Змочування
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Змочування

Змочування, явище, що виникає при зіткненні рідини з поверхнею твердого тіла або інші рідини. Воно виражається, зокрема, в розтіканні рідини після твердої поверхні, що знаходиться у контакті з газом (пором) або іншою рідиною, просочення пористих тіл і порошків, викривлення поверхні рідини в поверхні твердого тіла. Так, С. викликає освіту сферичного меніска в капілярній трубці, визначає форму краплі на твердій поверхні або форму газової бульбашки, що прилипнула до поверхні зануреного в рідину тіла. С. часто розглядають як результат міжмолекулярної (вандерваальсова) взаємодії в зоні контакту трьох фаз (тіл, середовищ). Проте у багатьох випадках, наприклад при зіткненні рідких металів з твердими металами, оксидами, алмазом, графітом, С. обумовлено не стільки міжмолекулярною взаємодією скільки утворенням хімічних сполук, твердих і рідких розчинів, дифузійними процесами в поверхневому шарі змочуваного тіла. Тепловий ефект, супроводжуючий зіткнення рідини із змочуваною поверхнею, називається теплотою змочування.

загрузка...

  Мірою С. зазвичай служить краєвий кут q між змочуваною поверхнею і поверхнею рідини на периметрі С. ( мал. 1 ). Кут q відлічують з боку рідини. При статичному (рівноважному) С. він пов'язаний з поверхневим натягненням рідини (s же ), поверхневим натягненням твердого тіла (s т ) і міжфазним натягненням на кордоні тверде тіло — рідина (s тж ) рівнянням Юнга: cosq = (s т — s тж ) / ( же . Величиною кута q оцінюють ліофільность і ліофобность поверхонь по відношенню до різних рідин. На ліофільній поверхні рідина розтікається, тобто має місце часткове (0° <q< 90°) або повне С. (q® 0°); на ліофобній — розтікання не відбувається (q>90°) (див. мал. 2 ). Краєвий кут залежить від співвідношення сил зчеплення молекул рідини з молекулами або атомами змочуваного тіла ( адгезія ) і сил зчеплення молекул рідини між собою ( когезія ) . Оборотну роботу адгезії і когезії обчислюють відповідно по рівняннях: W а =sж (1 + cosq) і W до = 2s же . При W а <W K завжди q>0°, причому із збільшенням відношення W а <W до покращується С. Разность S = W а /w до називається коефіцієнтом розтікання. Часто спостережувана затримка у встановленні рівноважних краєвих кутів називається гістерезисом С. Разлічают кінетичний (динамічний) і статичний гістерезис С. Прічиной гістерезису може бути шорсткість поверхні, особливості структури поверхневого шару, релаксаційні процеси в рідкій фазі і ін. Якщо тверде тіло стикається одночасно з двома рідинами, що не змішуються, відбувається виборче С. Еффектівниє регулювальники С. — поверхнево-активні речовини, які можуть як покращувати, так і погіршувати С.

  С. має важливе значення в природі, промисловій технології, побуті. Хороше С. необхідно при фарбуванні і пранні (див. Миюча дія ), обробці фотографічних матеріалів, нанесенні лакофарбних покриттів, просоченні волокнистих матеріалів, склеюванні, паянні, амальгамуванні і т. д. Понизити С. до мінімуму прагнуть при здобутті гідрофобних покриттів, гідроізоляційних матеріалів і ін. В деяких випадках, наприклад при флотації і емульгуванні твердими емульгаторами, потрібне збереження краєвих кутів в певному інтервалі значень. С. грає первинну роль в металургійних процесах, при диспергуванні твердих тіл в рідкому середовищі. Воно впливає на поширення грунтових вод, зволоження грунтів, всілякі біологічні і інші природні процеси. У розвиток теорії і розробку прикладних питань С. великий вклад внесли П. А. Ребіндер, А. Н. Фрумкин, Би. Ст Дерягин і ін.

  Літ.: Бідолаг Ю. Ст, Сум Би. Д., Змочування, М., 1972; Фрідріхсберг Д. А., Курс колоїдної хімії, Л., 1974, с. 60; Найдіч Ю. Ст, Контактні явища в металевих розплавах, До., 1972; Зімон А. Д., Адгезія рідин і змочування, М., 1974.

  Л. А. Шиц.

Мал. 2. Положення краплі (бульбашки) на твердій поверхні за різних умов змочування; г — газ; же — рідина; т — тверде тіло.

Мал. 1. Крапля на твердій поверхні.