29/1 Классификация поверхностных явлений. Смачивание. Краевой угол смачивания. Уравнение Юнга.

Смачивание – поверхностное явление, близкое по характеристикам к адгезии. Оно проявляется в самопроизвольном взаимодействии смачивающей жидкости с поверхностью твердого тела иди другой жидкости. Отличительная особенность – участие в процессе трех фаз (одна из которых всегда газ) и возможность количественно оценивать процесс, используя значения краевого угла.

Краевой угол смачивания – угол, образованный касательной к поверхности смачивающей жидкости в точке соприкосновения трех фаз и ее вектором на поверхности твердого (жидкого) смачиваемого тела, выходящим из этой же точки. Его отсчитывают со стороны жидкости. Выделяют три случая:

Явление
Фазовые переходы	Контактные взаимодействия	Сорбция		Смачивание
определение
Переход системы из одного фазового состояния в другое при изменении условий ее существования	Взаимодействие приведенных в контакт поверхностей конденсированных тел разной природы	Самопроизвольное концентрирование одного вещества другим		Взаимодействие жидкости с твердым телом или другой жидкостью при одновременном контакте с газовой фазой
Граница раздела
т-ж, ж-г, т-г	ж-т, ж-ж, т-т	ж-т, ж-ж, г-т, г-ж		ж-г-т, ж-г-ж
Влияние шероховатости
-	уменьшается		увеличивается		-
Природа межмолекулярных сил
физические	Физ. Или хим.	Физ. Или хим.		физические
Специфические характеристики
Изменение агрегатного состояния вещества на границе раздела фаз. Тепловой эффект, температура процесса.	Работа адгезии: Работа когезии:	Графическое представление через изотермы, изобары		Краевой угол смачивание
Единицы измерения
Характер. тепловой эффект Дж/моль	Характер. работу Дж/м2	Кол-во вещества на единицу поверхности(массы)		Безразмерная величина cos
Количественные зависимости (уравнения)
Клаузиуса-Клайперона	Дюпре	Ленгмюра, Гиббса		Юнга

1. смачивание (<90); 2- переходный случай (=90); 3- несмачивание (>90).

   • Уравнение Юнга:

Поверхностное натяжение можно представить как силу, действующую на единицу длины. Значит, ее составляющие можно выразить при помощи трех векторов:

Вектор силы проведен тангенциально поверхности по касательной в точке соприкосновения трех фаз, а два других вектора лежат на прямой, проведенной через эту точку и проекцию касательной на плоскость поверхности.

При равновесии между этими силами должно выполняться соотношение, названное законом Юнга: .

Из последнего выражения следует, что .

Измеряемые на практике краевые углы ( ) могут отличаться от термодинамически равновесных значений ( ). Причиной этого является неоднородность реальных поверхностей, влияющая на условия натекания и оттекания жидкости по поверхности, т.е. гистерезис смачивания. На основе этого уравнения можно получить термодинамические условия смачивания.