Смачивание

Силами взаимодействия между молекулами можно объяснить такое явление как смачивание или несмачивание твердой поверхности жидкостью. По числу фаз, участвующих в процессе, различают два типа смачивания:

1) иммерсионное смачивание, имеющее место при полном погружении твердого тела в жидкость; в таком случае в смачивании участвуют две фазы: жидкость и твердое тело;

2) контактное смачивание, протекает с участием трех фаз: твердой, жидкой, газообразной (например, капля жидкости на твердой поверхности).

При нанесении капли жидкости на твердую поверхность возникают силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела. Если силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела больше силы притяжения между молекулами жидкости, то капля жидкости растечется по поверхности, т.е. жидкость смачивает поверхность твердого тела. Если силы притяжения между молекулами жидкости больше, то жидкость не смачивает поверхность. От степени смачивания зависит форма капли. Угол, который капля образует с поверхностью, называют углом смачивания или краевым углом (рис.3).

Рис. 3. Краевые углы при смачивании (а) и несмачиваемости (б)

Считается, что при смачиваемости этот угол – θ –острый (< 90⁰), при несмачиваемости – тупой (>90⁰). Если поверхность смачивается водой, то ее называют гидрофильной. К веществам с гидрофильной поверхности относятся вещества с сильным межмолекулярным взаимодействием, например, алмаз, кварц, стекло, целлюлоза. Поверхности, смачиваемые неполярными жид­костя­ми, называются гидрофобными: парафины, тальк, графит, сера.

Поверхности можно искусственно придать свойство смачиваемости. Для этого добавляют ПАВ. Если адсорбционное взаимодействие между ПАВ и несмачивающейся поверхностью достаточно прочно, то гидрофобная поверхность покрывается мономолекулярным слоем молекул ПАВ, гидрофильные концы которых обращены к воде.