σқс < σқг, соsθ > 0, θ < 90°.
Сұйықтықтар жұғатын беттерді лиофильді деп, ал су жұғатын беттерді гидрофильді беттер деп атайды.
Толық жұғу немесе жайылу (θ = 0). Бұл жағдай Юнг заңы бойынша, σкг>σқс+σсг , яғни ((σқг – σкс)/σсг) > 1 шарты орындалғанда іске асады. Мұндай кезде тепе-теңдікті жұғу бұрышы рыш түзіле алмайды, тамшы бетке жайылып, жұқа қабыршық пайда болады. Мұндай қабыршықтардың қалыңдығы 1-10 нм-ді құрайды.
Юнг теңдеуін тепе-теңдікті шеткі бұрышты есептеуге қолдану үшін қатты дененің меншікті σқс, σкг беттік энергиялары туралы мәліметтер қажет. Көптеген қатты денелердің беттік энергияларын дәлдікпен өлшеуге мүмкіндік жоқ, сондықтан қазіргі замандағы жұғу теориясында басқа әдістерді қолданады. Осындай әдістердің екеуін қарастырайық.
Беттік керілудің молекулалық теориясын қолдану. σқс энергиясын Фоукс теңдеуі арқылы есептеуге болады. Бұл теңдеуді қатты – газ шекарасы үшін келесі күйде жазуға болады:
σқс = σқ + σс - 2(σқd σсd)1/2. (7.11)
Осы өрнекті Юнг теңдеуіне қойып,
(7.12)
теңдеуін аламыз. Беттік керілуі дисперсиялық күштермен анықталатын сұйықтықтар (органикалық заттар, сұйытылған инерттік газдар) үшін келесі теңдеу колданылады:
. (7.13)
Яғни шеткі бұрыштарды теориялық тұрғыдан да есептеуге болады, бірақ ол үшін сұйықтықтар мен қатты денелердің дисперсиялық құрамшыларын σқ,d, σс,d білу қажет. Көптеген материалдар мен сұйықтықтар үшін мұндай мәліметтер белгілі.
Мысал ретінде кейбір қатты денелердің меншікті беттік энергиясының дисперсиялық құрамшыларын (σқ,d, мДж/м2) келтірейік:
Зат
|
σқ,d, мДж/м2
|
Тефлон
|
19,5
|
Полиэтилен
|
35,0
|
Парафин
|
44,0
|
Бірқатар сұйықтықтар үшін меншікті беттік энергиясы (σс) мен дисперсиялық құрамшысы (σс,d) келесі шамаларды құрайды:
Зат
|
σс, мДж/м2
|
σс,d, мДж/м2
|
Иодметан
|
50,8
|
48,5
|
Формамид
|
58,2
|
39,5
|
Глицерин
|
63,4
|
39,5
|
Су
|
72,8
|
21,8
|
Сынап
|
473,5
|
200
|
Антонов ережесін пайдалану. Антонов ережесі екі сұйықтықтың шекарасындағы фазааралық керілуді σ12 олардың газбен шекарасындағы беттік керілулермен σ1, σ2 байланыстырады: σ12=σ1-σ2. Антонов ережесінің негізгі орындалу шарты – екі сұйық бір бірінде ерімей химиялық әрекеттеспеу керек. Осы шарттардың орындалуымен Антонов ережесін қатты-сұйық шекарасына қатысты қолдануға болады. Мұндай жүйелер үшін екі жағдай орын алу мүмкін:
σқс = σқ – σс (σқ > σс); осы өрнекті σқ > σс шартында σқс меншікті беттік энергия үшін Юнг теңдеуіне қойсақ, cosθ=1, яғни сұйық қатты бетке толық жұғады;
σқс = σс – σқ (σқ < σс); бұл жағдайда σқс мәнін Юнг теңдеуіне қоятын болсақ,
(7.14)
теңдеуіне келеміз. Бұл теңдеу эксперименттік мәліметтерді жақсы бейнелейді: әртүрлі сұйықтықтармен жанасатын қатты бет үшін cosθ шамасы 1/σс мәндерімен сызықты байланыста болып, түзу сызықтардың еңкіш бұрышының тангенсі қатты беттің беттік энергиясының мәнін береді.
Достарыңызбен бөлісу: |