화학공학실험 | 접촉각 측정

 

 

 

TIP

 

 

접촉각은 물질의 표면에너지를 측정 하고, 물질의 특성을 파악하는데 중요한 역할을 한다. 실험을 통해 주어진 물질의 접촉각을 측정하고, 표면에너지를 구해본다. 그리고 접촉각이 실험 조건에 따라 어떻게 변하고 각종 이물질의 혼입에 따라 어떻게 변하는지 관찰한다.

 

 

 

접촉각

고체표면의 액체에 대한 젖기 쉬움성은 액체분자와 고체 표면의 상호작용의 정도를 나타내고 있다. 2가지 상의 계면에서 일어나는 상호작용은 일반적으로는 흡착이기 때문에 습윤 (또는 젖음) 은 고체 면에서의 액체의 흡착현상이라 할 수 있다. 젖기 쉬움의 정도를 가장 간단하게 아는 방법은 아래 그림에 보는바와 같이 고체 면상에 덮여 있는 액적과의 사이 각도를 측정하여, 그 크고 작음으로부터 젖음의 정도를 알 수 있다.

그림 1 접촉각의 크기와 젖음성

 

여기서의 각도 θ 를 접촉각 (Contact Angle) 이라 한다.

 

예를 들면, 유리면에 물방울을 놓으면 물방울은 유리면상 사방으로 퍼진다. 이때는 (a)의 상태에 가깝고 θ는 0～10°로 매우 작다. 고형 파라핀면상에 물방울을 놓으면 (c)와 같이 물방울은 반구상이 된다. 이때의 θ는 커서 105～110°를 나타낸다. 이 원인은 (a)의 유리상에서는 수분끼리의 상호작용 (응집력) 보다도 물과 유리의 상호작용 (부착력) 이 크기 때문이고, (c)의 파라핀상에서는 물 분자의 응집력이 파라핀의 물과의 부착력보다도 크기 때문이다. 이렇게 θ는 젖음성을 나타내는 척도가 되어 θ=0°일 때 (a)는 완전히 젖는 상태, θ=180°일때 (d)는 전혀 젖지 않는 상태이다. 따라서 θ의 대소는 액체분자와 고체 표면의 친화성의 정도를 나타낸다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 접촉각 측정기의 초점을 맞춘다.

 

2) Water / Ethylene Glycol / α-bromonaphthalene 용액을 각각 세 방울씩 떨어뜨린다.

 

3) 접촉각을 측정한다.

 

 

 

[화학공학실험]접촉각 측정 레포트