Капля (физ.-хим.) — Под этим названием разумеется незначительное количество жидкости, принимающее округленную форму вследствие сцепления ее частиц. Содержание настоящей статьи составляют: 1) способы получения Капля, 2) форма Капля, 3) вес Капля, 4) связь между весом капли и поверхностным натяжением жидкости и, наконец, 5) приложение изучения веса Капля к решению химических вопросов. Капля может быть получена весьма разнообразными способами. В опытах Гутри Капля отделялись с шариков из различного материала или падали с медного кружка, в середине которого припаивалась проволока, имевшая во время опытов вертикальное положение. У Саллерона приборчик для получения Капля представлял род Мариоттова сосуда. Широкая муфта, закрытая сверху, оканчивалась внизу капиллярной трубочкой. В верхнюю часть муфты впаивалась трубочка, опускающаяся ниже уровня жидкости в муфте и служащая для притока воздуха. Другой приборчик Саллерона состоял из маленького графина с припаянной ниже довольно длинного горла боковой узкой трубочкой, из которой и падали Капля Дюпре для получения Капля пользовался сифоном из капиллярных трубок, одно колено которого вставлялось в сосуд с испытуемою жидкостью. Подымая и опуская последний, можно ускорить или замедлить получение Капля из другого колена сифона. В сосуд с испытуемою жидкостью вставлялась трубочка, снабженная каучуком с зажимом, посредством которого можно останавливать капание. В опытах Траубе с расплавленными солями — Капля, по мере расплавления соли, истекали через узкое (3-9 мм) отверстие платинового тигля. Форма Капля, по теории капиллярных явлений, основания коей изложены в статье Волосность (теории), должна быть шаровою в случае, когда размеры Капля весьма малы. Когда же Капля достаточно широка, то поверхность вблизи вершины мениска представляет параболоид вращения около вертикальной оси. Опыты подтверждают данные теории. Если в сифонную капиллярную трубку с неравными коленами наливать воду, то при прибавлении ее в большее колено поверхность, поднимаясь мало-помалу в меньшем колене, при выходе из трубки выпрямляется и становится даже выпуклой. Но, прежде чем принять полушаровую форму, вода стекает благодаря прилипанию ее к краям стеклянной трубки. Если же взять медную пластинку с узкой дырочкой, заменяющей капиллярную трубку, то вода, выступая из этого отверстия, образует шаровидную Капля, радиус которой примерно равен радиусу отверстия. Форма ртутных Капля на стеклянной горизонтальной пластине представляет поверхность вращения вокруг вертикальной оси. В том месте, в котором Капля касается пластинки, она сливается с горизонтальною плоскостью. Но, начиная отсюда, радиусы горизонтальных сечений постепенно увеличиваются, на некотором расстоянии достигают наибольшей величины и затем вновь уменьшаются. В больших Капля верхняя часть поверхности совпадает с горизонтальной плоскостью, нижняя же часть составляет с изображением ее в стеклянной пластинке прямой угол, т. е. наклонение к горизонту касательной к поверхности Капля равно 45°. Гей-Люссак в одном случае дает относительные размеры ртутной Капля: при высоте 3,378 мм наибольший радиус горизонтального сечения 50 мм. Веса Капля различных веществ определялись многими исследователями. Наблюдена зависимость веса Капля: 1) от температуры, 2) от вещества того тела, с коего отделяется капля, 3) от размеров этого тела и 4) доказана связь между весом Капля и поверхностным натяжением жидкости. По опытам Тэта, вес Капля уменьшается с повышением температуры. В этих опытах Капля падали с шарика термометра (радиуса 7,4 мм) и температура его принималась за температуру Капля Вес Капля воды в грм. найден:

 

40°,3	30°,6	20°,4
0,1298	0,1307	0,1326

Зависимость веса Капля от вещества того тела, на коем образуется Капля, видна из опытов Гутри, который заставлял падать Капля с шариков из различного материала. Капля воды при прочих одинаковых условиях (температура, радиус шарика) весила в граммах: сера 0,1202, цинк 0,1225, свинец 0,1226, пробка 0,1242, стекло 0,1297. Размеры тела, с которого отделяется Капля, также значительно влияют на ее вес. Опыты над образованием Капля на медном кружке, припаянном в центре к проволоке, которая ставилась в вертикальное положение, показали, что веса Капля возрастают приблизительно пропорционально радиусам кружков или их окружностям, что видно из следующих данных для воды:

