Cosa (a livello atomico) rende appiccicose le cose appiccicose?

Migliore risposta

Adesione o la proprietà di una sostanza di aderire a unaltra, generalmente deriva dalle interazioni tra le molecole. Come spiega Atul, linterazione di van der Waals è spesso responsabile delladesione, ma ci sono anche altri tipi di interazioni intermolecolari che entrano in gioco in diverse situazioni – ad esempio, il legame idrogeno è una componente principale della viscosità di molti tipi di colla.

Un concetto strettamente correlato è coesione , che è la tendenza di una sostanza ad aderire a se stessa. La coesione dà origine a tensione superficiale , la tendenza alla contrazione della superficie di un liquido – questo perché le molecole sulla superficie non hanno altrettante attrattive interazioni rispetto alle molecole in massa. In alcuni casi, la coesione e la tensione superficiale contribuiscono anche a dare origine a quella che interpretiamo come viscosità.

Lacqua ordinaria è un interessante esempio di viscosità. Lacqua aderisce a molte sostanze e li rende bagnati, perché le molecole dacqua stanno formando legami idrogeno con queste sostanze a livello molecolare. Tuttavia, di solito non pensiamo allacqua come appiccicosa perché è facile asciugarsi le mani con un tovagliolo o un asciugamano. Naturalmente , il fatto che possiamo asciugarci in primo luogo è perché le molecole dacqua sono attratte dallasciugamano – stiamo sostituendo una forte forza adesiva (acqua / pelle) con unaltra (acqua / asciugamano) . Laltro fattore importante è che w ater è che cola – cioè le molecole nel liquido sono altamente mobili – quindi hanno la capacità di spostarsi dalla pelle allasciugamano.

È facile immaginare un esperimento in cui si può davvero apprezzare la viscosità dellacqua. Prova a bagnare la superficie di un vetrino da microscopio e mettici sopra un altro vetrino. Scoprirai che le diapositive ora sono attaccate insieme da una sottile pellicola dacqua e ora sono molto difficili da separare direttamente (non sforzarti troppo o romperai il vetro). Questa viscosità è dovuta a ladesione dellacqua al vetrino e la coesione delle molecole dacqua luna allaltra. Per separare i vetrini direttamente, deve verificarsi una delle seguenti condizioni:

  • Un vetrino viene rimosso con cura dalla pellicola dacqua, risultando in una superficie bagnata e una superficie asciutta. Ciò non accadrà mai perché ladesione tra le molecole dacqua e il vetrino è molto forte.
  • La pellicola dacqua viene tirata in due, risultando in due superfici bagnate. Anche questo è quasi impossibile perché comporta la rottura della forza coesiva tra le molecole dacqua.

Per separare le diapositive devi farle scorrere lateralmente in direzioni opposte. in questo modo, noterai che lacqua tende a rimanere tra gli scivoli, e si deposita anche in goccioline la superficie del vetro. La formazione di piccole goccioline è dovuta alla tensione superficiale dellacqua, ed è il segno distintivo dellentrata in gioco della coesione. Pertanto, stai separando le diapositive sostituendo la forza adesiva (acqua / vetro) con la forza coesiva (acqua / acqua). In conclusione, lunico modo per fare in modo che lacqua liquida si stacchi da qualcosa è farla aderire a qualcosaltro (o farla evaporare, ma qui non lo stiamo considerando).

Puoi anche ottieni un apprezzamento per la viscosità delle molecole dacqua attaccando la lingua a un oggetto metallico estremamente freddo, come un palo di recinzione di metallo nel mezzo di un inverno di Boston (ok, non provarlo davvero). Nellistante in cui la tua lingua si congela sul metallo, le interazioni intermolecolari sono diventate a malapena più forti , ma le molecole dacqua precedentemente liquide sono ora immobilizzate. In questo caso, è la perdita di mobilità delle molecole dacqua che ci permette di apprezzare quanto siano veramente appiccicose.

Figura parzialmente rilevante: immagine molecolare del congelamento dellacqua.

Infine, molti adesivi come la colla derivano la loro viscosità dalle stesse interazioni intermolecolari. La differenza principale è che molte colle contengono un solvente che mantiene le molecole mobili e dopo che il solvente evapora diventa un solido immobile. Pertanto, quando la colla si solidifica e le molecole perdono la loro mobilità, diventano difficili da rimuovere.

Ci sono altri fattori che entrano in gioco. Ad esempio, la colla che si è già solidificata non può attaccarsi ad altre cose, perché i solidi hanno meno capacità di formare nuovi contatti su scala molecolare, che è necessaria affinché ladesione funzioni. Inoltre, diversi tipi di colla funzionano con meccanismi diversi; gli epossidici sono induriti a causa della reticolazione chimica piuttosto che dellevaporazione del solvente.Il cemento per modelli per plastica funziona fondendo le due superfici di plastica e consentendo alle loro molecole di incastrarsi, quindi sarebbe analogo al velcro su scala molecolare (questo è spesso chiamato adesione meccanica).

Osservando i diversi meccanismi, è possibile capire perché diversi tipi di colla funzionano su superfici diverse. Ad esempio, molti tipi di colla non possono legare la plastica, perché le molecole di idrocarburi nella plastica non sono in grado di legarsi a idrogeno con le molecole di colla.

Risposta

La viscosità viene dalle forze di van der Waals , noto anche come forze di attrazione internolecolari. Quelle più importanti per le sostanze appiccicose sono le interazioni dipolo-dipolo, che sono fondamentalmente forze di attrazione elettrostatiche.

Una molecola polare è quella che ha unestremità positiva e unestremità negativa. Quando due dipoli (molecole polari) si avvicinano abbastanza luno allaltro, le estremità positiva e negativa si attraggono. Quando le molecole di zucchero, che sono polari, si bagnano e aderiscono a una sostanza, la viscosità deriva da un tipo specifico di interazione dipolo-dipolo (chiamato legame idrogeno). Anche lo sciroppo di mais e la melassa si attaccano a se stessi a causa di questi legami idrogeno. Vedere il seguente sito per unimmagine di un legame idrogeno tra due molecole dacqua. I legami idrogeno del saccarosio sono simili. http://1.bp.blogspot.com/\_z\_etvXOnqPU/S84xjV8PYMI/AAAAAAAAAOI/D2Twpjj0a4k/s1600/800px-Hydrogen-bonding-in-water-2D.png

Quando i camaleonti camminano su un muro, è a causa di una viscosità formata da forze intermolecolari tra i peli sui suoi piedi e la superficie del muro. Se senti i piedi del camaleonte, non si sentono appiccicosi perché non interagiscono (cioè non formano forze intermolecolari) con la tua mano perché non cè una forza di attrazione elettrostatica tra loro e le nostre mani Ci sono altre forze intermolecolari, come le forze di dispersione di Londra, che probabilmente spiegano la capacità del camaleonte di camminare verticalmente su un muro. Scienziati e ingegneri stanno attualmente sperimentando la realizzazione di repliche in silicone dei piedi di camaleonte per mani e piedi di persone in modo che possano, un giorno, camminare su un muro. La forte forza intermolecolare del silicone con una parete consentirà che ciò accada. Ancora una volta, è la forza di attrazione elettrostatica che lo causa.

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