Змочування і крайової кут - студопедія

Величину поверхневого натягу твердого тіла безпосередньо виміряти важко. Тому для дослідження процесів взаємодії твердих тіл з рідинами і газом користуються непрямими методами вивчення поверхневих явищ, що протікають на контактах між твердими і рідкими тілами. До таких методів належать ізмереніеработи адгезії (Адгезія вимірюється роботою, яку треба затратити, щоб відірвати тверде тіло від рідини в напрямку нормалі до поверхні розділу), дослідження теплоти змочування і кутів виборчого змочування і т. Д.

Змочуванням називається сукупність явищ на кордоні дотику трьох фаз, одна з яких зазвичай є твердим тілом і дві інші - незмішувані рідини або рідина і газ.

Крапля рідини може розтікатися по поверхні, якщо поверхня добре змочується, а якщо поверхня погано змочується, то крапля розтікатися НЕ буде (рис. 5.5).

Гідрофільна Гідрофобна Нейтральна

Інтенсивність змочування характеризується величиною крайового кута змочування # 920 ;, утвореного поверхнею твердого тіла з дотичній, проведеної до поверхні рідини з точки її зіткнення з поверхнею (рис. 5.5, 5.6). Крайовий кут (# 920;) вимірюється в сторону більш полярної фази, в сторону води. Прийнято умовно позначати цифрою 1 водну фазу, цифрою 2 - вуглеводневу рідину або газ, цифрою 3 - тверде тіло.

З умови рівноваги векторів (припускаючи, що крайовий кут # 920; відповідає термодинамічної рівноваги) отримаємо

звідки виходить вираз для крайового кута (# 920;):

У цих рівняннях величини # 963; 3,2 та # 963; 13 практично невідомі. Тому про співвідношення поверхневих натягів # 963; 3,2 та # 963; 13 (т. Е. Про процеси, що відбуваються на кордоні твердого тіла з іншими фазами) судять по куту, який служить мірою змочування рідинами поверхні твердого тіла і, отже, являє

непряму характеристику взаємодії твердого тіла з іншими фазами.

Величина, якщо виключити вплив сили тяжіння, не залежить від розмірів краплі і визначається лише молекулярними властивостями поверхні твердого тіла і дотичних фаз. Тому, виходячи з теорії поверхневих явищ, можна встановити зв'язок крайового кута змочування з поверхневий натяг між твердим тілом і рідиною. Наприклад, поверхня повинна краще смачиваться тієї рідиною, яка має меншу різницею полярностей між твердим тілом і рідиною, т. Е. Меншою величиною поверхневого натягу на їх розділі (рис. 5.5).

Високополярние рідини, т. Е. Рідини з високим поверхневий натяг, гірше змочують тверду поверхню, ніж рідини малополярние (т. Е. Мають меншим поверхневий натяг). Наприклад, така високополярние рідина, як ртуть. змочує тільки деякі метали; вода - рідина, менш полярна, ніж ртуть, тому вода змочує, крім металів, багато мінералів і кристалічні солі; малополярние масла змочують на кордоні з повітрям всі відомі тверді тіла.

За величиною кута виборчого змочування. утворюється при контакті води, нафти і породи, поряд з іншими параметрами можна судити про якість вод і їх відмивали і нефтевимивающей здатності. Краще відмивають нафту води, добре змочують породу. Тому вивчення явищ змочування в нафтопромислового справі приділяється дуже велика увага.