El proceso de humedecimiento de la humectación

Mojar (mojar)

1 Definición: La humectación generalmente se refiere al fenómeno de que un líquido se adhiere a una superficie sólida.

Proceso mediante el cual un fluido es reemplazado por otro fluido en la superficie de un sólido.

Existen tres tipos de humectación: mojar, remojar y esparcir. La humectación es el proceso de cambiar la interfaz sólido-gas en la interfaz líquido-gas a una interfaz sólido-líquido;

Las condiciones para la humectación y la adhesión: △GA=γSL-γSG-γLG<0

WA=γSG-γSL+γLG≥0

Donde: γSG, γSL y γLG son las tensiones superficiales de las interfaces gas-sólido, líquido-sólido y gas-líquido respectivamente

Líquido versus sólido La capacidad de humectación se puede expresar mediante el trabajo de adhesión. El trabajo de adhesión representa la disminución de la energía libre del sistema unitario de superficie durante el proceso de humectación. Generalmente expresado por la siguiente fórmula:

Wa=(γSG+γLG)-γSL

En la fórmula, Wa es el trabajo de adhesión; γSG es la energía libre de la interfaz sólido-gas; γLG es la energía libre de la superficie del líquido es la tensión superficial; γSL es la energía libre interfacial de la interfaz sólido-líquido. Cuanto mayor sea el valor de Wa, más fuerte será el enlace de la interfaz sólido-líquido, por lo que Wa representa el tamaño de la interacción entre moléculas de dos fases sólido-líquido en la interfaz. Según la termodinámica, en condiciones isotérmicas e isobáricas, el proceso de Wa≥0 es la dirección del proceso natural, que es la condición para que el proceso viscoso-húmedo se desarrolle espontáneamente.

En aplicaciones prácticas, dado que γSG y γSL son difíciles de medir directamente, es difícil medir directamente Wa, que solo se puede obtener midiendo el ángulo de contacto θ del líquido sobre la superficie sólida. Usando la ecuación de humectación de Young, se obtiene la siguiente fórmula:

Wa=γLG(1+cosθ)

Wa se puede obtener a partir de los valores γLG y θ. De esta fórmula se puede ver que si el ángulo de contacto θ <180 °, entonces Wa>0. Por lo tanto, θ se puede utilizar para juzgar la humectación. Cuando un sólido se sumerge en un líquido y todo el gas de la superficie del sólido es reemplazado por el líquido, este proceso se llama humectación.

Condiciones para la ocurrencia de humedecimiento: △Gi=γSL-γSG≤0

Wi=γSG-γSL≥0 (Wi: trabajo de humedecimiento)

Se refiere a The El proceso de sumergir un sólido en un líquido es el proceso de cambiar la interfaz sólido-gas a una interfaz sólido-líquido. La superficie del líquido no cambia durante este proceso. La capacidad de humedecer se expresa mediante el trabajo de humectación, también conocido como tensión de adhesión, que refleja la capacidad del líquido para reemplazar al gas en la superficie sólida. En la acción de dispersión, es la fuerza de dispersión generada contra la capacidad del líquido para hacerlo. encoger la superficie. La fórmula básica para calcular la humectación es: A=Wi=γSG-γSL

Donde A es la tensión de adhesión; Wi es el trabajo de humectación. El trabajo de humectación se puede obtener usando la ecuación de humectación de Young: Wi=γLGcosθ

Se puede ver a partir de esta fórmula que si se conocen la tensión superficial del líquido y el ángulo de contacto del líquido sobre la superficie sólida , podemos obtener el trabajo de humectación o tensión adhesiva en un líquido. Si el ángulo de contacto θ ≤ 90°, el proceso de humectación puede desarrollarse espontáneamente. La dispersión se refiere al proceso de reemplazar la interfaz sólido-gas por una interfaz sólido-líquido.

Mientras la interfaz sólido-líquido reemplaza a la interfaz sólido-gas, la superficie líquida también se expande.

Las condiciones para que se produzca la propagación son: △GS=γSL+γLG-γSG≤0

S=γSG-γSL-γLG≥0 (S: trabajo de dispersión)

Supongamos que un líquido forma gotas sobre una superficie sólida, formando gotas como se muestra en la siguiente figura:

Cuando se alcanza el equilibrio, en la unión de las fases gaseosa, líquida y sólida, el gas -interfaz líquido y la interfaz sólido-líquido El ángulo entre las interfaces se llama ángulo de contacto, representado por θ. En realidad, es el ángulo entre la tensión superficial del líquido y la tensión interfacial líquido-sólido. El tamaño del ángulo de contacto está determinado por los tamaños relativos de las tres tensiones interfaciales en la unión de las fases gaseosa, líquida y sólida. El grado en que un líquido moja un sólido se puede ver en el valor del ángulo de contacto.

Cuando , y alcanza el equilibrio, la siguiente relación es:

γSG-γSL=γLG cosθ

La ecuación anterior se llama ecuación de Young. De la ecuación de Yang podemos obtener las siguientes conclusiones:

(1) Si (γSG-γSL)=γLG, entonces cosθ=1, θ=0°, que es el caso de humectación completa, aumentando en el capilar La superficie del líquido es cóncava y hemisférica, que pertenece a esta categoría.

Si (γSG-γSL)>γLG, el equilibrio no se alcanza hasta θ=0, por lo que la ecuación de Young no se aplica, pero el líquido aún puede esparcirse sobre la superficie sólida.

(2) Si 0<(γSG-γSL)<γLG, entonces 1>cosθ>0, θ<90o, el sólido puede ser humedecido por el líquido;

(3 ) Si (γSG-γSL) < 0, entonces cosθ<0, θ>90o, el líquido no moja el sólido, como el mercurio que gotea sobre el vidrio.

Según la ecuación de Yang, también podemos obtener las expresiones de Wa, Wi y S usando la suma de cosθ:

Luego calcula estos parámetros en base a los valores medidos experimentalmente. de la suma de cosθ.