Hva (på atomnivå) gjør klebrig ting klebrig?

Beste svaret

Adhesion , eller egenskapen til et stoff å holde seg til et annet, oppstår vanligvis fra interaksjoner mellom molekyler. Som Atul forklarer, er van der Waals-interaksjonen ofte ansvarlig for vedheft, men det er også andre typer intermolekylære interaksjoner som spiller inn i forskjellige situasjoner – for eksempel er hydrogenbinding en hovedkomponent av klebrigheten til mange typer lim.

Et nært beslektet konsept er kohesjon , som er tendensen til et stoff å holde seg til seg selv. Kohesjon gir opphav til overflatespenning , tendensen til at overflatearealet til en væske trekker seg sammen – dette er fordi molekylene på overflaten ikke har like mange attraktive interaksjoner sammenlignet med molekylene i bulk. I visse tilfeller hjelper også kohesjon og overflatespenning til det vi tolker som klebrighet.

Vanlig vann er et interessant eksempel på klebrighet. Vann holder seg til mange stoffer og gjør dem våte fordi vannmolekylene danner hydrogenbindinger med disse stoffene på molekylært nivå. Imidlertid tenker vi vanligvis ikke på vann som klissete fordi det er lett å tørke hendene av med en serviett eller et håndkle. Selvfølgelig , det faktum at vi kan tørke av i utgangspunktet er fordi vannmolekylene tiltrekkes av håndkleet – vi erstatter en sterk klebende kraft (vann / hud) med en annen (vann / håndkle) . Den andre viktige faktoren er at w ater er rennende – dvs. at molekylene i væsken er svært mobile – så de har evnen til å bevege seg fra huden til håndkleet.

Det er lett å forestille seg et eksperiment der man virkelig kan sette pris på vannets klebrighet. Prøv å fukte overflaten på et glassmikroskop og sett et nytt glass på toppen. Du vil finne at lysbildene nå er satt sammen av en tynn film med vann, og at de nå er veldig vanskelige å trekke fra hverandre direkte (ikke prøv for hardt, ellers vil du knekke glasset). vedheft av vann til glassplaten og kohesjonen av vannmolekylene til hverandre. For å trekke lysbildene direkte fra hverandre må ett av følgende skje:

  • Ett lysbilde trekkes rent bort fra vannfilmen, noe som resulterer i en våt overflate og en tørr overflate. Dette vil aldri skje fordi vedheftingen mellom vannmolekylene og lysbildet er veldig sterk.
  • Vannfilmen trekkes i to, noe som resulterer i to våte flater. Dette er også nesten umulig fordi det innebærer å bryte sammenhengskraften mellom vannmolekylene.

For å skille lysbildene må du skyve dem sidelengs i motsatt retning. Som du gjør dette, vil du legge merke til at vannet har en tendens til å holde seg mellom lysbildene, og det perler også opp i små dråper på glassoverflaten. Dannelsen av små dråper skyldes overflatespenning av vann, og det er kjennetegnet for kohesjon som kommer inn i bildet. Dermed skiller du lysbildene ved å erstatte limkraften (vann / glass) med kohesjonskraften (vann / vann). Avslutningsvis er den eneste måten å få flytende vann på å klebe seg fra noe å få det til å holde seg til noe annet (eller fordampe det, men vi vurderer ikke det her.)

Du kan også få takknemlighet for klissigheten til vannmolekyler ved å stikke tungen til et ekstremt kaldt metallgjenstand, som et metallgjerrestolpe midt i en vinter i Boston (ok, ikke prøv det faktisk). I det øyeblikket tungen din fryser til metallet, har de intermolekylære interaksjonene knapt blitt sterkere , men de tidligere flytende vannmolekylene er nå immobilisert. I dette tilfellet er det tap av vannmolekylers mobilitet som lar oss forstå hvor ekstremt klissete de egentlig er.

Delvis relevant figur: Molekylært bilde av vannfrysing.

Til slutt får mange lim som lim deres klebrighet fra de samme intermolekylære interaksjonene. Hovedforskjellen er at mange lim inneholder et løsningsmiddel som holder molekylene mobile, og etter at løsningsmidlet er fordampet blir det et immobil fast stoff. Når limet stivner og molekylene mister mobiliteten, blir de vanskelig å fjerne.

Det er andre faktorer som spiller inn. Lim som allerede har størknet kan for eksempel ikke feste seg til andre ting, fordi faste stoffer har mindre evne til å danne nye kontakter på molekylær skala, noe som er nødvendig for at vedheft for å fungere. Også forskjellige typer lim fungerer ved forskjellige mekanismer; epoksyer herdes på grunn av kjemisk tverrbinding i stedet for fordampning av løsemiddel.Modell sement for plast fungerer ved å smelte de to plastoverflatene og la molekylene deres låse sammen, så det ville være analogt med borrelås i molekylær skala (dette kalles ofte mekanisk vedheft).

Ved å se på de forskjellige mekanismene er det mulig å se hvorfor forskjellige typer lim fungerer på forskjellige overflater. For eksempel kan mange typer lim ikke binde plast, fordi hydrokarbonmolekylene i plasten ikke er i stand til hydrogenbinding med limmolekylene.

Svar

Klebrighet kommer fra van der Waals-krefter , også kjent som internolekylære tiltrekningskrefter. De som er viktigst for klebrig stoffer er dipol-dipol-interaksjoner, som i utgangspunktet er elektrostatiske tiltrekningskrefter.

Et polært molekyl er en som har en positiv ende og en negativ ende. Når to dipoler (polare molekyler) kommer nær nok til hverandre, tiltrekker de positive og negative endene. Når sukkermolekyler, som er polare, blir våte og fester seg til et stoff, kommer klebrigheten fra en bestemt type dipol-dipolinteraksjon (kalt en hydrogenbinding). Corn sirup og melasse holder seg til seg selv på grunn av disse hydrogenbindinger også. Se følgende side for et bilde av en hydrogenbinding mellom to vannmolekyler. Sukroses hydrogenbindinger er like. http://1.bp.blogspot.com/\_z\_etvXOnqPU/S84xjV8PYMI/AAAAAAAAAOI/D2Twpjj0a4k/s1600/800px-Hydrogen-bonding-in-water-2D.png

Når kameleoner går opp en vegg, skyldes det en klebrighet som dannes av intermolekylære krefter mellom hårene på føttene og overflaten av veggen. Hvis du føler kameleonens føtter, føles de ikke klissete fordi de ikke samhandler (dvs. ikke danner intermolekylære krefter) med hånden fordi de ikke er noen elektrostatisk tiltrekningskraft mellom dem og våre hender. Det er andre intermolekylære krefter, for eksempel London-spredningsstyrker, som sannsynligvis står for kameleonens evne til å gå vertikalt opp en vegg. Forskere og ingeniører eksperimenterer for øyeblikket med å lage silikonreplikater av kameleonens føtter for menneskers hånd og føtter, slik at de en dag kan gå opp en vegg. Silikonets sterke intermolekylære kraft med en vegg vil tillate at dette skjer. Igjen er det den elektrostatiske tiltrekningskraften som forårsaker dette.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *