Märgumine

Märgumine on pinnanähtus, mille korral vedelik jääb molekulaarjõudude tõttu tahkise pinnaga ühendusse ehk valgub laiali. See tuleneb molekulidevahelisest interaktsioonist, kui vedelik ja pind kokku saavad. Märgumise ulatus sõltub adhesiooni- ja kohesioonijõu vastastikuseist suhteist.
Kui märgumine toimub näiteks vee ja klaasi vahel, siis mittemärgumine esineb näiteks elavhõbedakuulikese liikumisel mööda põrandat. Sel juhul ületab elavhõbedakuuli kohesioonijõud põranda ja kuulikese vahelise adhesioonijõu.
Märgumine on tähtis omadus, mis iseloomustab kahe materjali kleepuvust või nendevahelist sidet. Märgumine ja pinnajõud põhjustavad lisaks märgumisele teisigi nähtusi, sealhulgas kapillaarnähtusi. Hoolimata märgumise ulatusest, on vedelikutilga kuju tahkel pinnal umbes kera segmendi kujuga.

Seletus

Adhesioonijõud, mis esinevad vedeliku ja tahkise vahel, põhjustavad vedelikutilga levimist üle pinna. Kohesioonijõud vedeliku sees põhjustavad vedelikutilga kerakujuliseks muutumist ja pinnaga kontakti hoidmist.
Märgumisnurk (nagu näha joonisel 1) on nurk, mille all vedeliku ja gaasi piirpind on kontaktis tahkise ja vedeliku piirpinnaga. Märgumisnurk on määratud adhesiooni ja kohesioonijõududega. Kui tilga kalduvus valguda laiali mööda tahket siledat pinda suureneb, väheneb märgumisnurk. Seega märgumisnurk on pöördvõrdeline märgavusega.
Märgumisnurka, mis on väiksem kui 90°, nimetatakse väikeseks. See näitab tavaliselt, et pinna märgumine on soodustatud ja et vedelik voolab üle suure pinna laiali. Märgumisnurka, mis on suurem kui 90°, nimetatakse suureks. See näitab tavaliselt, et pinna märgumist ei toimu ja vedelik minimeerib kontakti pinnaga, moodustades kompaktseid vedelikutilgakesi.
Käsitledes vett, võib märguvat pinda nimetada hüdrofiilseks ja mittemärguvat pinda hüdrofoobseks. Superhüdrofoobse pinna märgumisnurk on suurem kui 150°, mille tõttu on vedeliku ja pinna vahel peaaegu olematu kontakt. Seda nähtust kutsutakse lootose efektiks. Vedelike jaoks, mis ei ole vesi, kasutatakse terminit lüofiilne väikese märgumisnurga jaoks ja lüofoobne suure märgumisnurga jaoks.

Pinnaenergia

On kahte tüüpi pindasid, millega vedelikud saavad vastastikku toimida. Tahked pinnad on jaotatud kõrge ja madala energiaga pindadeks.
Tahkised, näiteks metallid, klaasid ja keraamika on tuntud kui "kõvad tahkised". Sidemetüübid, mis neid koos hoiavad (nt kovalentsed ja metallilised sidemed), on väga tugevad. Nende lõhkumiseks on vaja palju energiat, järelikult on nad kõrge energiaga. Enamik molekulaarseid vedelikke märgavad selliseid tahkiseid täielikult.
Teine tahkistetüüp on madala energiaga tahkised, mille molekulide vahel on nõrgad sidemed (nt Van der Waalsi jõud ja vesiniksidemed). Kuna need on väga nõrgad, kuluks nende lõhkumiseks väga vähe energiat, järelikult on nad madala energiaga tahkised. Olenevalt vedelikust võimaldavad madala energiaga pinnad kas täielikku või osalist märgamist.

Ideaalsed tahked pinnad

Ideaalne tahke pind on lame, jäik, täielikult sile, keemiliselt homogeenne ega oma märgumisnurga hüstereesi. Lisaks võtab vedelikutilk pinnal oma esialgse kuju, kui teda häirida. Järgnevad lähendused kehtivad vaid ideaalsete pindade korral.

Pindaktiivsete ainete mõju pinna märgumisele

Paljud tehnoloogilised protsessid nõuavad kontrolli vedeliku märgamise üle tahkel pinnal. Tilga asetamisel pinnale võib see pinna märjata täielikult, osaliselt või üldse mitte. Pindaktiivsete ainete abil saab vähendada pindpinevust ja muuta mittemärgava aine osaliselt või täielikult märgavaks.
Pindaktiivse aine segunedes vedelikuga tahkise- ja gaasifaasi piirpind suureneb ning tilga ääred muutuvad hüdrofiilseteks. Selle tulemusena tilk levib.