«Смачивание»

явление, возникающее при соприкосновении жидкости с поверхностью твёрдого тела или другие жидкости. Оно выражается, в частности, в растекании жидкости по твёрдой поверхности, находящейся в контакте с газом (паром) или другой жидкостью, пропитывании пористых тел и порошков, искривлении поверхности жидкости у поверхности твёрдого тела. Так, С. вызывает образование сферического Мениска в капиллярной трубке, определяет форму капли на твёрдой поверхности или форму газового пузырька, прилипшего к поверхности погруженного в жидкость тела. С. часто рассматривают как результат межмолекулярного (вандерваальсова) взаимодействия в зоне контакта трёх фаз (тел, сред). Однако во многих случаях, например при соприкосновении жидких металлов с твёрдыми металлами, окислами, алмазом, графитом, С. обусловлено не столько межмолекулярным взаимодействием, сколько образованием химических соединений, твёрдых 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 θ между смачиваемой поверхностью и поверхностью жидкости на периметре С. (рис. 1). Угол θ отсчитывают со стороны жидкости. При статическом (равновесном) С. он связан с поверхностным натяжением (См. Поверхностное натяжение) жидкости (σ_ж), поверхностным натяжением твёрдого тела (σ_т) и межфазным натяжением на границе твёрдое тело — жидкость (σ_тж) уравнением Юнга: cosθ = (σ_т — σ_тж)/(_ж. Величиной угла θ оценивают лиофильность (См. Лиофильность и лиофобность)илиофобность (См. 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: W_a =σж (1 + cosθ) и W_k= 2σ_ж. При W_a<>_K всегда θ>0°, причём с увеличением отношения W_a<>_k улучшается С. Разность S = W_a/W_kназывается коэффициентом растекания. Часто наблюдаемая задержка в установлении равновесных краевых углов называется гистерезисом С. Различают кинетический (динамический) и статический гистерезис С. Причиной гистерезиса может быть шероховатость поверхности, особенности структуры поверхностного слоя, релаксационные процессы в жидкой фазе и др. Если твёрдое 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 (См. Гидрофобные покрытия), гидроизоляционных материалов и др. В некоторых случаях, например при флотации (См. Флотация) и эмульгировании твёрдыми эмульгаторами, требуется сохранение краевых углов в определённом интервале значений. С. играет первостепенную роль в металлургических процессах, при диспергировании твёрдых 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.

Рис. 1. Капля на твердой поверхности.

Рис. 2. Положение капли (пузырька) на твердой поверхности при различных условиях смачивания; г — газ; ж — жидкость; т — твёрдое тело.

1. сма́чивание;
2. сма́чивания;
3. сма́чивания;
4. сма́чиваний;
5. сма́чиванию;
6. сма́чиваниям;
7. сма́чивание;
8. сма́чивания;
9. сма́чиванием;
10. сма́чиваниями;
11. сма́чивании;
12. сма́чиваниях.

СМОЧИ́ТЬ, смочу́, смо́чишь; смо́ченный; сов., кого-что. Немного намочить. С. волосы.

-я, ср.

Действие по знач. глаг. смачивать.

ср.

процесс действия по гл. смачивать

СМАЧИВАНИЕ - поверхностное явление, возникающее при соприкосновении жидкости с твердым телом. Проявляется в растекании жидкости по твердой поверхности, пропитывании пористых тел и порошков, образовании мениска.

Wetting — Смачивание.

(1) Распространение и абсорбция жидкости на поверхности. (2) Условие, при котором поверхностное натяжение между жидкостью и твердым телом является таким, что угол контакта составляет от 0° до 90°. (3) Явление распространения жидкого присадочного металла и прилипания тонким непрерывным слоем на основном металле. (4) Формирование относительно однородной, гладкой, ненарушенной пленки припоя на основном металле.

СМАЧИВАНИЕ, поверхностное явление, возникающее при соприкосновении жидкости с твердым телом в присутствии третьей фазы, главным образом газа (пара). Проявляется в растекании жидкости по твердым поверхностям, пропитывании пористых тел и порошков. Хорошо смачиваются водой (гидрофильны) оксиды металлов, силикаты. Плохо смачиваются (гидрофобны) многие металлы, жиры, некоторые полимеры.

способность жидкости растекаться по поверхности подложки. Характеризуется краевым углом смачивания.

Источник: Справочник дорожных терминов

ср. moistening, wetting

dampening, damping, watering, wetting

с.

humectation f

с.

mojadura f; humectación f(увлажнение)

с.

inumidimento m, umettazione f

СМАЧИВАНИЕ

явление, возникающее при соприкосновении жидкости с поверхностью тв. тела или др. жидкости. Выражается, в частности, в растекании жидкости по тв. поверхности, находящейся в контакте с газом (паром) или др. жидкостью. С. вызывает образование мениска в капиллярной трубке, определяет форму капли на тв. поверхности или форму газового пузырька на поверхности погружённого в жидкость тела. С. часто рассматривают как результат межмолекулярного взаимодействия в зоне контакта трёх фаз (тел, сред). Однако во мн. случаях, напр. при соприкосновении жидких металлов с тв. металлами, окислами, алмазом, графитом, С. обусловлено не столько межмол. вз-ствием, сколько образованием хим. соединений, твёрдых и жидких р-ров, диффуз. процессами в поверхностном слое смачиваемого тела. В процессе С. может выделяться теплота, наз. теплотой смачивания.

