Большая советская энциклопедия - смачивание

Смачивание, явление, возникающее при соприкосновении жидкости с поверхностью твердого тела или другие жидкости. Оно выражается, в частности, в растекании жидкости по твердой поверхности, находящейся в контакте с газом (паром) или другой жидкостью, пропитывании пористых тел и порошков, искривлении поверхности жидкости у поверхности твердого тела. Так, С. вызывает образование сферического мениска в капиллярной трубке, определяет форму капли на твердой поверхности или форму газового пузырька, прилипшего к поверхности погруженного в жидкость тела. С. часто рассматривают как результат межмолекулярного (вандерваальсова) взаимодействия в зоне контакта трех фаз (тел, сред). Однако во многих случаях, например при соприкосновении жидких металлов с твердыми металлами, окислами, алмазом, графитом, С. обусловлено не столько межмолекулярным взаимодействием, сколько образованием химических соединений, твердых и жидких растворов, диффузионными процессами в поверхностном слое смачиваемого тела. Тепловой эффект, сопровождающий соприкосновение жидкости со смачиваемой поверхностью, называется теплотой смачивания. Мерой С. обычно служит краевой угол q между смачиваемой поверхностью и поверхностью жидкости на периметре С. (рис. 1). Угол q отсчитывают со стороны жидкости. При статическом (равновесном) С. он связан с поверхностным натяжением жидкости (sж), поверхностным натяжением твердого тела (sт) и межфазным натяжением на границе твердое тело — жидкость (sтж) уравнением Юнга: cosq = (sт — sтж)/(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° 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: Wa =sж (1 + cosq) и Wk= 2sж. При Wa0°, причем с увеличением отношения Waгистерезис С. Причиной гистерезиса может быть шероховатость поверхности, особенности структуры поверхностного слоя, релаксационные процессы в жидкой фазе и др. Если твердое тело соприкасается одновременно с двумя несмешивающимися жидкостями, происходит избирательное С. Эффективные регуляторы С. — поверхностно-активные вещества, которые могут как улучшать, так и ухудшать С. С. имеет важное значение в природе, промышленной технологии, быту. Хорошее С. необходимо при крашении и стирке (см. Моющее действие), обработке фотографических материалов, нанесении лакокрасочных покрытий, пропитке волокнистых материалов, склеивании, пайке, амальгамировании и т. д. Снизить С. до минимума стремятся при получении гидрофобных покрытий, гидроизоляционных материалов и др. В некоторых случаях, например при флотации и эмульгировании твердыми эмульгаторами, требуется сохранение краевых углов в определенном интервале значений. С. играет первостепенную роль в металлургических процессах, при диспергировании твердых 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 С. 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.