Bedste svar
Adhæsion , eller egenskaben af et stof til at holde fast ved et andet, stammer generelt fra interaktioner mellem molekyler. Som Atul forklarer, er van der Waals-interaktionen ofte ansvarlig for adhæsion, men der er også andre typer intermolekylære interaktioner, der kommer til spil i forskellige situationer – for eksempel er hydrogenbinding en hovedkomponent i klæbrigheden af mange slags lim.
Et nært beslægtet begreb er samhørighed , hvilket er et stofs tendens til at holde sig til sig selv. Samhørighed giver overfladespænding , tendensen til, at en væskes overfladeareal trækker sig sammen – det er fordi molekylerne på overfladen ikke har så mange attraktive interaktioner sammenlignet med molekylerne i bulk. I visse tilfælde hjælper samhørighed og overfladespænding også med at give anledning til det, vi fortolker som klæbrighed.
Almindeligt vand er et interessant eksempel på klæbrighed. Vand klæber til mange stoffer og gør dem våde, fordi vandmolekylerne danner hydrogenbindinger med disse stoffer på molekylært niveau. Dog tænker vi normalt ikke på vand som klæbrigt, fordi det er let at tørre vores hænder af med en serviet eller et håndklæde. , det faktum, at vi i første omgang kan tørre af, er fordi vandmolekylerne tiltrækkes af håndklædet – vi erstatter en stærk klæbende kraft (vand / hud) med en anden (vand / håndklæde) . Den anden vigtige faktor er, at w ater er løbende – dvs. molekylerne i væsken er meget mobile – så de har evnen til at bevæge sig fra huden til håndklædet.
Det er let at forestille sig et eksperiment, hvor man virkelig kan sætte pris på vandets klæbrighed. Prøv at fugte overfladen af et glasmikroskopglas og læg et andet glasglas ovenpå. Du finder ud af, at objektglassene nu sidder sammen af en tynd film med vand, og at de nu er meget vanskelige at trække direkte fra hinanden (prøv ikke for hårdt, ellers bryder du glasset). Denne klæbrighed skyldes vedhæftningen af vand til glasskiven og sammenhængen mellem vandmolekylerne til hinanden. For at trække objektglassene direkte fra hinanden skal et af følgende forekomme:
- Ét objektglas trækkes rent væk fra vandfilmen, hvilket resulterer i en våd overflade og en tør overflade. Dette vil aldrig ske, fordi vedhæftningen mellem vandmolekylerne og diaset er meget stærk.
- Vandfilmen trækkes i to, hvilket resulterer i to våde overflader. Dette er også næsten umuligt, fordi det indebærer at bryde den sammenhængende kraft mellem vandmolekylerne.
For at adskille objektglassene skal du glide dem sidelæns i modsatte retninger. Som du gør dette, vil du bemærke, at vandet har tendens til at blive mellem gliderne, og det perler også op i små dråber på glasoverfladen. Dannelsen af små dråber skyldes vandets overfladespænding, og det er kendetegnende for samhørighed, der kommer i spil. Således adskiller du objektglassene ved at erstatte den klæbende kraft (vand / glas) med den sammenhængende kraft (vand / vand). Afslutningsvis er den eneste måde at få flydende vand til at løsne sig fra noget ved at få det til at holde fast ved noget andet (eller fordampe det, men vi overvejer ikke det her.)
Du kan også få en forståelse for klæbningen af vandmolekyler ved at holde din tunge på en ekstremt kold metalgenstand, som et metalhegn i midten af en vinter i Boston (okay, prøv det faktisk ikke). I det øjeblik, din tunge fryser til metallet, er de intermolekylære interaktioner næppe blevet stærkere , men de tidligere flydende vandmolekyler er nu immobiliseret. I dette tilfælde er det tabet af vandmolekylers mobilitet, der giver os mulighed for at forstå, hvor ekstremt klæbrige de virkelig er.
Delvist relevant figur: Molekylært billede af vandfrysning.
Endelig får mange klæbemidler såsom lim deres klæbrighed fra de samme intermolekylære interaktioner. Hovedforskellen er, at mange lim indeholder et opløsningsmiddel, der holder molekylerne mobile, og efter at opløsningsmidlet er fordampet, bliver det et immobil fast stof. Når limen størkner, og molekylerne mister deres mobilitet, bliver de svære at fjerne.
Der er andre faktorer, der spiller ind. For eksempel kan lim, der allerede er størknet, ikke holde fast ved andre ting, fordi faste stoffer har mindre evne til at danne nye kontakter på molekylær skala, hvilket er nødvendigt for at klæbe til at arbejde. Også forskellige typer lim fungerer ved forskellige mekanismer; epoxy er hærdet på grund af kemisk tværbinding snarere end opløsningsmiddelfordampning.Modelcement til plast fungerer ved at smelte de to plastoverflader og lade deres molekyler låse sammen, så det ville være analogt med velcro i molekylær skala (dette kaldes ofte mekanisk vedhæftning).
Ved at se på de forskellige mekanismer er det muligt at se, hvorfor forskellige typer lim fungerer på forskellige overflader. For eksempel kan mange typer lim ikke binde plast, fordi carbonhydridmolekylerne i plasten ikke er i stand til hydrogenbinding med limmolekylerne.
Svar
Klæbrighed kommer fra van der Waals kræfter , også kendt som internolekylære tiltrækningskræfter. De, der er vigtigst for klæbrige stoffer, er dipol-dipol-interaktioner, som grundlæggende er elektrostatiske tiltrækningskræfter.
Et polært molekyle er en, der har en positiv ende og en negativ ende. Når to dipoler (polære molekyler) kommer tæt nok på hinanden, tiltrækker de positive og negative ender. Når sukkermolekyler, som er polære, bliver våde og klæber til et stof, kommer klæbrigheden fra en bestemt type dipol-dipolinteraktion (kaldet en hydrogenbinding). Majsirup og melasse holder sig til sig selv på grund af disse hydrogenbindinger. Se det følgende sted for et billede af en hydrogenbinding mellem to vandmolekyler. Sucrose “s hydrogenbindinger er ens. http://1.bp.blogspot.com/\_z\_etvXOnqPU/S84xjV8PYMI/AAAAAAAAAOI/D2Twpjj0a4k/s1600/800px-Hydrogen-bonding-in-water-2D.png
Når kamæleoner går op ad en mur, skyldes det en klæbrighed dannet af intermolekylære kræfter mellem hårene på fødderne og overfladen af væggen. Hvis du føler kamæleonens fødder, føles de ikke klæbrige, fordi de ikke interagerer (dvs. ikke danner intermolekylære kræfter) med din hånd, fordi de ikke er nogen elektrostatisk tiltrækningskraft mellem dem og vores hænder. Der er andre intermolekylære kræfter, såsom Londons spredningskræfter, der sandsynligvis tegner sig for kameleonens evne til at gå lodret op ad en mur. Forskere og ingeniører eksperimenterer for øjeblikket med at lave silikone-replikaer af kamæleons fødder til menneskers hånd og fødder, så de måske en dag kan gå op ad en mur. Silikonets stærke intermolekylære kraft med en væg tillader dette at ske. Igen er det den elektrostatiske tiltrækningskraft, der forårsager dette.