質問: 表面エネルギーについて 親水性の表面と疎水性の表面では水の濡れ性が異なりますが 油にとってはその逆の結果になるわけですよね。 ということは、親水性の表面と疎水性の表面ではどちらの方が表面エネルギーが高いと言えるのでしょうか? これを指標化したものってないのでしょうか? 親水性の表面と疎水性の表面に水を載せたときの水分子と表面分子の距離って異なるのでしょうか?
回答: 表面エネルギーとは界面エネルギーのことです。 界面の濡れ性は、普通には固体と空気の界面張力と、液体と空気の界面張力と、液体と固体の界面張力で決まります。界面張力(n/m)は界面エネルギー(j/m^2)と同じです。 力の釣り合いでかけば、 σ1cosθ+σ2=σ3 でσ1, σ2, σ3, θはそれぞれ、液-空気の界面エネルギー、液-固の界面エネルギー、固-空気の界面エネルギー、液-固の接触角です。 σ1+σ2<σ3 の関係になればどこまでも濡れ広がります。非常に親水性の例で、この場合、とにかく固体-空気の界面を減らした方がエネルギー的に得になります。 疎水性のものは、σ3が小さくて、出来るだけその低エネルギー面が出るように、水の表面積を小さくするようになるので濡れ広がらずθが大きくなり水滴になります。要するにどうなるかはσ1, σ2, σ3の大小関係で決まります。 油のσ1が小さくて、σ2が水とあまり変わらないなら、水が濡らせないものにも油は濡れ広がれます。更に強く逆の関係、すなわち水で濡れて油で濡らせないものがあるとすれば、σ1は小さいが、σ2、つまり固体と油の界面エネルギーが水と固体の場合より大きければそういうことが起こりえます。実際どのようなものがそれに該当するかは知りませんが...