2.3.8 ÂNGULO DE CONTATO

O formato que uma gota de líquido assume em contato com uma superfície sólida depende do ângulo que a gota de líquido faz com a superfície sólida (Figura 2.3.7). O líquido molhará completamente a superfície quando Θ=0° porque a nova superfície criada possui energia de superfície γ menor do que a superfície original sólido-gás (isto é, \(\gamma _ {SV} > \gamma _ {SL} +<\gamma _ {LV}\) ). No outro extremo, a ausência completa de molhamento ocorre quando Θ=180°. O molhamento parcial existe no intervalo de ângulos de contato compreendidos entre 0°<Θ<90°. A Figura 2.3.7 apresenta fotos de gotas de água e mercúrio sobre superfície de aço inoxidável e sobre a superfície de uma seção transversal de osso bovino tratado. A água molha a maioria dos sólidos enquanto o Hg molha muito pouco.

O molhamento de um sólido por um líquido ocorre quando a interação entre as moléculas do líquido com a interface sólida é maior do que a interação das moléculas entre si. Em geral, as energias γ \(\gamma_{Sólido-Líquido(SL)}\)são menores do que as correspondentes \(\gamma_{Sólido-Vapor(SV)}\)e \(\gamma_{Líquido-Vapor(LV)}\) porque numa interface Sólido-Líquido(SL) quase todas as ligações atômicas e moleculares são completadas.

Esta compatibilidade existe quando compostos ou ligas são formados na interface. O cobre (Cu) líquido molha o níquel (Ni) sólido porque forma solução sólida com o Cu. O chumbo (Pb) líquido, por outro lado, é imiscível no ferro (Fe) líquido e sólido. A introdução de um terceiro elemento metálico como o estanho (Sn) ou o antimônio (Sb), que forma compostos com o Fe, promove o molhamento.

O molhamento (ou não-molhamento) é severamente alterado pela presença de contaminantes adsorvidos (Veja Tópico 2.3.9) na superfície sólida. De fato, uma das maiores dificuldades na medida de ângulo de contato é a obtenção de superfícies limpas e homogêneas. As superfícies sólidas diferem das superfícies líquidas pelo alto grau de heterogeneidade mesmo após os mais cuidadosos procedimentos de polimento. O valor do ângulo também dependerá se o líquido está avançando molhando uma superfície seca ou se está recuando de uma superfície já molhada. O grau de vibração a que é submetido o sistema também afetará a medida do ângulo de contato. A Figura 2.3.8 mostra um dispositivo para se medir o ângulo de contato (angulometro).

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Figura 2.3.8 – dispositivo para medida de ângulo de contato.