Смачивание и краевой угол смачивания

Смачиванием называется поверхностное явление, заключающе­еся во взаимодействии жидкости с твердым телом (или другой жидкостью) при наличии одновременного контакта трех несмешивающихся фаз, одна из которых обычно является воздухом. Мерой смачивания служит угол смачивания θ (или cosθ).

Рассмотрим каплю жидкости, нанесенную на ровную горизон­тальную поверхность твердого тела. В зависимости от природы жидкости и твердого тела будут наблюдаться явления, показанные на рис. 1.10.

Рис. 1.10. Равновесный краевой угол смачивания:

а – хорошее смачивание; б – воздух (1), жидкость(2), твердое тело (3);

в – плохое смачивание поверхности

Рассмотрим полное растекание жидкости по поверхности и сохранение капли в форме шара.

Равновесный краевой угол смачивания θ (рис.1.10, б) связан с поверхностными энергиями σ_{2, 1}, (жидкость - воздух), σ_{3, 1} (твёрдое тело - воздух) и σ _{3, 2} (твердое тело - жидкость) соотношением

. (1.9)

Случаю θ= 180° (cos θ = - 1) соответствует идеальное несмачи­вание, капля сохраняется в форме шара, случаю θ = 0° (соs θ = 1) - идеальное смачивание, жидкость растекается по по­верхности.

Если жидкость - вода, и краевой угол тупой (θ > 90°), то смачивание называют пло­хим (рис.1.10, в), а поверхность - гидрофобной (например, парафин, тефлон, углерод). Если краевой угол острый (θ < 90°), смачивание называют хорошим (1.10 а), а поверхность - гидрофильной (например, кварц, гипс, стекло).

Поверхность может быть гидрофобизована (например, если покрыть стекло слоем жира, парафина и т.п., то поверхность становится несмачиваемой водой) либо гидрофилизована (напри­мер, если жирную поверхность покрыть ПАВ).

Дата добавления: 2015-07-24