薬剤師国家試験問題集 界面張力・表面張力

83回薬剤師国家試験　問168
ぬれに関する次の記述の正誤について、正しいものはどれか。

 

ａ　ぬれは、固体−気体界面を固体−液体界面におきかえる現象として取扱うことができる。
ｂ　浸漬ぬれは、液体が固体表面を毛細管現象でぬらす場合にあてはまる。
ｃ　付着ぬれの現象は、接触角（θ）が0°の時にのみ生ずる。
ｄ　浸漬ぬれに伴う仕事は、γ_L（cosθ−1）で表される。ただし、γ_Lは液体の表面張力である。

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83回薬剤師国家試験　問168　解答解説

 

ａ　〇　ぬれは、固体−気体界面を固体−液体界面におきかえる現象として取扱うことができる。

 

ｂ　〇　浸漬ぬれは、液体が固体表面を毛細管現象でぬらす場合にあてはまる。

 

ｃ　×　付着ぬれの現象は、接触角（θ）が0°の時にのみ生ずる。
→　〇　付着ぬれの現象は、接触角（θ）が0°≦θ＜180°の時に生じる。

 

ｄ　×　浸漬ぬれに伴う仕事は、γ_L（cosθ−1）で表される。ただし、γ_Lは液体の表面張力である。

 

浸透ぬれのギブズエネルギー変化(�凾f_浸透)は次式で表される。
�僭_浸透 = γ_SL − γ_S
ヤングの式：γ_S = γ_SL + γ_L・cosθ　より、
�僭_浸透 = −γ_L・cosθ
これより、浸透ぬれに伴う仕事(W _浸透)は、
W_浸透 = γ_L・cosθ
で表される。

 

以下、詳細

 

ぬれとは、固体−気体界面に液体が接触し、固体−気体界面が固体−液体界面に置き換わる現象である。
ぬれは、拡張ぬれ、浸透ぬれ（浸漬ぬれ）、付着ぬれの3種類に分類される。

 

・拡張ぬれ
拡張ぬれは下の図のように接触角0°で固体表面を液体が広がる場合である。

 

 

拡張ぬれのギブズエネルギー変化(�凾f_拡張)は次式で表される。
�僭_拡張 = γ_SL ＋ γ_L − γ_S
ヤングの式：γ_S = γ_SL + γ_L・cosθ　より、
�僭_拡張 = γ_L（１− cosθ）
これより、拡張ぬれに伴う仕事(W _拡張)は、
W _拡張 = −γ_L（１− cosθ）で表される。

 

 

・浸透ぬれ（浸漬ぬれ）
浸透ぬれ（浸漬ぬれ）とは、下の図のように液体が固体表面を毛細管現象でぬらす場合である。
浸透ぬれ（浸漬ぬれ）は接触角θが0°≦θ＜90°の範囲で起こる。

 

 

浸透ぬれのギブズエネルギー変化(�凾f_浸透)は次式で表される。
�僭_浸透 = γ_SL − γ_S
ヤングの式：γ_S = γ_SL + γ_L・cosθ　より、
�僭_浸透 = −γ_L・cosθ
これより、浸透ぬれに伴う仕事(W _浸透)は、
W_浸透 = γ_L・cosθ
で表される。

 

 

・付着ぬれ
付着ぬれは接触角θが0°≦θ＜180°の範囲で起こり、固体表面に液体が付着するぬれである。

 

 

付着ぬれのギブズエネルギー変化(�凾f_付着)は次式で表される。
�僭_付着 = γ_SL − (γ_S + γ_L)
ヤングの式：γ_S = γ_SL + γ_L・cosθ　より、
�僭_付着 = −γ_L（cosθ + 1）
これより、付着ぬれに伴う仕事(W _付着)は、
W_付着 = γ_L（cosθ + 1）
で表される。

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