Quest-ce qui (au niveau atomique) rend les choses collantes?

Meilleure réponse

Adhésion , ou la propriété dune substance de se coller à une autre résulte généralement des interactions entre molécules. Comme lexplique Atul, linteraction de van der Waals est souvent responsable de ladhérence, mais il existe également dautres types dinteractions intermoléculaires qui entrent en jeu dans différentes situations – par exemple, la liaison hydrogène est un composant principal de ladhérence de nombreux types de colle.

Un concept étroitement lié est la cohésion , qui est la tendance dune substance à se coller à elle-même. La cohésion donne lieu à la tension superficielle , la tendance de la surface dun liquide à se contracter – cest parce que les molécules à la surface nont pas autant dattractivité interactions par rapport aux molécules de la masse. Dans certains cas, la cohésion et la tension superficielle contribuent également à donner naissance à ce que nous interprétons comme collant.

Leau ordinaire est un exemple intéressant de collant. Leau adhère à de nombreuses substances et les rend humides, car les molécules d’eau forment des liaisons hydrogène avec ces substances au niveau moléculaire. Cependant, nous ne considérons généralement pas l’eau comme collante car il est facile de se sécher les mains avec une serviette ou une serviette. Bien sûr , le fait que nous puissions sécher en premier lieu est que les molécules deau sont attirées par la serviette – nous remplaçons une force adhésive forte (eau / peau) par une autre (eau / serviette) . Lautre facteur important est que w ater est liquide – cest-à-dire que les molécules du liquide sont très mobiles – elles ont donc la capacité de passer de la peau à la serviette.

Il est facile dimaginer une expérience où lon peut vraiment apprécier le caractère collant de leau. Essayez de mouiller la surface dune lame de microscope en verre et de mettre une autre lame de verre sur le dessus. Vous constaterez que les diapositives sont maintenant collées ensemble par une fine pellicule d’eau et qu’elles sont maintenant très difficiles à séparer directement (n’essayez pas trop fort, ou vous briserez le verre). Cette adhérence est due à ladhérence de leau à la lame de verre et la cohésion des molécules deau les unes aux autres. Pour séparer les lames directement, lune des conditions suivantes doit se produire:

  • Une lame est retirée propre du film deau, résultant en une surface humide et une surface sèche. Cela ne se produira jamais car ladhérence entre les molécules deau et la lame est très forte.
  • Le film deau est tiré en deux, ce qui entraîne deux surfaces mouillées. Ceci est également presque impossible car cela implique de briser la force de cohésion entre les molécules deau.

Pour séparer les diapositives, vous devez les faire glisser latéralement dans des directions opposées. Comme vous le faites cela, vous remarquerez que leau a tendance à rester entre les diapositives, et quelle perle également en petites gouttelettes sur la surface du verre. La formation de petites gouttelettes est due à la tension superficielle de leau, et cest la marque de cohésion qui entre en jeu. Ainsi, vous séparez les lames en remplaçant la force adhésive (eau / verre) par la force cohésive (eau / eau). En conclusion, le seul moyen pour que leau liquide se détache de quelque chose est de la faire adhérer à autre chose (ou de lévaporer, mais nous nenvisageons pas cela ici.)

Vous pouvez aussi Obtenez une appréciation de la viscosité des molécules deau en collant votre langue à un objet en métal extrêmement froid, comme un poteau de clôture en métal au milieu dun hiver de Boston (daccord, ne lessayez pas réellement). Au moment où votre langue se fige sur le métal, les interactions intermoléculaires se sont à peine renforcées , mais les molécules deau auparavant liquides sont maintenant immobilisées. Dans ce cas, cest la perte de mobilité des molécules deau qui nous permet dapprécier à quel point elles sont extrêmement collantes.

Figure partiellement pertinente: image moléculaire de la congélation de leau.

Enfin, de nombreux adhésifs tels que la colle tirent leur adhérence des mêmes interactions intermoléculaires. La principale différence est que de nombreuses colles contiennent un solvant qui maintient les molécules mobiles, et une fois le solvant évaporé, il devient un solide immobile. Ainsi, à mesure que la colle se solidifie et que les molécules perdent leur mobilité, elles deviennent difficiles à éliminer.

Dautres facteurs entrent en jeu. Par exemple, une colle qui sest déjà solidifiée ne peut pas adhérer à dautres choses, car les solides ont moins de capacité à former de nouveaux contacts à léchelle moléculaire, ce qui est nécessaire pour que ladhérence fonctionne. En outre, différents types de colle fonctionnent par différents mécanismes; les époxydes sont durcis en raison de la réticulation chimique plutôt que de lévaporation du solvant.Le ciment modèle pour les plastiques fonctionne en faisant fondre les deux surfaces en plastique et en permettant à leurs molécules de simbriquer, ce serait donc analogue au Velcro à léchelle moléculaire (cela est souvent appelé adhérence mécanique).

En regardant les différents mécanismes, il est possible de voir pourquoi différents types de colle fonctionnent sur différentes surfaces. Par exemple, de nombreux types de colle ne peuvent pas lier le plastique, car les molécules dhydrocarbure dans le plastique sont incapables de se lier à lhydrogène avec les molécules de colle.

Réponse

Ladhésivité provient des forces de van der Waals , également appelées forces dattraction internoléculaires. Les plus importantes pour les substances collantes sont les interactions dipôle-dipôle, qui sont essentiellement des forces dattraction électrostatiques.

Une molécule polaire est une molécule qui a une extrémité positive et une extrémité négative. Lorsque deux dipôles (molécules polaires) se rapprochent suffisamment lun de lautre, les extrémités positive et négative sattirent. Lorsque les molécules de sucre, qui sont polaires, se mouillent et adhèrent à une substance, le caractère collant provient dun type spécifique dinteraction dipôle-dipôle (appelée liaison hydrogène). Le sirop de maïs et la mélasse adhèrent également à eux-mêmes à cause de ces liaisons hydrogène. Voir le site suivant pour une image dune liaison hydrogène entre deux molécules deau. Les liaisons hydrogène du saccharose sont similaires. http://1.bp.blogspot.com/\_z\_etvXOnqPU/S84xjV8PYMI/AAAAAAAAAOI/D2Twpjj0a4k/s1600/800px-Hydrogen-bonding-in-water-2D.png

Lorsque les caméléons marchent sur un mur, cela est dû à une adhérence formée par des forces intermoléculaires entre les poils de ses pieds et la surface du mur. Si vous sentez les pieds du caméléon, ils ne se sentent pas collants parce quils ninteragissent pas (cest-à-dire quils ne forment pas de forces intermoléculaires) avec votre main car il ny a pas de force dattraction électrostatique entre Il y a dautres forces intermoléculaires, telles que les forces de dispersion de Londres, qui expliquent probablement la capacité du caméléon à marcher verticalement sur un mur. Les scientifiques et les ingénieurs expérimentent actuellement la fabrication de répliques en silicone des pieds de caméléon pour les mains et les pieds des gens afin quils puissent, un jour, marcher le long dun mur. La forte force intermoléculaire du silicone avec un mur permettra que cela se produise. Encore une fois, cest la force électrostatique dattraction qui provoque cela.

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