 

Радиус медного кружка r	Вес капли g	Отношение g/(2 π r)
6,35 мм	0,1632 г	0,0041
5,08 мм	0,1491 г	00047
3,81 мм	0,0967 г	0,0040
2,54 мм	0,0733 г	0,0046
1,27 мм	0,0411 г	0,0052

Связь между весом Капля и поверхностным натяжением жидкости в первом приближении дается равенством g = 2πrf, где g вес Капля в грам., падающей с кружка радиуса r, и f — поверхностное натяжение жидкости [Между поверхностным натяжением f и коэффиц. а² (см. Волосность) существует весьма простое соотношение. Вес жидкости, поднявшейся в трубке радиуса r, равен в первом приближении π r2h δ, где δ плотн. жидк., а h — высота поднятия, откуда вес жидкости, поднимаемой единицей длины, f = (π r²h δ)/(2 π r) = rh(δ /2) = a²(δ/2)], представляющее количество жидкости в грам., прилипающей к единице длины тела. Если взять величину поверхностного натяжения из определений высот поднятия в волосных трубках и вычислить веса капель по приведенной формуле, то в большинстве случаев, хотя и не всегда, получается довольно удовлетворительное согласие, напр.:

 

	Наблюдено	Вычислено
Вес капли ртути	49,99	49,56-55,21
Вес капли спирта	2,509	2,509

Дюкло для определения поверхностного натяжения — вместо взвешивания Капля измерял число капель, составляющее известный объем. По предыдущей формуле отношение объемов при одинаковой величине отверстия, из коего вытекает Капля, равно отношению (f/d)/(f'/d '), где f, d и f', d' поверхностное натяжение и плотность сравниваемых жидкостей. Дюкло получал Капля из пипетки емкостью 5 куб. см, имеющей такой капиллярный конец, чтобы она, будучи наполнена водою, при температуре 15° строго давала 100 Капля Тогда отношение между поверхностным натяжением и числом Капля воды с аналогичными величинами для другой жидкости, которая, будучи налита в ту же пипетку, дает n капель, будет

f '/f=100d/n

где d плотность жидкости. Для тех жидкостей, кои дают n менее140, формула является применимой, но если n больше140, то, по Дюкло, следует вводить уже некоторые поправки. Вообще, определение веса Капля хотя и не может служить для точного определения поверхностного натяжения жидкости, но пригодно во многих случаях. Так как поверхность натяжения жидкости резко изменяется от примеси даже ничтожных количеств постороннего вещества, то вес Капля, или число их в данном объеме, служит отличным критерием чистоты данной жидкости. В применении к химии веса Капля изучались особенно Квинке и Траубе. Квинке определил веса Капля 46 расплавленных тел и нашел, что объемы Капля исследованных тел относятся как ряды целых чисел [Вывод этот можно считать лишь приблизительным, ибо объемы тел при температуре плавления в большинстве случаев не вполне точны]. При радиусе трубки в 1 мм, из коей истекают Капля, получен: наименьший обем (в куб. миллим.) 3,89-4,84 у веществ: S, Se, P, Br, KJ; двойной обем 7,63-8,65 y Hg, Pb, Bi, Sb, KNO ₃; четырехкратный объем 14,44-17,86 у Н ₂ О, Pt, Ag, Cd, Sn, Cu и, наконец, шестикратный объем 25,26-27,14 у Pd, Zn и Fe. Траубе исследовал веса Капля (также при температуре плавления) солей калия КСl, KBr, KJ, KNO ₃, KNO₂, КСlО ₃ KBrО ₃, KCN, KCNO, KCNS, KCNSe, СНКО ₂ С ₂H₃ КО ₂, К ₂ СlO ₄, КCr ₃ О ₁₀, К ₂ СО ₃, аналогичных солей натрия и многих других солей, отвечающих этим металлам. Сравнение веса Капля солей минеральных кислот показало, что величины для солей одноосновных кислот, вообще близкие между собой значительно, отличаются от веса Капля солей для кислот двуосновных. При переходе от солей калия к соответствующим солям натрия вес Капля несколько возрастает. Таким образом, зная вес Капля данной соли при температуре плавления, можно с некоторой достоверностью сделать заключение об основности кислоты, отвечающей этой соли.

В. Курилов.