Мерой С. обычно служит краевой угол (или угол С.) в между смачиваемой поверхностью и поверхностью жидкости на периметре С. (рис. 1). При статич. (равновесном) С. он связан с поверхностным натяжением жидкости sж, поверхностным натяжением тв. тела sт и межфазным натяжением sтж на границе тв. тело — жидкость ур-нием Юнга: cosq=(sт-sтж)/sж. Величина угла q явл. количеств. хар-кой С. поверхностей по отношению к разл. жидкостям. На лиофильной поверхности жидкость растекается, т. е. имеет место частичное (0°90°) (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).

Рис. 1. Капля на тв. поверхности.

Рис. 2. Положение капли (вверху) и пузырька (внизу) на тв. поверхности при разл. условиях смачивания; г — газ; ж — жидкость; т — тв. тело.

Обратимую работу адгезии и когезии вычисляют соотв. по ур-ниям: Wa=sж(1+cosq) и Wк=2sж, т. е. Wa?Wк. При Wa0°, причём с увеличением отношения Wa/Wк С. улучшается. Часто наблюдаемая задержка в установлении равновесных краевых углов наз. гистерезисом С. Различают кинетич. (динамич.) и статич. гистерезис С. Причиной гистерезиса может быть шероховатость поверхности, особенности структуры поверхностного слоя, релаксац. процессы в жидкой фазе и др. Если тв. тело соприкасается с двумя несмешивающимися жидкостями, происходит избирательное С. Эфф. регуляторы С.— поверхностно-активные вещества, к-рые могут как улучшать, так и ухудшать С.

С. имеет важное значение в пром-сти. Хорошее С. необходимо при крашении и стирке, обработке фотографич. материалов, нанесении лакокрасочных покрытий и др. Снизить С. до минимума стремятся при получении гидрофобных покрытий, гидроизоляц. материалов и др.

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 a,> теплота С. W. > 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 = (s_s-s_sl)/s_sl,

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

где П -расклинивающее давление.

Работа адгезии a >= s_s + s_l - s_ls (ур-ние Дюпре). Она характеризует работу, необходимую для изотермич. отделения слоя смачивающей жидкости с единицы пов-сти твердого тела (см. Адгезия). Теплота С. W= sl Ч H_s, где sl и Н _s-> 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 =2s_l 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 s_s и s_sl, а также поверхностного натяжения жидкости s_l. 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 s_sl. 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.

Лит.: 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.

СМА́ЧИВАНИЕ см. Смочи́ть.

* * *

поверхностное явление, возникающее при соприкосновении жидкости с твердым телом. Проявляется в растекании жидкости по твердой поверхности; играет важную роль в пропитке и сушке пористых материалов, моющем действии, пайке металлов, склеивании, течении жидкости в условиях невесомости и др.

* * *

СМА́ЧИВАНИЕ, поверхностное явление, возникающее при соприкосновении жидкости с твердым телом. Проявляется в растекании жидкости по твердой поверхности, пропитывании пористых тел и порошков, образовании мениска.

проявление межмолекулярного взаимодействия на границе соприкосновения трёх фаз - твёрдого тела, жидкости и газа (или др. жидкости, не смешивающейся с первой), выражающееся в растекании жидкости по поверхности твёрдого тела. Жидкая поверхность раздела, пересекая твёрдую поверхность по нек-рой линии, наз. периметром смачивания, образует с ней краевой угол в (рис. 1). С. проявляется также н искривлении свободной поверхности жидкости (или поверхности раздела несмешивающихся жидкостей) около стенок сосуда (рис. 2). Мерой С. служит величина cosО = (б₂₃ - б₁₃)/б₁₂ где б₁₂, б₁₃ и б₂₃- поверхностное натяжение на границе раздела соответствующих фаз (рис. 3). Величина б_ik равна работе, к-рую нужно затратить для образования единицы площади поверхности раздела i-й и k-й фаз в обратимом изотермич. процессе. Предельные случаи: О=0 - полное С. и О = 180° - полное несмачивание. С. играет большую роль в различных технологич. процессах: крашении, пайке, лужении, амальгамировании, флотации и т. д. См. также Гидрофильность, Гидрофобностъ.

Рис. 1. К ст. Смачивание. Различные случаи смачи-вавия поверхности твёрдого тела 3 при нанесении на неё капли жидкости 1 (верхние половины рисунка, где 2 - воздух) или двух несмешивающихся жидкостей - воды 1 и углеводородного соединения 2 (нижние половины рисунка): а - полное смачивание сверху и полное несмачивание жидкостью 2 снизу; б - твёрдое тело лучше смачивается жидкостью 1, чем жидкостью 2; в - твёрдое тело лучше смачивается жидкостью 2, чем жидкостью 1

Рис. 2. К ст. Смачивание. Смачивание стенок трубки различными жидкостями: слева - полное смачивание (0 = 0); в центре - частичное смачивание (0< <О <90°); справа - несмачивание (О > 90°); 1 - жидкость; 2 - воздух; 3 - твёрдая поверхность стенок трубки

Рис. 3. К ст. Смачивание. Растекание кайли жидкости по частично смачиваемой ею твёрдой поверхности: 1 - капля жидкости; 2 - воздух или насыщенный пар жидкости; 3 - твёрдая поверхность

СМАЧИВАНИЕ — один из видов поверхностных явлений (см.), возникающий при контакте твёрдой и жидкой фаз и состоящий в растекании жидкости с увеличением площади соприкосновения по твёрдой млн. жидкой поверхности, находящейся в контакте с газом (паром)