Сила сцепления двух твердых частичек, между которыми находится тонкая пленка воды, определяется в первую очередь величиной энергии. Многочисленными экспериментами установлено, что различные тела по - разному взаимодействуют с водой: есть твердые поверхности, обладающие значительной силой сцепления с молекулами воды, хорошо смачиваемые водой - это гидрофильные поверхности; имеются также тела, поверхности которых плохо смачиваются водой - это гидрофобные вещества. Очевидно, что способность твердых тел взаимодействовать с водой определяется свойствами этих тел: химическим составом, типом кристаллической решетки, состоянием поверхности.

К категории гидрофильных относятся вещества с ионной или ковалентной полярными структурами: большая часть оксидов и ряд других бинарных соединений (NaCl, КВг и т. д.), сульфаты, карбонаты, силикаты и др. Так, например, в СаС03 связь атомов в группе С03 смешанная (ионная и ковалентная), а между Са2+ и С032' ионная. Наличие последнего типа связи обеспечивает возникновение электрических зарядов на поверхности частичек при дроблении, а высокое электросопротивление - сохранность их в течение продолжительного времени.

О сильном влиянии на гидратацию электрических зарядов на поверхности тела свидетельствуют опыты со ртутью. В обычном состоянии ртуть является гидрофобным веществом. После сообщения ее поверхности электрического заряда (любого знака) ртуть начинает смачиваться водой и тем сильнее, чем больше величина заряда.

Способность тела смачиваться водой зависит от состояния его поверхности. Как уже упоминалось, чистые металлы относятся к гидрофобному классу, и в то же время они практически хорошо смачиваются водой. Это несоответствие объясняется наличием на поверхности почти всех металлов

100

очень тонкой пленки оксидов, обладающих гидрофильными свойствами Значительно ухудшают смачиваемость частичек железорудного концентрата адсорбированные на их поверхности в процессе обогащения методом флотации некоторые вещества, молекулы которых блокируют наиболее активные участки твердого тела.

В ряде случаев молекулы твердой фазы вступают в химическое взаимодействие с водой. При этом в результате перехода ионов тела в раствор его поверхность приобретает заряд. Кроме того, возможно образование новых химических веществ (кристаллогидратов, гидроокисей и т. п.), поверхность которых хорошо смачивается водой.

На взаимодействие твердого тела с водой оказывает влияние наличие в ней посторонних ионов.

Одним из характерных показателей электрических свойств системы твердый материал - вода может служить электрокинетический потенциал или ^-потенциал.

Как уже отмечалось, введенные в систему твердое тело - вода некоторые добавки значительно изменяют гидрофильность поверхности. Эти вещества называются поверхностно активными. Молекулы их имеют сложное строение с концами - радикалами полярного и неполярного типа. Если поверхность твердого тела гидрофильна, т. е. обладает силовым полем высокой напряженности большим, чем величина поверхностного натяжения воды, то молекулы поверхностно активного вещества своими активными (полярными) концами адсорбируются на поверхности твердой фазы, ориентируя свои неактивные концы к воде, в результате чего уменьшается смачивающая способность твердой поверхности.

Наоборот, при смачивании водой гидрофобной поверхности введение поверхностно активных веществ улучшает ее смачивающую способность. В этом случае поверхностно активные вещества адсорбируются водой, ориентируясь таким образом, что неактивные концы молекул выходят на ее поверхность, уменьшая поверхностное натяжение воды. В результате вода растекается по твердой поверхности, другими словами, улучшается смачивающая способность твердой фазы.

Качественная картина влияния поверхностно активных веществ на изменение гидрофильности твердых частичек представлена на рис. 2.11, 2.12.

а

6

Рис. 2.11 Схема действия поверхностно активных веществ на изменение
смачиваемости твердой поверхности водой:
а - гидрофильная поверхность (смачивание ухудшается); б - гидрофобная
поверхность (смачивание улучшается)