопровождается увеличением поверхности, а поверхностное натяжение жидкости препятствует этому, заставляя образовавшиеся пузыри тотчас же лопаться, сливаться с общей массой жидкости. Соответственно этому время существования отдельного пузырька на поверхности любой чистой жидкости равно нулю. В растворах же поверхностноактивных веществ (ы, органич. к-ты, фенолы, мыла и др.) последние, адсорбируясь у поверхности раствор— воздух, с понижением поверхностного натяжения образуют адсорбционный поверхностный слой ориентированных молекул, обладающий известной механич. прочностью. При этом время существования пузырька в растворах м. б. весьма значительно (достигая нескольких минут), служа чувствительным показателем наличия, например в воде, различных поверхностноактивных загрязнений. Т. о. пенообразованиеявляется процессом, происходящим вопреки поверхностному натяжению; всякая II. под действием поверхностного натяжения с течением времени разрушается. Пенообразование тем легче и П. тем устойчивее, чем меньше поверхностное натяжение (чем сильнее оно понижено) и чем прочнее адсорбционный слой поверхностноактивного пенообразователя. Устойчивость элемента П., то есть время существования отдельного ее пузырька, сначала возрастает (фигура 1, для амилового а) с концентрацией поверхностноактивного вещества для растворов пенообразователей р]

и для случая пленок нерастворимых—маслоподобных веществ на поверхности воды [*]; при дальнейшем возрастании концентрации пенообразователя устойчивость пузырьков вновь падает в случае растворимых мо-лекулярно - дисперсных поверхностноактивных веществ. Когда же пенообразователями являются защитные коллоиды или полуколлоиды (мыла, сапонин, красители), время существования пузырьков, достигнув максимума при насыщении адсорбционного слоя, остается далее постоянным (смотрите ниже фигура 2, для сапонина кривая а). Дальнейшие исследования [³] показали, что устойчивость столба П., к-рую можно измерить временем разрушения этого столба (смотрите фигура 1, кри

вая С), подчиняется в основном тем же закономерностям, что и устойчивость отдельных пузырьков на поверхности раствора. На фигуре 1 и 2 представлены также кривые роста адсорбции пенообразователя в зависимости от концентрации (фигура 1,Ви фигура 2, Ь), которые показывают, что максимум ценообразования для обычных поверхностноактивных пенообразователей лежит до насыщения адсорбционного слоя, а для защитных коллоидов (сапонин) наибольшая устойчивость пены совпадает с пределом адсорбции и с наибольшей поверхностной прочностью слоя (кривая с фигура 2).

П. играют важную роль в разных областях техники (варение, мыловарение); иногда требуется получение устойчивых П.,

иногда же, наоборот, быстрое разрушение их; это достигается разрушением пенообразователя или введением в систему второго, более поверхностноактивного вещества (эфир, ами ловый ), вытесняющего пенообразователь из поверхностных слоев и не обладающего достаточной прочностью пленок (разрушение П. вытеснением). Особенно же важную роль устойчивые П. играют в пожарном деле (смотрите Пенное тушение, Огнетушители) и во флотационной технике при обогащении руд. Во флотационных процессах ценообразование необходимо для создания большой поверхности, увлекающей значительное количество частиц флотируемой руды (смотрите Флотация). Такая П., пленки которой покрыты твердыми нерастворимыми частицами, называется трехфазной П.; ее устойчивость обычно значительно повышается от присутствия твердых частиц.

Лит.: *) Rehbinder Р. u. WenstrJm Е., Stabilisierende Wirkung yon Adsorptionsschichten, Stabilitat von Blasen u. Tropfen an Trennungsfblchen, «Kolloid-Zeitschrift», Dresden, 1930, B. 53, p. 145; *) Талмуд Д. Л. и Суховольская С. Д., Стабильность элементарной пены, «Цветные металлы», Москва, 1930, 1; з) л у б м а н Н. М„ Ценообразование и флотируемость порошков в растворах, там же, 1931.—Ребиндер П. А., Научные основы флотационных процессов, «Научное слово», Москва—Ленинград, 1929, 1; Талмуд Д.Л., Тео-ретич. взгляды на сущность Флотационных процессов, «Цветные металлы», М., 1930, 1; Bartsch О., Kolloidchem. Beihefte», Dresden, 1924, В. 20, Η. 1; Ostwald W. und Meissner M., Membrano-metrische Untersuchungen, ibid., 1926, B. 26, Η. 1; Freundlich H., Kapillarchemie, 3 Aufl., Leipzig, 1930. п. Ребиидер.