Aderența (aderența, aderența, aderența) este un fenomen de suprafață constând în interacțiunea particulelor de straturi de suprafață a două faze condensate.
Sunt posibile trei cazuri de aderență: aderența dintre două lichide (x-x), între un lichid și un solid (m-x), între solide (m-t).
Cu aderență întâlnim peste tot: atunci când acoperim diferite suprafețe cu lac și vopsea, materiale de lipire etc.
Adeziunea este pozitivă (utilă) și negativă.
Aderența bună a acoperirilor de vopsele și lacuri determină calitățile operaționale și de consum ale acestor acoperiri. Eficacitatea insecticidelor utilizate pentru controlul dăunătorilor este în mare măsură determinată de aderența picăturilor sau a particulelor acestor preparate la frunzele de plante. Aici, adeziunea joacă un rol pozitiv.
În industria alimentară adeziune negativă este legată de adeziunea masei alimentare (aluat, lapte condensat, smântână, etc.) la pereții echipamentului, rezultând pierderi de producție.
O altă manifestare negativă a adeziunii este autoeziunea (clumping). De exemplu, auto-lipirea particulelor de lapte praf, cafea.
Cantitativ, adeziunea este caracterizata de cantitatea de munca de aderenta Aagg, i. E. munca petrecută pentru detașarea moleculelor dintr-o fază de moleculele unei alte faze.
Substratul (substratul) 2 - suprafața pe care se aplică substanța, substanța depusă - adezivul 3.
Substratul și adezivul sunt în aer 1 (Figura 5).
Fie s21 și s31 tensiunea superficială a substratului și adezivul la limita respectivă cu aerul.
unde S este suprafața.
Luați în considerare suprafața unitară a substratului și a adezivului. Apoi, energia totală de suprafață a sistemului în starea inițială
Suprafață compatibilă a substratului și adezivului (aplicați faza 3 până la faza 2) (figura 6). Energia totală de suprafață în acest caz devine egală cu
unde s23 este tensiunea superficială la interfața dintre substrat și adeziv.
Modificarea energiei de suprafață
Din punct de vedere al termodinamicii pentru un proces echilibrat reversibil
Această ecuație a fost dedusă mai întâi de Dupree. Din ecuația Dupré, lucrarea de adeziune este mai mare, cu atât mai mare tensiunea superficială a substratului și a adezivului și mai mică decât tensiunea interfacială finală.
Umezirea este un caz special de adeziune - interacțiunea unui lichid cu o fază lichidă solidă sau densă în prezența contactului simultan a trei faze nemiscibile, dintre care unul este gazul (aerul).
Să luăm în considerare fenomenul de umectare prin exemplul unei picături de lichid aplicat pe suprafața unui solid. Următoarele cazuri sunt posibile.
Umplerea completă. O picătură de lichid se răspândește spontan pe suprafață până când acoperă întreaga suprafață sau până când stratul lichid devine monomolecular. Exemplu: o picătură de apă pe o sticlă cu conținut scăzut de grăsimi.
Complet non-udare. O picătură de lichid pe o suprafață solidă presupune în mod spontan o formă aproape sferică. Exemplu: o picătură de mercur pe o suprafață nemetalică.
Între aceste cazuri extreme se observă diverse cazuri intermediare, când suprafața este umezită parțial de lichid.
O măsură cantitativă umezire este unghiul de contact Q - unghiul dintre suprafața solidă și tangenta la suprafața picătură în punctul de contact al celor trei faze. Se măsoară din partea fazei lichide (figura 7).
Dacă Q <90° – жидкость смачивает поверхность, Q> 90 ° - suprafața este umedă sau nu umezită deloc.
Linia de intersecție a tuturor celor trei interfețe este denumită linia de udare. O linie de umezire închisă formează un perimetru de umectare.
Unghiul de umectare depinde de tensiunea superficială a fazelor.
Perimetrul limitei de umezire este interacțiunea dintre trei faze - un corp solid 1. Air 2 și 3. Aceste faze fluide au suprafețele lor delimitează: suprafața lichidului - gaz cu o tensiune superficială-SZH g. suprafață corp solid -
un gaz cu o tensiune superficială s-r și o suprafață solid-lichid cu o tensiune superficială s-s (figura 8).
Echilibrul picăturii este determinat de acțiunea simultană a acestor trei tensiuni de suprafață, care este prezentată în figură ca vectori (direcționați de-a lungul tangentei pe suprafața corespunzătoare). Două dintre ele (sm-r și sm-g) acționează pe suprafața unui solid în direcții opuse. Forța sz-r este direcționată către suprafață la un unghi de Q.
La echilibru, relația
Din ecuația Young rezultă că umezirea depinde de tensiunea superficială a fazelor de contact:
1) st-r> s-lea. cos Q> 0, Q <90° – если поверхностная энергия фазы, на которую наносится жидкость больше поверхностной энергии на границе раздела твердое тело – жидкость, поверхность смачивается жидкостью, т.е. высокоэнергетические поверхности лучше смачиваются жидкостью;
2) s-g
3) cu cât tensiunea superficială a lichidului este mai mică la limita aerului sz-r. lichidul va umezi mai bine suprafața.
Toate lichidele cu capacitatea de a uda suprafața pot fi împărțite în 3 grupe:
1) lichid apă polar, la t = 20 ° C s = 7,2 × 10 -2 J / m 2 - suprafețe cu energie mare (cu apă s-g mare) se udă bine, cu energie scăzută - prost;
2) solvenți organici, s = (1,8-3,0) × 10-2 J / m 2 - au o bună putere de umectare;
3) mercur Hg, s = 46 × 10 -2 J / m 2 - nu umezește suprafața decât atunci când există o interacțiune chimică.
Aderența fluidelor și umectarea pot fi modificate prin modificarea proprietăților suprafețelor dure prin hidrofobizare sau hidrofilizare a acestora și prin controlul tensiunii superficiale a lichidului.
Întrebarea. Cum de a crește și de a reduce umezirea suprafeței?
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: