Смачивание

Определение "Смачивание" в Большой Советской Энциклопедии

Капля на твердой поверхности

Смачивание, явление, возникающее при соприкосновении жидкости с поверхностью твёрдого тела или другие жидкости. Оно выражается, в частности, в растекании жидкости по твёрдой поверхности, находящейся в контакте с газом (паром) или другой жидкостью, пропитывании пористых тел и порошков, искривлении поверхности жидкости у поверхности твёрдого тела. Так, Смачивание вызывает образование сферического мениска в капиллярной трубке, определяет форму капли на твёрдой поверхности или форму газового пузырька, прилипшего к поверхности погруженного в жидкость тела. Смачивание часто рассматривают как результат межмолекулярного (вандерваальсова) взаимодействия в зоне контакта трёх фаз (тел, сред). Однако во многих случаях, например при соприкосновении жидких металлов с твёрдыми металлами, окислами, алмазом, графитом, Смачивание обусловлено не столько межмолекулярным взаимодействием, сколько образованием химических соединений, твёрдых и жидких растворов, диффузионными процессами в поверхностном слое смачиваемого тела. Тепловой эффект, сопровождающий соприкосновение жидкости со смачиваемой поверхностью, называется теплотой смачивания.

Положение капли при различных условиях смачивания

Мерой Смачивание обычно служит краевой угол q между смачиваемой поверхностью и поверхностью жидкости на периметре Смачивание (рис. 1). Угол q отсчитывают со стороны жидкости. При статическом (равновесном) Смачивание он связан с поверхностным натяжением жидкости (s_ж), поверхностным натяжением твёрдого тела (s_т) и межфазным натяжением на границе твёрдое тело - жидкость (s_тж) уравнением Юнга: cosq = (s_т - s_тж)/(_ж. Величиной угла q оценивают лиофильность и лиофобность поверхностей по отношению к различным жидкостям. На лиофильной поверхности жидкость растекается, т. е. имеет место частичное (0° <q< 90°) или полное Смачивание (q® 0°); на лиофобной - растекания не происходит (q>90°) (см. рис. 2). Краевой угол зависит от соотношения сил сцепления молекул жидкости с молекулами или атомами смачиваемого тела (адгезия) и сил сцепления молекул жидкости между собой (когезия). Обратимую работу адгезии и когезии вычисляют соответственно по уравнениям: W_a =sж (1 + cosq) и W_k= 2s_ж. При W_a<W_K всегда q>0°, причём с увеличением отношения W_a<W_k улучшается Смачивание Разность S = W_a/W_k называется коэффициентом растекания. Часто наблюдаемая задержка в установлении равновесных краевых углов называется гистерезисом Смачивание Различают кинетический (динамический) и статический гистерезис Смачивание Причиной гистерезиса может быть шероховатость поверхности, особенности структуры поверхностного слоя, релаксационные процессы в жидкой фазе и др. Если твёрдое тело соприкасается одновременно с двумя несмешивающимися жидкостями, происходит избирательное Смачивание Эффективные регуляторы Смачивание - поверхностно-активные вещества, которые могут как улучшать, так и ухудшать Смачивание

Смачивание имеет важное значение в природе, промышленной технологии, быту. Хорошее Смачивание необходимо при крашении и стирке (см. Моющее действие), обработке фотографических материалов, нанесении лакокрасочных покрытий, пропитке волокнистых материалов, склеивании, пайке, амальгамировании и т. д. Снизить Смачивание до минимума стремятся при получении гидрофобных покрытий, гидроизоляционных материалов и др. В некоторых случаях, например при флотации и эмульгировании твёрдыми эмульгаторами, требуется сохранение краевых углов в определённом интервале значений. Смачивание играет первостепенную роль в металлургических процессах, при диспергировании твёрдых тел в жидкой среде. Оно влияет на распространение грунтовых вод, увлажнение почв, разнообразные биологические и другие природные процессы. В развитие теории и разработку прикладных вопросов Смачивание большой вклад внесли П. А. Ребиндер, А. Н. Фрумкин, Б. В. Дерягин и др.

Лит.: Горюнов Ю. В., Сумм Б. Д., Смачивание, М., 1972; Фридрихсберг Д. А., Курс коллоидной химии, Л., 1974, с. 60; Найдич Ю. В., Контактные явления в металлических расплавах, К., 1972; Зимон А. Д., Адгезия жидкостей и смачивание, М., 1974.
  Л. А. Шиц.