ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

СМАЧИВАНИЕ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


СМАЧИВАНИЕ, поверхностное явление, наблюдаемое при контакте жидкости с твердым телом в присут. третьей фазы-газа (пара) или др. жидкости, к-рая не смешивается с первой (т. наз. избирательное С.). Характерная особенность С.-наличие линий контакта трех фаз (линии С.).

Осн. термодинамич. характеристики С.-равновесный краевой угол смачивания q0 (см. Капиллярные явления), работа адгезии Wa, теплота С. qW. Равновесный краевой угол С. определяется наклоном пов-сти жидкости (напр., капли) к смоченной ею пов-сти твердого тела; вершина угла находится на линии С. Равновесный краевой угол определяется ур-нием Юнга:

cosq0 = (ss-ssl)/ssl,

где ss и ssl-соотв. уд. своб. поверхностные энергии твердого тела на границе с газом и в контакте со смачивающей жидкостью, sl-поверхностное натяжение жидкости. При наличии на пов-сти твердого тела тонких смачивающих пленок толщиной h краевой угол С. определяется, согласно теории Фрумкина-Дерягина, ур-нием:

4073-20.jpg

где П -расклинивающее давление.

Работа адгезии Wa = ss + sl - sls (ур-ние Дюпре). Она характеризует работу, необходимую для изотермич. отделения слоя смачивающей жидкости с единицы пов-сти твердого тела (см. Адгезия). Теплота С. qW = Hsl — Hs, где Hsl и Нs-энтальпии, отнесенные к единице пов-стей раздела твердое тело-жидкость и твердое тело-газ. Она наз. также теплотой иммерсии (погружения).

Различают три случая контактного взаимод. жидкостей с пов-стью твердых тел: 1) несмачивание, когда 180° > q0 > 90° (напр., ртуть на стекле, вода на парафине): 2) ограниченное С., когда 90° > q0 > 0° (напр., вода на оксидах металлов); 3) полное С., когда капля растекается в тонкую пленку (ртуть на свинце). Измеряемые на практике краевые углы q часто отличаются от термодинамич. равновесных значений q0. Эти расхождения обусловлены гл. обр. дефектами пов-сти твердого тела: шероховатостями (микрорельеф), хим. неоднородностью (гетерогенность), наличием пор, локальными деформациями вблизи линий С. (они достаточно заметны при С. тел с малыми модулями упругости). Шероховатость и др. дефекты твердой пов-сти приводят к тому, что краевой угол С. зависит от условии формирования, напр. при натекании жидкости на "сухую" подложку и при оттекании жидкости с предварительно смоченной пов-сти; это-гистерезис С. Краевые углы С. изменяются также со скоростью натекания жидкости.

С. оказывает значит. влияние на мн. технол. и прир. процессы. Смачивающие жидкости образуют в капиллярах вогнутые мениски, благодаря чему жидкость поднимается на высоту L = 2sl cos q/rgr (r - плотность жидкости, g - ускорение своб. падения, r-радиус капиллярной трубки). При несмачивании образуется выпуклый мениск и имеет место капиллярная депрессия (опускание жидкости). Т. обр., от степени С. зависит пропитка и сушка пористых материалов.

С. влияет также на степень перегрева и переохлаждения при фазовых переходах (кипении, конденсации, плавлении, кристаллизации). Это связано с тем, что работа гетерог. образования критич. зародыша новой фазы максимальна при полном несмачивании, а при полном смачивании она минимальна. В частности, для предотвращения образования тромбов в кровеносных сосудах материалы для протезирования сосудов не должны смачиваться кровью. Важную роль играет С. при флотац. обогащении и разделении горных пород, вытекании нефти из пластов, отмывании загрязнений (см. Моющее действие), нанесении пленок и покрытий, шайке металлов и др. материалов, спекании порошков, течении жидкости в условиях невесомости и др.

Методы регулирования С. основаны гл. обр. на изменении уд. поверхностных энергий ss и ssl, а также поверхностного натяжения жидкости sl. Физ. метод основан на электрич. поляризации, связанной с зависимостью поверхностного натяжения электрода от его электрич. потенциала (электрокапиллярность), воздействии электрич. и магн. полей, изменении т-ры, обработки пов-сти твердых тел ионизирующими излучениями. Наиб. универсальный метод регулирования С. состоит в использовании поверхностно-активных веществ (ПАВ). Растворение ПАВ в жидкости уменьшает ее поверхностное натяжение; вместе с тем возможна адсорбция ПАВ на границе твердое тело-жидкость с соответствующим изменением поверхностной энергии ssl. Предварит. выдержка образцов данного твердого материала в р-ре ПАВ приводит к образованию на его пов-сти адсорбц. слоев, к-рые могут частично или полностью "экранировать" ее. Такое модифицирующее действие позволяет качественно менять характер контактного взаимод. жидкости с твердым телом. Можно, напр., гидрофобизировать гидрофильные материалы или, напротив, гидрофилизировать гидрофобные подложки. Осн. закономерности изменения С. с помощью ПАВ и использования этих эффектов в разл. технол. процессах (флотации, полиграфии, моющем действии и др.) обоснованы в трудах П. А. Ребиндера.


===
Исп. литература для статьи «СМАЧИВАНИЕ»:
Сумм Б. Д., Горюнов Ю. В., Физико-химические основы смачивания и растекания, М., 1976; Ребиндер П. А., Избр. труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия, М., 1978; Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Смачивающие пленки, М., 1984; Де Жен П., "Успехи физ. наук", 1987, т. 151, в. 4, с. 619-81. Б. Д. Сумм.


Страница «СМАЧИВАНИЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков