Mi teszi (atomi szinten) a ragacsos dolgokat ragadóssá?

Legjobb válasz

Tapadás , vagy az egyik anyagnak az a tulajdonsága, hogy ragaszkodik a másikhoz, általában a molekulák közötti kölcsönhatásokból származik. Amint Atul kifejti, a van der Waals-kölcsönhatás gyakran felelős az adhézióért, de léteznek más típusú intermolekuláris interakciók is, amelyek különböző helyzetekben játszanak szerepet – például a hidrogénkötés a sokféle ragasztó ragadósságának fő eleme.

Szorosan kapcsolódó fogalom a kohézió , amely az anyag hajlamos ragaszkodni önmagához. Az összetartás felületi feszültséget eredményez, ami arra utal, hogy egy folyadék felülete összehúzódjon – ez azért van, mert a felszínen lévő molekulák nem rendelkeznek annyi vonzóval kölcsönhatások az ömlesztett molekulákkal összehasonlítva. Bizonyos esetekben a kohézió és a felületi feszültség elősegíti azt is, amit ragadósságnak értelmezünk.

A szokásos víz a tapadás érdekes példája. A víz sok anyaghoz tapad és nedvessé teszi őket, mert a vízmolekulák molekuláris szinten hidrogénkötéseket képeznek ezekkel az anyagokkal. Azonban általában nem gondoljuk ragacsosnak a vizet, mert könnyen szalvétával vagy törölközővel száríthatjuk meg a kezünket. Természetesen , az a tény, hogy eleve kiszáradhatunk, az az, hogy a vízmolekulákat vonzza a törülköző – egyik erős tapadó erőt (víz / bőr) kicseréljük egy másikra (víz / törölköző) . A másik fontos tényező, hogy w Az ater folyékony – azaz a folyadékban lévő molekulák nagyon mozgékonyak -, így képesek a bőrről a törülközőre mozogni.

Könnyű elképzelni egy olyan kísérletet, ahol igazán értékelni lehet a víz tapadását. Próbálja megnedvesíteni egy üvegmikroszkóp tárgylemezének felületét, és tegyen egy másik üveglemezt a tetejére. Meg fogja találni, hogy a tárgylemezeket most egy vékony vízréteg ragasztotta össze, és most nagyon nehéz őket közvetlenül széthúzni (ne próbálkozzon túl erősen, vagy betörje az üveget). Ez a tapadósság a víz tapadása az üveglemezhez és a vízmolekulák egymáshoz való kohéziója. A tárgylemezek közvetlen széthúzásához a következők egyikének kell bekövetkeznie:

  • Az egyik tárgylemezt tisztán kell lehúzni egy nedves és egy száraz felületet eredményez. Ez soha nem fog megtörténni, mert a vízmolekulák és a tárgylemez közötti tapadás nagyon erős.
  • A vízfóliát ketté húzzák, ami két nedves felület. Ez azért is szinte lehetetlen, mert a vízmolekulák közötti kohéziós erő megtörésével jár.

A tárgylemezek szétválasztásához oldalirányban, ellentétes irányba kell csúsztatni őket. észre fogja venni, hogy a víz általában a tárgylemezek között marad, és ezenkívül apró cseppek formájában is gyöngyözik az üvegfelület. A kis cseppek kialakulása a víz felületi feszültségének köszönhető, és ez a kohézió fémjelzi a játékba lépést. Így a tárgylemezeket úgy választja el, hogy a tapadó erőt (víz / üveg) kicseréli az összetartó erőre (víz / víz). Összegzésképpen: az egyetlen módja annak, hogy a folyékony vizet valamiről leválasszuk, az, ha valamihez ragaszkodunk (vagy elpárologtatjuk, de ezt itt nem vesszük figyelembe.)

Azt is megteheti kapjon értékelést a vízmolekulák ragadósságáért, ha nyelvét egy rendkívül hideg fémtárgyhoz tapasztja, például egy fémkerítéshez egy bostoni tél közepén (oké, valójában ne próbálja ki). Abban a pillanatban, amikor a nyelved a fémhez fagy, az intermolekuláris interakciók alig erősödtek , de a korábban folyékony vízmolekulák immobilizálódtak. Ebben az esetben a vízmolekulák mobilitásának elvesztése lehetővé teszi, hogy megbecsüljük, mennyire rendkívül ragadósak.

Részben releváns ábra: A víz fagyásának molekuláris képe.

Végül sok ragasztó, például a ragasztó, ugyanazon intermolekuláris interakciókból nyeri ragadékonyságát. A fő különbség az, hogy sok ragasztó tartalmaz egy oldószert, amely mozgásban tartja a molekulákat, és miután az oldószer elpárolog, mozdulatlan szilárd anyaggá válik. Így ahogy a ragasztó megszilárdul és a molekulák elveszítik mozgékonyságukat, nehezen eltávolíthatók.

Más tényezők is szerepet játszanak. Például a már megszilárdult ragasztó nem tud ragaszkodni más dolgokhoz, mivel a szilárd anyagok kevésbé képesek új kontaktusokat létrehozni a molekuláris skálán, ami a tapadás működéséhez szükséges. Ezenkívül a különböző típusú ragasztók különböző mechanizmusokkal működnek; az epoxik az oldószer elpárolgása helyett kémiai térhálósodás következtében megkeményednek.Modellcement a műanyagokhoz úgy, hogy megolvasztja a két műanyag felületet és lehetővé teszi molekuláik összekapcsolódását, tehát molekuláris skálán analóg lenne a tépőzárral (ezt gyakran mechanikai tapadásnak nevezik).

A különböző mechanizmusok megnézésével kiderül, hogy a különböző típusú ragasztók miért működnek különböző felületeken. Például sokféle ragasztó nem képes megkötni a műanyagot, mert a műanyagban lévő szénhidrogénmolekulák nem képesek hidrogénhez kötődni a ragasztómolekulákhoz.

Válasz

A ragadékonyság van der Waals-erőkből származik. , más néven intermolekuláris vonzerők. A ragadós anyagoknál a legfontosabbak a dipól-dipól kölcsönhatások, amelyek alapvetően elektrosztatikus vonzerők.

A poláris molekula pozitív és negatív végű. Amikor két dipólus (poláris molekula) elég közel kerül egymáshoz, a pozitív és a negatív vég vonzódik. Amikor a poláros cukormolekulák nedvesednek és megtapadnak egy anyagon, a tapadóképesség a dipól-dipól kölcsönhatás egy speciális típusából származik (ún. Hidrogénkötés). A kukoricaszirup és a melasz ezen hidrogénkötések miatt is ragaszkodnak magukhoz. Két vízmolekula közötti hidrogénkötés képét lásd a következő helyen. A szacharóz hidrogénkötései hasonlóak. Ha a kaméleon lábát érzi, akkor nem tapad ragacsosnak, mert nem lépnek kölcsönhatásba (azaz nem képeznek intermolekuláris erőket) a kezével, mert ezek között nincs elektrosztatikus vonzerő. Vannak más intermolekuláris erők, mint például a londoni diszperziós erők, amelyek valószínűleg a kaméleon képességét tükrözik függőlegesen a falon. A tudósok és mérnökök jelenleg kísérleteznek a kaméleon lábainak szilikon másolatainak elkészítésével az emberek keze és lábai érdekében, hogy egy nap képesek legyenek felmenni egy falon. A szilikon erős intermolekuláris erő a falral lehetővé teszi ennek megtörténését. Ismét az elektrosztatikus vonzerő okozza ezt.

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük