表面張力 Surface tension 界面張力 Interfacial tention　 親水性 Hydrophilic　疎水性 Hydrophobic　 吸水性 Water absorption　濡れる Wet 表面張力とは あるものが、あるものに対して濡れやすいかどうかは、それらの間に働く表面張力（界面張力）によって決まります。 今、ある素材の表面に接触した水玉を考えてみます。すべての物質や分子にはお互いに引き合う力（分子間力）が働いているため、水玉を構成する水分子もそれぞれお互いを引っ張り合っています。 水玉の中にある分子は四方の分子から引っ張られるのでそれぞれが相殺して安定した状態にあるわけですが、水玉の表面にある分子は片側が気体（空気）と接しています。 気体は液体に比べると分子の密度も小さく、それぞれが自由に飛び回っているため、水玉表面の分子は空気側の分子からは引っ張られないと見なすことができます。そのため、表面の水分子は内側の水分子からのみ引っ張られることになり、水玉の表面の水分子は常に水玉の中に入っていこうとします。その結果、水玉表面はもっとも表面積の小さい状態（水分子の数が少ない状態）の球状になるわけです。 このように、表面積を小さくするように働く力を表面張力といいます。（接する相手が気体のときは表面張力、液体や固体のときは界面張力といいます） また、温度が上昇するとともに、水分子の熱運動が活発になり、水分子同士が引き合う力が相対的に小さくなるため、表面張力は減少していきます。 表面張力の測定方法 表面張力の測定方法としては、主に以下のようなものがあります。 （1）毛細管上昇法 毛細管の口を液に浸けたときに、毛細管内を上昇する液の高さを測定することで、その液体の表面張力を測定する。 ２πｒγ（管内に液体を引き上げる力） =　πｒ２ｈρｇ（引き上げられた液柱の自重） ｒ：毛細管半径、ｈ：液柱の平均高さ、ρ：液体の密度、γ：液体の表面張力、ｇ：重力 （2）滴下法 円形の管の口から一定体積の液体を滴下させたとき、 ｍｇ（液滴の落ちようとする力） =　２πｒγ（液滴を管内に止めようとする力） ｍ：液滴質量 が釣り合ったところで、滴下がおこる。 一般的には、そのときの滴数とその液体の比重から液体の表面張力を計算する。 この測定法は複数の液体について相対的に表面張力を評価する場合に適する。 γ１/γ２　=　n２ρ１/ n1ρ２ n：比重 （3）吊環法 白金の小環を水平に吊して液面に接触させ、これを引き上げようとすると、液体は白金に付着してそれを引き止めようとする力が働く。 この力を測定することで液体の表面張力を求める。 ｆ（液体が白金を引っ張る力）　=　４πｒγ ｒ：白金環の半径 親水性と疎水性 ところで、素材の表面と接触している水分子は素材表面の分子と水玉内の水分子の双方から引っ張られていることになります。ここで、もし、水分子と素材表面分子とが引き合う力よりも、水分子同士が引き合う力の方が大きければ、水玉は素材表面に濡れ広がることなく、水玉の状態を保ち、濡れにくいことになります（素材と水の間の界面張力が大きい）。このような素材の性質を疎水性といいます。 逆に、素材表面の分子に引っ張られる力の方が大きい場合は、水玉を構成する水分子は次々に素材表面の分子に引きつけられて、濡れ広がっていきます（素材と水の間の界面張力が小さい）。このような素材の性質を親水性といいます。 ここで、親水基を有する親水性の高い樹脂の場合は、濡れ広がった水分子が樹脂中に次々と取り込まれていきます。（吸水性高分子） また、多孔体の場合は、その孔を通って、素材内部まで水分子が進入していきます。 このような性質を吸水性といいます。 濡れ性の評価方法 - 接触角 - 一般的にある素材がある液体に対して濡れやすいか濡れにくいかという性質はその素材と液体の接触角を測定することによって求めらます。 ある液体がある固体に接した場合、図のように、固体・気体間の表面張力、液体・気体間の表面張力および固体・液体間の界面張力の3つの力が釣り合った状態で液体の形状は安定します。 このときの固液気３層の接点における液表面にたいする接線と固液接触面との間の角度θが接触角になります。 © 2001-2004 INOAC Corporation. All Rights Reserved. 閉じる