ЛИОФИ́ЛЬНОСТЬ И ЛИОФО́БНОСТЬ

ЛИОФИ́ЛЬНОСТЬ И ЛИОФО́БНОСТЬ (от греч. λύω  – рас­тво­рять; φιλία  – друж­ба, лю­бовь, склон­ность; φόβος – страх, бо­язнь), ха­рак­те­ри­сти­ки меж­мо­ле­ку­ляр­но­го взаи­мо­дей­ст­вия на гра­ни­це раз­де­ла двух кон­ден­си­ро­ван­ных фаз, од­на из ко­то­рых жид­кая. В 1909 нем. фи­зи­ко­хи­мик Г. Фрейн­длих пред­ло­жил на­зы­вать дис­перс­ные сис­те­мы с силь­ным взаи­мо­дей­ст­ви­ем ме­ж­ду час­ти­ца­ми дис­перс­ной фа­зы и дис­пер­си­он­ной сре­ды лио­филь­ны­ми, а сис­те­мы со сла­бым меж­фаз­ным взаи­мо­дей­ст­ви­ем – лио­фоб­ны­ми. Ко­ли­че­ст­вен­ной ме­рой меж­фаз­но­го взаи­мо­дей­ст­вия яв­ля­ет­ся ве­ли­чи­на меж­фаз­но­го по­верх­но­ст­но­го на­тя­же­ния σ₁₂ на гра­ни­це раз­де­ла дис­перс­ной фа­зы со сре­дой. В со­от­вет­ст­вии с пред­став­ле­ния­ми П. А. Ре­бин­де­ра и Е. Д. Щу­ки­на, ес­ли σ₁₂ мень­ше не­ко­то­ро­го кри­ти­че­ско­го зна­че­ния по­верх­но­ст­но­го на­тя­же­ния σ_с (ве­ли­чи­на по­ряд­ка 10^–2 мДж/м²), то мо­жет про­ис­хо­дить са­мо­про­из­воль­ное дис­пер­ги­ро­ва­ние кон­так­ти­рую­щих фаз с об­ра­зо­ва­ни­ем лио­филь­ной дис­перс­ной сис­те­мы. Лио­филь­ные сис­те­мы яв­ля­ют­ся тер­мо­ди­на­ми­че­ски ус­той­чи­вы­ми. К та­ким сис­те­мам от­но­сят­ся рас­тво­ры ми­цел­ло­об­ра­зую­щих ПАВ при кон­цен­тра­ци­ях вы­ше кри­тич. кон­цен­тра­ции ми­цел­ло­об­ра­зо­ва­ния, кри­тич. эмуль­сии, мик­ро­эмуль­сии, рас­тво­ры вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ных со­еди­не­ний. В лио­фоб­ных дис­перс­ных сис­те­мах зна­че­ния меж­фаз­но­го по­верх­но­ст­но­го на­тя­же­ния су­ще­ст­вен­но пре­вы­ша­ют σ_с. Вслед­ст­вие боль­шо­го из­быт­ка сво­бод­ной энер­гии, со­сре­до­то­чен­ной на гра­ни­це раз­де­ла дис­перс­ная фа­за – дис­пер­си­он­ная сре­да, та­кие сис­те­мы тер­мо­ди­на­ми­че­ски не­ус­той­чи­вы. Стрем­ле­ние сис­те­мы умень­шить из­бы­точ­ную по­верх­но­ст­ную энер­гию за счёт со­кра­ще­ния меж­фаз­ной по­верх­но­сти при­во­дит к слия­нию и ук­руп­не­нию час­тиц дис­перс­ной фа­зы – коа­гу­ля­ции, коа­лес­цен­ции, се­ди­мен­та­ции и др. про­цес­сам, со­про­во­ж­даю­щим­ся раз­де­ле­ни­ем сис­те­мы на со­став­ляю­щие её фа­зы. К лио­фоб­ным сис­те­мам от­но­сят­ся зо­ли ме­тал­лов, ок­си­дов, суль­фи­дов в вод­ной или ор­га­нич. сре­де, эмуль­сии (кро­ме кри­ти­че­ских) и др.

Лио­филь­ные ве­ще­ст­ва (твёр­дые те­ла) рас­тво­ря­ют­ся, на­бу­ха­ют, хо­ро­шо сма­чи­ва­ют­ся дан­ной жид­ко­стью, в от­ли­чие от лио­фоб­ных, ко­то­рые не про­яв­ля­ют та­ких свойств. Ес­ли сре­дой слу­жит во­да, то вме­сто тер­ми­нов «лио­филь­ность» и «лио­фоб­ность» ис­поль­зу­ют тер­ми­ны «гид­ро­филь­ность» и «гид­ро­фоб­ность» (от греч. ὕδωρ – во­да). Гид­ро­филь­ны, напр., крах­мал, гли­ны, стек­ло, гид­ро­фоб­ны – па­ра­фин, са­жа, теф­лон. Ха­рак­те­ри­сти­кой лио­филь­но­сти (гид­ро­филь­но­сти) мо­жет слу­жить ве­ли­чи­на крае­во­го уг­ла сма­чи­ва­ния θ, оп­ре­де­ляе­мая в ус­ло­ви­ях из­би­ра­тель­но­го сма­чи­ва­ния, ко­гда твёр­дая по­верх­ность кон­так­ти­ру­ет од­но­вре­мен­но с по­ляр­ной (во­да) и не­по­ляр­ной жид­ко­стя­ми. Ес­ли крае­вой угол сма­чи­ва­ния θ, об­ра­зуе­мый ка­п­лей во­ды на твёр­дой по­верх­но­сти, мень­ше 90°, по­верх­ность на­зы­ва­ют гид­ро­филь­ной; ес­ли θ боль­ше 90°, по­верх­ность гид­ро­фоб­на, т. е. не сма­чи­ва­ет­ся жид­ко­стью. Для харак­те­ри­сти­ки по­рош­ков и по­рис­тых твёр­дых тел ис­поль­зу­ет­ся ко­эф. филь­но­сти β, рав­ный от­но­ше­нию удель­ной те­п­ло­ты сма­чи­ва­ния твёр­дой по­верх­но­сти во­дой к удель­ной те­п­ло­те сма­чи­ва­ния той же по­верх­но­сти жид­ким уг­ле­во­до­ро­дом: для гид­ро­филь­ных по­верх­но­стей β>1, для гид­ро­фоб­ных β<1. Сма­чи­ва­ние твёр­дой по­верх­но­сти дан­ной жид­ко­стью мож­но из­ме­нять с по­мо­щью ПАВ дву­мя спо­со­ба­ми: вве­де­ни­ем ПАВ не­по­сред­ст­вен­но в жид­кость ли­бо пред­ва­рит. мо­ди­фи­ци­ро­ва­ни­ем по­верх­но­сти с по­мо­щью ПАВ. Оба спо­со­ба ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в разл. тех­но­ло­гич. про­цес­сах.