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物理化学
1.14.3.1 一、润湿及其分类(Wetting and Its Classification)
一、润湿及其分类(Wetting and Its Classification)

润湿的热力学定义为:若固体与液体接触后,系统(固体+液体)的吉布斯自由能G降低时,就称为润湿。

润湿根据其润湿程度的不同可分为附着润湿、浸渍润湿和铺展润湿三种。

1.附着润湿(Adhesional Wetting)

图10—8 三种不同程度的润湿形式

(a)附着润湿; (b)浸渍润湿; (c)铺展润湿

2.浸渍润湿(Immersional Wetting)

当固体浸入液体中时,固—气界面完全被固—液界面所取代的过程,称为浸渍润湿,简称浸润。在恒温恒压下,浸湿单位面积的固体表面时,过程的吉布斯自由能变化可表示为:

3.铺展润湿(Spreading Wetting)

液滴在固体表面上完全铺展开成为一层薄膜的过程,称为铺展润湿。铺展润湿实际上是以固—液界面取代固—气界面,同时又增大液—气界面的过程,如图10—8(c)所示。

若忽略原来小液滴的表面积,则在恒温恒压下,铺展单位面积过程的吉布斯自由能变化为:式中S称为铺展系数。在恒温恒压下,S值越大,液体在固体表面上铺展的性能越好。显然,S≥0是液体在固体上铺展的热力学条件。

三种润湿的共同点是:液体将气体从固体表面排挤开,使原有的固—气界面消失,而代之以固—液界面。所以归纳起来,润湿发生的条件是:

上述讨论也适用于一种液体在另一种液体上铺展的情况。如图10—9所示,以油(O)在水(W)表面上的铺展为例,图中符号A表示空气。定义油在水面上的铺展系数S为:

图10—9 油在水面上铺展示意

由于铺展系数S>0,故正辛醇能在水面上很好的铺展,甚至在污染条件下也能铺展。