СМАЧИВАНИЕ

СМАЧИВАНИЕ явление,
возникающее при соприкосновении жидкости с поверхностью твёрдого тела или
др. жидкости. Оно выражается, в частности, в растекании жидкости по твёрдой
поверхности, находящейся в контакте с газом (паром) или др. жидкостью,
пропитывании пористых тел и порошков, искривлении поверхности жидкости
у поверхности твёрдого тела. Так, С. вызывает образование сферич. мениска
в
капиллярной трубке, определяет форму капли на твёрдой поверхности или форму
газового пузырька, прилипшего к поверхности погружённого в жидкость тела.
С. часто рассматривают как результат межмолекулярного (вандерзаальсова)
взаимодействия в зоне контакта трёх фаз (тел, сред).

Однако во многих случаях,
напр. при соприкосновении жидких металлов с твёрдыми металлами, окислами,
алмазом, графитом, С. обусловлено не столько межмолекулярным взаимодействием,
сколько образованием хим. соединений, твёрдых и жидких растворов, диффузионными
процессами в поверхностном слое смачиваемого тела. Тепловой эффект, сопровождающий
соприкосновение жидкости со смачиваемой поверхностью, наз. теплотой смачивания.
Мерой С. обычно служит краевой угол 0 между смачиваемой поверхностью и
поверхностью жидкости на периметре С. (рис. 1). Угол б отсчитывают со стороны
жидкости.

Рис. 1. Капля на твёрдой
поверхности

При статическом (равновесном)
С. он связан с поверхностным натяжением жидкости (бповерхностным натяжением твёрдого тела (бнатяжением на границе твёрдое тело -жидкость (бЮнга: cosО -= (бббВеличиной угла О оценивают лиофильность и лиофобность поверхностей
по отношению к различным жидкостям. На лиофильной поверхности жидкость
растекается, т. е. имеет место частичное (0° < О < 90°) или
полное С. (О->0°); на лиофобной - растекания не происходит (О>90°)
(см. рис. 2). Краевой угол зависит от соотношения сил сцепления молекул
жидкости с молекулами пли атомами смачиваемого тела (адгезия) и
сил сцепления молекул жидкости между собой (когезия). Обратимую
работу адгезии и когезии вычисляют соответственно по уравнениям: W= бcosО) и WбПри Wвсегда О>0°, причём с увеличением
отношения WWулучшается С. Разность
S = Wa/Wв установлении равновесных краевых углов наз. 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, к-рые
могут как улучшать, так и ухудшать С. С. имеет важное значение в природе,
пром. технологии, быту. Хорошее С. необходимо при крашении и стирке (см.
Моющее
действие), обработке фотографич. 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 нек-рых случаях, напр. при флотации
и эмульгировании
твёрдыми эмульгаторами, требуется сохранение краевых углов в определённом
интервале значений. С. играет первостепенную роль в металлургич. процессах,
при диспергировании твёрдых тел в жидкой среде. Оно влияет на распространение
грунтовых вод, увлажнение почв, разнообразные биологич. п др. природные
процессы. В развитие теории и разработку прикладных вопросов С. большой
вклад внесли П. А. Ребиндер, А. Н. Фрумкин,
Б. В. Дерягин
и
др.

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

Лит.: Горюнов Ю. В.,
Сумм Б. Д., Смачивание, М., 1972; Фридрихеберг Д. А., Курс коллоидной химии,
Л., 1974, с. 60; Н а й д и ч Ю. В., Контактные явления в металлических
расплавах, К., 1972; 3 и м о н А. Д., Адгезия жидкостей и смачивание, М.,
1974. Л. А. Шиц.