Najlepsza odpowiedź
Adhezja lub właściwość jednej substancji do przyklejania się do drugiej wynika zazwyczaj z interakcji między cząsteczkami. Jak wyjaśnia Atul, interakcja van der Waalsa jest często odpowiedzialna za adhezję, ale istnieją również inne rodzaje interakcji międzycząsteczkowych, które wchodzą w grę w różnych sytuacjach – na przykład wiązania wodorowe są głównym składnikiem lepkości wielu rodzajów klejów.
Ściśle powiązaną koncepcją jest kohezja , czyli tendencja substancji do przyklejania się do siebie. Spójność powoduje napięcie powierzchniowe , czyli tendencję do kurczenia się powierzchni cieczy – dzieje się tak, ponieważ cząsteczki na powierzchni nie mają tak wielu atrakcyjnych interakcje w porównaniu z cząsteczkami w masie. W niektórych przypadkach kohezja i napięcie powierzchniowe również przyczyniają się do powstania tego, co interpretujemy jako lepkość.
Zwykła woda jest interesującym przykładem lepkości. Woda przylega do wielu substancji i sprawia, że są mokre, ponieważ cząsteczki wody tworzą wiązania wodorowe z tymi substancjami na poziomie molekularnym. Jednak zazwyczaj nie uważamy wody za lepką, ponieważ łatwo jest wytrzeć ręce serwetką lub ręcznikiem. Oczywiście , fakt, że możemy wyschnąć w pierwszej kolejności, wynika z tego, że ręcznik przyciąga cząsteczki wody – zastępujemy jedną silną siłę przyczepności (wodę / skórę) inną (woda / ręcznik) . Innym ważnym czynnikiem jest to, że w ater jest ciekły – tzn. cząsteczki płynu są bardzo ruchliwe – dzięki czemu mają zdolność przemieszczania się ze skóry na ręcznik.
Łatwo jest wyobrazić sobie eksperyment, w którym można naprawdę docenić lepkość wody. Spróbuj zwilżyć powierzchnię szkiełka szklanego mikroskopu i nałożyć kolejny szkiełko na wierzch. Przekonasz się, że szkiełka są teraz sklejone cienką warstwą wody i teraz bardzo trudno jest je bezpośrednio rozdzielić (nie próbuj zbyt mocno, bo rozbijesz szkło). Ta lepkość jest spowodowana adhezja wody do szkiełka podstawowego i kohezja cząsteczek wody między sobą. Aby bezpośrednio rozdzielić szkiełka, musi wystąpić jedna z następujących sytuacji:
- Jeden szkiełko jest odciągane do czysta z filmu wodnego, co skutkuje jedną mokrą i jedną suchą powierzchnią. To się nigdy nie stanie, ponieważ przyczepność między cząsteczkami wody a szkiełkiem jest bardzo silna.
- Warstwa wodna jest rozciągana na dwie części, dwie mokre powierzchnie. Jest to również prawie niemożliwe, ponieważ wiąże się z przerwaniem siły kohezji między cząsteczkami wody.
Aby rozdzielić slajdy, musisz przesuwać je bokiem w przeciwnych kierunkach. to zauważysz, że woda ma tendencję do pozostawania między szkiełkami, a także spływa na małe kropelki szklana powierzchnia. Powstawanie małych kropelek jest spowodowane napięciem powierzchniowym wody i jest to cecha charakterystyczna występującej spójności. W ten sposób rozdzielasz szkiełka, zastępując siłę przyczepności (woda / szkło) siłą kohezji (woda / woda). Podsumowując, jedynym sposobem, aby woda w stanie ciekłym odklejała się od czegoś, jest spowodowanie przywierania do czegoś innego (lub odparowanie tego, ale nie rozważamy tego tutaj).
Możesz także doceń lepkość cząsteczek wody, przykładając język do bardzo zimnego metalowego przedmiotu, takiego jak metalowy słupek ogrodzenia w środku bostońskiej zimy (okej, właściwie tego nie próbuj). W chwili, gdy twój język zamarznie w metalu, interakcje międzycząsteczkowe ledwo stały się silniejsze , ale wcześniej płynne cząsteczki wody są teraz unieruchomione. W tym przypadku to utrata ruchliwości cząsteczek wody pozwala nam docenić, jak bardzo są one lepkie.
