液體在固體表面的潤(rùn)濕

1、第三章 液體在固體表面的潤(rùn)濕作用第一節(jié) 潤(rùn)濕作用 潤(rùn)濕（廣義）：表面上的一種流體被另一種流體所取代的過(guò)程稱之為潤(rùn)濕。潤(rùn)濕（狹意）：固體表面上所吸附的氣體被液體取代的現(xiàn)象，此時(shí)，固氣表面消失，而重新形成固液界面，此時(shí)，體系吉布斯自由能變化自然將相伴發(fā)生。潤(rùn)濕（熱力學(xué)）:固體與液體接觸后，體系（固液）的吉布斯自由能降低時(shí)，稱之為潤(rùn)濕。一、沾濕 將氣液界面與氣固界面，轉(zhuǎn)化為液固的界面的過(guò)程。 在恒溫恒壓下，這個(gè)過(guò)程中體系自由能的變化為：當(dāng)體系自由能降低時(shí)，它向外所做的功為 gsgllsGlsgsglaW Wa0是液體沾濕固體的條件二、浸濕 是將氣固界面轉(zhuǎn)變?yōu)橐汗探缑娴倪^(guò)程，而液體表面在這個(gè)過(guò)程中沒(méi)有

2、變化。在恒溫恒壓下，設(shè)潤(rùn)濕面積為一個(gè)單位面積，此時(shí)，體系吉布斯自由能降低或?qū)ν庾龉Ψ謩e為：gslsGlsgsiWWi0是液體浸濕固體的條件。它的大小可以作為液體在固體表面取氣體能力的量度。在潤(rùn)濕作用中，也用它來(lái)表示對(duì)抗液體表面收縮的浸濕能力，所以又稱為粘附張力，用A表示。 三、鋪展 是表示當(dāng)液固界面取代氣固界面的同時(shí)，氣液界面也擴(kuò)大了同樣的面積。 在恒溫恒壓下當(dāng)鋪展面積為1個(gè)單位時(shí)，體系吉布斯自由能的降低或?qū)ν馑龅墓Ψ謩e用下式表示： 式中，S為鋪展系數(shù)，當(dāng)S0時(shí)，液體可以在固體表面上自動(dòng)鋪展 gllsgsS第二節(jié) 接觸角與潤(rùn)濕方程接觸角：即在固液氣三相交點(diǎn)處作氣液 界面的切線，此切線與液固交

3、界線之間的夾角就是接觸角。1805年，Young首先提出，將接觸角的問(wèn)題當(dāng)作平面固體上的液滴在三個(gè)界面張力作用下的平衡來(lái)處理： 將上式分別代入下面三個(gè)方程式中l(wèi)sgsglaW)cos1 (glaWlsgsiWcosgliWgllsgsS) 1(cosglS第三節(jié) 固體表面的潤(rùn)濕性質(zhì)低表面能表面：O I Br Cl H-F(2)附有表面活性物質(zhì)分子層的玻璃或金屬的表面顯示低能表面的性質(zhì)，說(shuō)明決定固體潤(rùn)濕性質(zhì)的是表面原子或原子團(tuán)的性質(zhì)及排列情況，而與內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。（3） 是固體的特征值，與液體的關(guān)系不大二、高能表面的潤(rùn)濕和自憎自憎：表面張力較低的液體吸附在高能表面上，形成C-H基朝向空氣的表面膜，

4、使高能表面變成低能表面，臨界表面張力低于液體表面張力，液體不能在固體表面膜上鋪展的現(xiàn)象。第四節(jié) 接觸角的測(cè)定一、角度測(cè)量法1、觀察測(cè)量法：觀察液滴或氣泡外形，可以通過(guò)將影像放大或顯微鏡觀察，也可以進(jìn)行攝影，然后作切線，測(cè)量其角度。特點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，但切線不易作準(zhǔn)確 2、斜坡法：當(dāng)固體板插入液體時(shí)，在三相交界處總是有保持一定角度的接觸角。但是只有當(dāng)固體板面與液面所夾的角度和接觸角相等時(shí)，液面才會(huì)一直平伸到三相交界處，如上圖所示，這時(shí)液面沒(méi)有出現(xiàn)彎曲不平 。特點(diǎn)：沒(méi)有必要作切線，但用液量最大 3、反射光法：用強(qiáng)的細(xì)縫光源，照射在三相交界處，并轉(zhuǎn)動(dòng)其入射光方向，當(dāng)反射光剛好沿著固體表面進(jìn)行時(shí)，觀察者可以見(jiàn)到反射光。因此可以根據(jù)入射光與反射光的交角2 計(jì)算接觸角。特點(diǎn)：此方法只適合于 的情況。09