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润湿现象目录表面张力测定表面张力的方法影响表面张力的因素润湿现象接触角与杨氏方程毛细管现象润湿热表面张力分子在体相内部与界面上所处的环境是不同的，处于体相内部的分子在各个方向上所受到的力可以彼此相互抵消，其合力为零；而表面层中的分子则处于力场不对称的环境中，液体内部分子对表面层中分子的吸引力远远大于液面上蒸汽分子对它的吸引力，是表面层中的分子恒受到指向液体内部的拉力，因而液体表面的分子总是趋于向液体内部移动，力图缩小表面积。这就是为什么液滴总呈球形，肥皂泡要用力吹才能变大的原因，因为相同体积的球形表面积最小，扩张表面就需要对系统做功。表面张力定义:(1)引起液体表面收缩的单位长度上的力F=2γlγ=F/(2l)单位：N·m-1(2)增加单位面积所消耗的功δWr=Fdx=2γldx=γdAsγ=δWr/dAs单位：J·m-21J=1N·m-1测定表面张力的方法（固体）1临界表面张力测定法将一系列已知表面张力的液体置于表面张力较小的高分子固体表面上，并分别测定其接触角θ，则各液体的表面张力和接触角的余弦之间大致有直线关系，将直线外推到cosθ=1,则对应的表面张力为此固体的临界表面张力γc。2利用高聚物液体的表面张力与温度的关系求固体的表面张力测定高聚物熔融体在不同温度下的表面张力，再外推到相当于固体状态时的某一温度下的表面张力，即为该温度下的表面张力。测定表面张力的方法（固体）3估算法离子晶体ln𝑆𝑟𝑆=2𝛾𝑠𝑙𝑀𝑅𝑇𝜌𝑟Sr、S分别为小颗粒和大颗粒固体的溶解度非离子晶体：由晶体结构以及表面上原子的配位数和蒸发能便可计算出每个原子的表面能和单位体积的表面能，即表面张力。γ=𝑊2𝐴=12Nε𝜌𝜌为表面原子密度𝜖为键能N为断键的数量测定表面张力的方法（液体）1环法(duNoüy法)通常用铂丝制成圆挂环，将它挂在扭力称上，然后转动扭力丝，使环缓缓上升，这时拉起来的液体呈圆筒形，当环与液体突然脱离时，所需要的最大拉力为F它和拉起液体的重力mg相等，也和沿环周围的表面张力反抗向上的拉力F相等。因为夜膜有内外两面所以圆环周长为4πR。固有F=mg=4πRγγ=𝐹4𝜋𝑅×ff为校正因子测定表面张力的方法（液体）2气泡最大压力法(应用广泛)试验时令毛细管管口与待测液体的表面接触，然后从A瓶放水抽气，随着毛细管内外压力差的增大，毛细管口的气泡缓慢增大，泡的曲率半径R从大变小，直到形成半球形(此时R=r)R到达最小值，此时压差最大；然后R又逐渐变大。在泡内外压差最大时压差计上的最大液柱差为h,则有△Pmax=𝜌𝑔ℎ=𝐾𝛾𝑟其中K=2𝛾=𝑟2𝜌𝑔ℎ𝛾1𝛾2=ℎ1ℎ23毛细管上升法影响表面张力的因素1物质的本性：对于纯液体或纯固体，表面张力取决于分子间形成化学键能的大小，化学键越强，表面张力越大γ(金属键)＞γ(离子键)＞γ(极性共价键)＞γ(非极性共价键)2温度：一般液体的表面张力随温度升高而降低γ=γ0(1-T/Tc)nRamsay和Shields公式γV2/3=K(Tc-T-6.0)3压力：表面张力随压力增大而减小，压力变化不大时，对表面张力的影响很小。4相界面性质Antonoff法则γ1,2=γ1-γ2润湿现象润湿：固体表面上的气体被液体取代的过程分类：沾湿、浸湿和铺展衡量标准：△G和接触角润湿现象沾湿：气-固和气-液界面消失，形成固-液界面的过程。△G=γsl-γl-γs若自发则△G0沾湿功W=-△G润湿现象浸润：气-固界面完全被固-液界面取代的过程。△G=γsl-γs若自发则△G0浸湿功W=-△G润湿现象铺展：少量液体在固体表面自动展开，形成一层薄膜的过程。△G=γsl+γl-γs若自发则△G0浸湿功W=-△G铺展系数S=-△G接触角与杨氏方程接触角（润湿角）定义：当一液滴在固体表面上不完全展开时，在气液固三相会合点，固-液界面的水平线与气-液界面切线的夹角θ，称为接触角。接触角与杨氏方程接触角的测量方法（1）液滴法用极细的的毛细管将液体滴加在固体表面2上，由幻灯机1射出的一束很强的平行光通过液滴和双凸透镜3将放大的像投影在幕4上，调节2,3之间的距离，使图像清晰，然后用铅笔描图，再用量角器直接量出接触角的大小。接触角与杨氏方程接触角的测量方法（2）气泡法将上面的装置中的2改成光学玻璃槽，将待测液体倒入槽中，再把待测固体浸入槽内液体中，然后把小气泡由弯曲毛细管中放出，使气泡停留在被测的固体表面下，再用光学发测出接触角。接触角与杨氏方程接触角的测量方法（3）Washburn动态测量法前进润湿角：在固液界面扩大而取代固气界面后测量得到的润湿角。称一定量的样品粉末装入下端用微孔板封闭的玻璃管内，并压紧至某固定刻度。然后将测量管垂直放置，并使下端与液体接触，记录不同时间时液体润湿粉末的高度h2=𝐶𝑟γ𝑐𝑜𝑠𝜃2η×tr为粉末间孔隙的毛细管平均半径C为常数γ为表面张力η为黏度接触角与杨氏方程接触角接触角与润湿的关系θ=180°完全不润湿θ180°沾湿θ90°润湿θ=0°或不存在铺展接触角与杨氏方程杨氏（T.Young）方程或润湿方程γs=γsl+γlcosθ毛细管现象毛细管上升现象若液体能很好的润湿毛细管壁，则毛细管的液面呈凹面，凹液面下方液相的压力比同样高度具有平面的液体的压力低，因此，液体被压入毛细管内使毛细管内液柱上升，直到液柱的静压与曲界面两侧压力差相等时达到平衡。h=2𝛾𝑐𝑜𝑠𝜃𝜌𝑔𝑟=2𝛾𝜌𝑔𝑟毛细管现象毛细管下降现象若液体不能润湿毛细管壁，则毛细管内的液体呈凸面。因凸液面下方液面液相的压力比同等高度具有平面的液体中的压力高，亦即比液面上方气相压力大，所以管内液柱下降。h=2𝛾𝑐𝑜𝑠𝜃𝜌𝑔𝑟=2𝛾𝜌𝑔𝑟润湿热润湿热（浸润热）定义：当液体浸润固体时，由于固-液分子间的相互作用必然要释放出热量，此热量称为润湿热，它来自表面自由焓的减少。润湿热反映了固-液分子间相互作用的强弱极性固体（硅胶、二氧化钛）在极性溶液中润湿热大，在非极性溶液中润湿热较小。而非极性固体（石墨）的润湿热一般总是很小。