濡れ

物を水に濡らすとは、一体どういうことでしょうか。普段、物の表面は空気で覆われています。空気は物の表面にぴったりとくっついており、物の表面と空気の間に境目ができています。ここに水を垂らすと、水は物の表面にくっつこうとします。この時、水はもともとあった物と空気の境目を押し広げ、水の居場所を作っていきます。水と物の間に新しい境目ができ、物と空気の境目が減っていく、これが濡れるということなのです。 濡れる過程では、必ずエネルギーの変化が伴います。境界面の張力は、面積あたりのエネルギーと考えることができます。つまり、濡れることで境界面の面積が変わると、エネルギーも変化するのです。例えば、空気、水、そして物が接している場面を考えてみましょう。水滴は物の上で、ある角度で安定した状態になります。この角度を接触角といいます。この接触角は、物の表面張力、水の表面張力、そして水と物の境界面の張力、この三つの力の釣り合いで決まります。 ここで、水に洗剤のような、界面活性剤を溶かしてみましょう。界面活性剤は水と空気の境目、そして物と水の境目に集まり、境目の張力を弱める働きがあります。するとどうなるでしょうか。水の表面張力が弱まることで、水滴は物の表面にぐっと引っ張られるようになります。結果として、接触角は小さくなり、水は物にしっかりとなじむ、つまり、より濡れるようになるのです。このように、濡れるという現象は、様々な力の相互作用によって起こる、複雑で興味深い現象なのです。

「濡れ」とは、固体と空気の境界面が液体と置き換わる現象です。普段、私たちの身の回りにある固体は、空気と接しています。固体の表面には、空気中の目に見えない様々な粒子がくっついて薄い膜のようになっています。この膜によって、固体と空気の間には境界面が作られています。ここに液体が触れると、液体は固体と空気の境界面を押し広げようとします。この押し広げる力が「濡れ」の始まりです。 たとえば、机の上に水をこぼした場面を想像してみてください。こぼれた水は、机の表面を覆う空気の膜を押し広げながら、机の表面にくっつこうとします。そして、水と机の間に新しい境界面ができます。これが、机が水に濡れた状態です。 この「濡れ」やすさには、物質によって大きな差があります。例えば、植物の葉っぱの上に水を垂らすと、水は丸い玉のような形になります。これは、葉っぱが水をはじいているからです。一方で、紙に水を垂らすと、水はあっという間に紙に染み込んでいきます。これは、紙が水を吸収しやすいからです。このように、同じ水であっても、触れるものによって濡れ方は大きく変わります。 この濡れやすさを数値で表す指標として、「接触角」というものがあります。接触角とは、液体の表面と固体の表面が接する点で、液体の表面に引いた線と固体の表面が作る角度のことです。この角度が小さいほど、液体は固体に濡れやすいことを示します。葉っぱのように水をはじくものは接触角が大きく、紙のように水を吸収しやすいものは接触角が小さいのです。つまり、接触角は物質の表面がどれだけ液体になじみやすいかを表す重要な指標と言えるでしょう。