Смачивание. Адгезия. Когзия

Понятия смачивания, адгезии, когезии, растекания относятся к межфазным взаимодействиям, которые наблюдаются между конденсированными фазами.

Адгезия. Когзия

Адгезия — межфазное взаимодействие конденсированных тел разной природы (прилипание).

Адгезия может возникнуть между ж₁/ж₂, ж/т, т₁/т₂ (в этом случае одна из фаз была ранее в жидком состоянии). Адгезия — результат стремления системы к уменьшению поверхностной энергии, поэтому адгезия — самопроизвольный процесс при соответствующих условиях.

Адгезия характеризуется работой адгезии — W_a.

Работа адгезии характеризует прочность связи и численно равна работе обратимого изотермического разрыва адгезионного соединения единичной площади.

Полная работа адгезии W_s= W_aS (2.115)

Получим соотношение между работой адгезии и поверхностным натяжением взаимодействующих компонентов.

Представим себе 2 контактирующие фазы в конденсированном состоянии, имеющие на границе раздела с воздухом единичную площадь S =1 (2 ж₁/ж₂ или ж/т) — процесс, обратный рассмотрению образования поверхностного натяжения:

σ_ж/г σ_т/г

+ 2

3 σ_т/ж

Рис.2.39. Образование адгезионного соединения

∆G=G_кон - G_нач = σ_т/ж - σ_ж/г - σ_т/г (2.116)

Согласно термодинамике полезная работа (в нашем случае W_a) совершается за счет убыли энергии, поэтому W_a = - ∆G, поэтому

W_a = σ_т/г + σ_ж/г - σ_т/ж — уравнение Дюпре ^(*)(2.117 )

Из уравнения Дюпре следует, что чем больше работа адгезии, тем меньше s_тж. Действительно, чем сильнее межмолекулярные взаимодейст­вия жидкости и твердого тела, тем меньше нескомпенсированность сил в их поверхностном слое и тем меньше межфазное натяжение s_тж.

От работы адгезии надо отличать понятие адгезионной прочности W_п — работы разрушения соединения: W_п= W_a+ W_деф

W_деф — может быть очень велика и отличаться от W_a в n раз.

Когезия — внутрифазное взаимодействие, обусловленное силами межмолекулярного притяжения различной природы, характеризуется работой когезии W_к.

Работа когезии W_к определяется величиной обратимой изотермической работы разрыва тела по сечению единичной площади.

При обсуждении понятия поверхностного натяжения мы говорили, что эта величина характеризует межмолекулярное взаимодействие внутри фазы и равна работе образования площади, равной единице.

При разрыве тела образуется 2 единичных площади, поэтому

W_к=2 σ_ж/г (2.118)

Когезия отражает межмолекулярное взаимодействие и характеризуется такими параметрами, как Е парообразования, Т_кип, Е крист.решетки и т.д.