Rysunek częściowo istotny: Molekularny obraz zamarzającej wody.
Wreszcie, wiele klejów, takich jak klej, wywodzi swoją lepkość z tych samych interakcji międzycząsteczkowych. Główna różnica polega na tym, że wiele klejów zawiera rozpuszczalnik, który utrzymuje mobilność cząsteczek, a po odparowaniu rozpuszczalnika staje się on nieruchliwym ciałem stałym. Tak więc, gdy klej zestala się, a cząsteczki tracą swoją ruchliwość, stają się one trudne do usunięcia.
W grę wchodzą inne czynniki. Na przykład klej, który już zestalił się, nie może przywierać do innych rzeczy, ponieważ ciała stałe mają mniejszą zdolność do tworzenia nowych kontaktów w skali molekularnej, która jest potrzebna do działania adhezji. Ponadto różne rodzaje kleju działają według różnych mechanizmów; epoksydy są utwardzane raczej w wyniku usieciowania chemicznego niż odparowania rozpuszczalnika.Modelowy cement do tworzyw sztucznych działa poprzez stopienie dwóch powierzchni plastikowych i umożliwienie ich molekułom zazębiania się, więc byłby analogiczny do rzepów w skali molekularnej (często nazywa się to przyczepnością mechaniczną).
Patrząc na różne mechanizmy, można zobaczyć, dlaczego różne rodzaje kleju działają na różnych powierzchniach. Na przykład wiele rodzajów kleju nie może wiązać plastiku, ponieważ cząsteczki węglowodorów w tworzywie sztucznym nie są zdolne do tworzenia wiązań wodorowych z cząsteczkami kleju.
Odpowiedź
Lepkość wynika z sił van der Waalsa , znane również jako międzycząsteczkowe siły przyciągania. Te, które są najważniejsze dla substancji lepkich, to oddziaływania dipol-dipol, które są w zasadzie elektrostatycznymi siłami przyciągania.
Cząsteczka polarna to taka, która ma koniec dodatni i koniec ujemny. Kiedy dwa dipole (cząsteczki polarne) zbliżają się wystarczająco blisko siebie, przyciągają się końce dodatni i ujemny. Kiedy cząsteczki cukru, które są polarne, zamoczą się i przylegają do substancji, lepkość wynika z określonego typu interakcji dipol-dipol (zwanego wiązaniem wodorowym). Syrop kukurydziany i melasa również przyklejają się do siebie z powodu tych wiązań wodorowych. Zobacz poniższą stronę, aby zobaczyć obraz wiązania wodorowego między dwiema cząsteczkami wody. Wiązania wodorowe sacharozy są podobne. http://1.bp.blogspot.com/\_z\_etvXOnqPU/S84xjV8PYMI/AAAAAAAAAOI/D2Twpjj0a4k/s1600/800px-Hydrogen-bonding-in-water-2D.png
Kiedy kameleony wchodzą po ścianie, jest to spowodowane lepkością utworzoną przez siły międzycząsteczkowe między włosami na jego stopach i powierzchni ściany. Jeśli poczujesz stopy kameleona, nie będą one lepkie, ponieważ nie oddziałują (tj. nie tworzą sił międzycząsteczkowych) z twoją ręką, ponieważ nie ma elektrostatycznej siły przyciągania między i nasze ręce. Istnieją inne siły międzycząsteczkowe, takie jak siły dyspersyjne Londynu, które prawdopodobnie odpowiadają za zdolność kameleona do wchodzenia pionowo po ścianie. Naukowcy i inżynierowie eksperymentują obecnie z wykonaniem silikonowych replik stóp kameleona na dłonie i stopy ludzi, aby pewnego dnia mogli wejść po ścianie. Silna siła międzycząsteczkowa silikonu ze ścianą pozwoli na to. Ponownie, powoduje to przyciąganie elektrostatyczne.