②σSG<σLS時,cosθ為負值,即θ>90°。此情況下,液體傾向于形成球狀,稱之為液體能潤濕固體。θ=180°為完全不潤濕。
2影響界面張力的因素
(1)熔點 原子間結(jié)合力大的物質(zhì),其熔點高,表面張力也大。表13為幾種金屬的熔和表面張力。
(2)溫度 對于多數(shù)金屬和合金,
度升高,表面張力降低,即dσdt<0。這因為,溫度升高時,液體質(zhì)點間距增,表面質(zhì)點的受力不對稱性減弱,因表面張力降低。當達到液體的臨界溫時,由于氣液兩相界面消失,表面張等于零。但是,對于某些合金,如鑄
、碳鋼、銅及其合金等,其表面張力隨溫度的升高而增大,即dσdt>0。如圖1所示。
當dσdt<0,即溶質(zhì)濃度增加,引起表面張力減少時,Γ>0,為正吸附。dσdt>0,即溶質(zhì)
增加,引起表面張力增大時,Γ<0,為負吸附。由此可知,所謂正吸附就是溶質(zhì)元素
面上的濃度大于在液體內(nèi)部的濃度,負吸附則是溶質(zhì)元素在表面上的濃度小于在內(nèi)部的
。因此,表面活性物質(zhì)具有正吸附作用;而非表面活性物質(zhì)具有負吸附作用。
溶質(zhì)的原子體積大于溶劑的原子體積時,由于它對溶劑晶格的歪曲,使勢能增加。但
系統(tǒng)總是向減小自由能方向自發(fā)進行,因而,這些體積較大的原子總是傾向于被排擠到
,在表面富集———正吸附。由于這些原子體積大,表面張力低,使整個系統(tǒng)的表面張力
。這也可以用表面層原子受力不對稱性程度加以解釋。
表面活性元素在金屬表面富集,當接近熔點時尤為顯著。因為在熔點附近的液體中有大
的原子集團,它們對體積大的原子的排擠也就越明顯。但是溫度升高時,原子排列的不規(guī)
性增加,溶質(zhì)和溶劑容易均勻混合,而削弱了表面富集現(xiàn)象。因而,隨著溫度的升高,表
張力反而有所增大,到一定溫度后,表面張力又降低。
原子體積很小的C、O、S等元素,在金屬中容易間隙到晶格中,也使晶格歪曲,勢能
加,也被排擠到金屬表面,成為表面活性元素。由于這些元素的自由電子很少,表面張力
,也會使金屬的表面張力降低。圖112所示為鎂合金中加入第二組元后表面張力的變化