оку, у разі відхилення від термодинамічної рівноваги, межфазная енергія поверхні тверде тіло / пар? so може бути більше? sv +?.
Різниця
(1.3)
називають коефіцієнтом розтікання. Фізично,? so пов'язують з «сухий» поверхнею підкладки, в той час як? sv відноситься до змоченої поверхні. У багатьох систем відмінність між цими величинами величезне. Для води на поверхні металевих оксидів? so -? sv ~ 300 ерг/см2, а для органічних рідин? so -? sv ~ 60 ерг / см. З іншого боку, для органічних рідин на поверхні молекулярних кристалів подібна різниця, отримана за результатами вимірювання крайових кутів, стає помітною лише для дуже легких і летких рідин. Наприклад, для нормальних алканів на тефлоновій підкладці спостережувані значення кутів? o на сухому тефлоні і? o в стані рівноваги з паром відрізняються один від одного тільки коли число вуглецевих ланок алкана п? 5.
1.4 Особливості змочування високоенергетичних і низькоенергетичних поверхонь
Для того щоб зрозуміти якісно, ??як крайовий кут? е залежить від хімічного складу підкладки (S) і смачивающей рідини (L) необхідно розглянути властивості різних поверхонь твердого тіла.
З досліджень об'ємної енергії когезії (енергії зчеплення всередині однорідного матеріалу, наприклад, твердого тіла) відомо, що існує два типи твердих тіл:
а) кристали з сильним зв'язком (ковалентного, іонної або металевою),
б) молекулярні кристали (частки яких пов'язані силами Ван-дер-Ваальса або, в деяких окремих випадках, водневими зв'язками).
Аналогічна класифікація виникає при вивченні поверхневих енергій на кордоні тверде тіло / вакуум. Кристали з сильним зв'язком мають «високоенергетичної поверхнею» (? So ~ 500-5000 ерг / см), в той час як у молекулярних кристалів, як і у молекулярних рідин, поверхні «низькоенергетичні» (? So ~ 50 ерг/см2).
Більшість молекулярних рідин повністю змочують (S? 0) високоенергетичні поверхні. Цей факт пояснюється тим, що енергія взаємодії тверде тіло / рідина обумовлена ??силами Ван-дер-Ваальса (між рідиною і підкладкою немає хімічного зв'язку), тоді як величину? so визначають сильні зв'язки. У такому випадку для поверхневої енергії (поверхневого натягу) тверде тіло / рідину можна записати
(1.4)
тут доданок - Vsl описує вандерваальсовское (ВВ) тяжіння молекул твердого тіла і рідини поблизу поверхні і являє собою роботу адгезії на кордоні тверде тіло / рідина, тобто роботу, необхідну для розділення різнорідних поверхонь, наприклад, тверде тіло / рідину. Рівняння (1.4) легко зрозуміти, якщо подумки розглянути процес поступового зближення поверхні твердого тіла (S) з рідиною (L): поки вони відокремлені один від одного (дотику немає), питома енергія поверхонь дорівнює? so +?, при виникненні контакту додається енергія взаємодії-VSL
Аналогічно, приводячи в контакт дві частини рідини, ми спочатку маємо енергію 2?, а в результаті поверхнева енергія відсутній:
(1.5)
Тут доданок - VLL описує тяжіння рідина-рідина (LL) і являє собою роботу когезії для рідини, тобто роботу, необхідну для розділення частин однорідного матеріалу, наприклад...
