Mojabilidad

La mojabilidad[n. 1]​ es la capacidad que tiene un líquido de extenderse y dejar una traza sobre un sólido.

Independientemente del valor de la mojabilidad, cualquier líquido sobre una superficie sólida forma un casquete esférico.

[cita requerida] Algunas sustancias disueltas en el agua pueden modificar su tensión superficial y por tanto su mojabilidad.

[1]​ La mojabilidad depende de las fuerzas intermoleculares de los materiales en contacto; las fuerzas adhesivas entre el líquido y el sólido provocan que el líquido se extienda por la superficie, mientras que las cohesivas del líquido hacen que este se abulte y tienda a evitarla.

es el ángulo que forma el líquido respecto a la superficie de contacto con el sólido, y está determinado por la resultante de las fuerzas adhesivas y cohesivas.

[2]​ Un ángulo de contacto pequeño (< 90°) indica que la mojabilidad es muy alta, y el fluido se extenderá sobre la superficie; ángulos de contacto grandes (> 90°) significan que la mojabilidad es baja y el fluido disminuirá el contacto con la superficie, formando una gota compacta.

Existen dos tipos principales de superficies sólidas con las que los líquidos pueden interactuar.

Por otro lado, entre las superficies de «baja energía» se encuentran los cristales moleculares débiles, como los fluorocarbonos y los hidrocarbonos, en los que las moléculas se encuentran unidas esencialmente por las interacciones entre las mismas, ya sea mediante puentes de hidrógeno o fuerzas de van der Waals.

En este caso, la mojabilidad dependerá del tipo de líquido escogido, pudiendo ser parcial o completa.

Zisman observó que:[6]​[7]​ La mojabilidad es mayor cuanto menor sea

) como la tensión superficial necesaria para que la mojabilidad sea perfecta (

Conociendo la tensión superficial crítica de un sólido, es posible predecir la mojabilidad que tendrá una superficie:[2]​ La mojabilidad de una superficie puede ser modelada mediante el efecto piroeléctrico.

[8]​ Se dice que una superficie sólida es ideal cuando es plana, rígida, perfectamente lisa, químicamente homogénea, y no posee histéresis del ángulo de contacto.

En otras palabras, solamente existe un ángulo de contacto termodinámicamente estable.

Cualquier gota que sufra una perturbación en una superficie de este tipo recuperará su forma original.

[3]​[6]​ En equilibrio termodinámico, la fuerza neta por unidad de longitud que actúa a lo largo del límite en el que las tres fases están en contacto debe ser nula.

Estas relaciones también pueden expresarse mediante el denominado triángulo de Neumann.

Al ser un triángulo se cumple la restricción geométrica

[9]​ En el triángulo de Neumann los lados representan las energías superficiales, y por tanto se deben cumplir las desigualdades triangulares

Si se ponen en contacto tres fluidos con energías superficiales tales que no cumplen las desigualdades anteriores, no existirá ninguna configuración de equilibrio.

[10]​ Esta ecuación relaciona las tensiones superficiales entre las tres fases: sólido, líquido y vapor.

Esta ecuación es simplemente la expresión termodinámica del hecho de que el trabajo reversible de separar las fases líquida y sólida debe ser igual al cambio en la energía libre del sistema.

La ecuación puede ser reescrita de la forma Young-Dupre: Si θ = 0° entonces cos θ=1: WA = 2γLV =Wc líquido (sólido mojado completamente) Si θ = 90° entonces cos θ=0: WA = γLV = WA < Wc (sólido mojado parcialmente) Si θ = 180° entonces cos θ=-1: WA = 0 liquid (sólido idealmente hidrofóbico) Siendo Wc =2γLV, el trabajo necesario para separar en dos partes una columna de área unitaria de un mismo líquido.

Al contrario que las superficies ideales, las reales no son perfectamente rígidas, lisas, u homogéneas químicamente.

[13]​ Si la velocidad de una línea de contacto aumenta sin límite, el ángulo de contacto también aumenta, y a medida que se aproxima a 180°, la fase vapor queda constreñida en una fina capa entre el líquido y el sólido.

El ejemplo más común de superficie heterogénea es la compuesta por aire y sólido.