Zwilżacze są to środki, które zmniejszają
A. gęstość właściwą wody.
B. objętość cząsteczek wody.
C. energię aktywacji cząsteczek wody.
D. napięcie powierzchniowe wody.
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2013 (arkusz Z.22-X-13.08).
Zwilżacze to środki powierzchniowo czynne, czyli substancje, które zmniejszają napięcie powierzchniowe wody. Dzięki temu woda nie tworzy tak łatwo kropli i może lepiej rozlewać się po powierzchni oraz wnikać w drobne pory materiału. To jest właśnie sens ich stosowania. Sama woda ma dość duże napięcie powierzchniowe, dlatego na przykład na tłustej, pylistej albo mocno zbitej powierzchni potrafi spływać zamiast ją zwilżać. Po dodaniu zwilżacza cząsteczki środka ustawiają się na granicy faz, np. woda–powietrze albo woda–ciało stałe, i ułatwiają kontakt cieczy z materiałem. W praktyce ma to znaczenie w detergentach, opryskach rolniczych, farbach, procesach włókienniczych, a także w działaniach gaśniczych, gdzie woda ze środkiem zwilżającym szybciej penetruje drewno, papier, tkaniny czy pyły. Moim zdaniem to jedna z tych właściwości chemicznych, które najlepiej rozumie się po prostym doświadczeniu: kropla wody na tłustej szybie i ta sama kropla z odrobiną detergentu zachowują się zupełnie inaczej. Zgodnie z dobrą praktyką branżową dobiera się rodzaj zwilżacza do materiału, pH środowiska, temperatury i wymaganego stężenia roboczego. Trzeba też patrzeć w kartę charakterystyki SDS, zalecenia producenta, zasady BHP oraz wymagania REACH i CLP, bo większa dawka nie zawsze znaczy lepszy efekt, czasem tylko więcej piany i problemów technologicznych.
W tym pytaniu łatwo pomylić ogólne skojarzenie z wodą z konkretną właściwością fizykochemiczną. Zwilżacze nie działają przez zmniejszanie gęstości właściwej wody. Gęstość zależy głównie od temperatury, ciśnienia i składu roztworu, ale dodatek środka powierzchniowo czynnego w typowym stężeniu roboczym nie ma na celu robienia z wody lżejszej cieczy. W praktyce nawet jeśli gęstość roztworu minimalnie się zmieni, nie to odpowiada za lepsze rozlewanie się i wnikanie w materiał. Podobnie nie zmniejsza się objętości cząsteczek H₂O. Cząsteczka wody ma określoną budowę i rozmiar wynikający z wiązań chemicznych, a zwilżacz nie ściska jej jak gąbki. Częsty błąd polega na myśleniu, że skoro woda lepiej wnika w pory, to same cząsteczki muszą być mniejsze. Tak nie jest. Zmienia się zachowanie cieczy na granicy faz, a nie rozmiar cząsteczki. Nie chodzi też o energię aktywacji cząsteczek wody. Energia aktywacji dotyczy głównie szybkości reakcji chemicznych, czyli bariery energetycznej potrzebnej do zajścia przemiany. Zwilżanie powierzchni jest przede wszystkim zjawiskiem powierzchniowym, związanym z napięciem powierzchniowym, kątem zwilżania i oddziaływaniami między cieczą a podłożem. W dobrej praktyce technicznej ocenia się właśnie takie parametry jak rozlewność, penetracja, kompatybilność materiałowa i zalecane stężenie preparatu. Z mojego doświadczenia, najprościej zapamiętać: zwilżacz sprawia, że woda bardziej się rozlewa, a mniej zbiera w kuliste krople.