O que (no nível atômico) torna as coisas pegajosas pegajosas?

Melhor resposta

Adesão , ou a propriedade de uma substância de aderir a outra geralmente surge de interações entre moléculas. Como explica Atul, a interação de van der Waals é frequentemente responsável pela adesão, mas também existem outros tipos de interações intermoleculares que entram em ação em diferentes situações – por exemplo, a ligação de hidrogênio é um componente principal da viscosidade de muitos tipos de cola.

Um conceito intimamente relacionado é coesão , que é a tendência de uma substância aderir a si mesma. A coesão dá origem à tensão superficial , a tendência para a área superficial de um líquido se contrair – isso ocorre porque as moléculas na superfície não têm tantos atrativos interações em comparação com as moléculas na massa. Em certos casos, a coesão e a tensão superficial também ajudam a dar origem ao que interpretamos como aderência.

A água comum é um exemplo interessante de aderência. A água adere a muitas substâncias e torna-os úmidos, porque as moléculas de água estão formando ligações de hidrogênio com essas substâncias em um nível molecular. No entanto, não costumamos pensar que a água é pegajosa porque é fácil secar as mãos com um guardanapo ou toalha. Claro , o fato de que podemos secar em primeiro lugar é porque as moléculas de água são atraídas pela toalha – estamos substituindo uma força adesiva forte (água / pele) por outra (água / toalha) . O outro fator importante é que w ater é escorrendo – ou seja, as moléculas no líquido são altamente móveis – portanto, têm a capacidade de se mover da pele para a toalha.

É fácil imaginar um experimento em que se possa realmente apreciar a viscosidade da água. Experimente umedecer a superfície de uma lâmina de microscópio de vidro e colocar outra lâmina de vidro por cima. Você verá que as lâminas agora estão grudadas por uma fina película de água e são muito difíceis de separar diretamente (não tente muito, ou você quebrará o vidro). Essa aderência se deve a a adesão da água à lâmina de vidro e a coesão das moléculas de água entre si. Para separar as lâminas diretamente, deve ocorrer um dos seguintes procedimentos:

  • Uma lâmina é puxada de forma limpa do filme de água, resultando em uma superfície úmida e uma superfície seca. Isso nunca acontecerá porque a adesão entre as moléculas de água e a lâmina é muito forte.
  • O filme de água é dividido em dois, resultando em duas superfícies molhadas. Isso também é quase impossível, porque envolve quebrar a força coesiva entre as moléculas de água.

Para separar os slides, você deve deslizá-los para os lados em direções opostas. isso, você notará que a água tende a ficar entre as lâminas e também formar pequenas gotículas na a superfície de vidro. A formação de pequenas gotas se deve à tensão superficial da água e é a marca registrada da coesão em jogo. Assim, você está separando as lâminas substituindo a força adesiva (água / vidro) pela força coesiva (água / água). Concluindo, a única maneira de fazer com que a água líquida se solte de algo é fazer com que ela se fixe em outra coisa (ou evapore, mas não estamos considerando isso aqui).

Você também pode obtenha uma apreciação da viscosidade das moléculas de água enfiando a língua em um objeto de metal extremamente frio, como um pilar de cerca de metal no meio do inverno de Boston (ok, não tente realmente). No instante em que sua língua congela no metal, as interações intermoleculares quase não ficaram mais fortes , mas as moléculas de água anteriormente líquidas agora estão imobilizadas. Nesse caso, é a perda de mobilidade das moléculas de água que nos permite avaliar o quão extremamente pegajosas elas realmente são.

Figura parcialmente relevante: Imagem molecular do congelamento de água.

Finalmente, muitos adesivos como a cola derivam sua viscosidade das mesmas interações intermoleculares. A principal diferença é que muitas colas contêm um solvente que mantém as moléculas móveis e, depois que o solvente evapora, ele se torna um sólido imóvel. Assim, conforme a cola se solidifica e as moléculas perdem a mobilidade, elas se tornam difíceis de remover.

Existem outros fatores em jogo. Por exemplo, a cola que já solidificou não pode aderir a outras coisas, porque os sólidos têm menos capacidade de formar novos contatos na escala molecular, o que é necessário para a adesão funcionar. Além disso, diferentes tipos de cola funcionam por diferentes mecanismos; Os epóxis são endurecidos devido à reticulação química, em vez da evaporação do solvente.O cimento modelo para plásticos funciona derretendo as duas superfícies de plástico e permitindo que suas moléculas se interliguem, por isso seria análogo ao Velcro em escala molecular (isso geralmente é chamado de adesão mecânica).

Observando os diferentes mecanismos, é possível ver porque diferentes tipos de cola funcionam em diferentes superfícies. Por exemplo, muitos tipos de cola não podem se ligar ao plástico, porque as moléculas de hidrocarboneto no plástico são incapazes de se ligar ao hidrogênio com as moléculas da cola.

Resposta

A aderência vem das forças de van der Waals , também conhecidas como forças de atração internoleculares. As mais importantes para as substâncias pegajosas são as interações dipolo-dipolo, que são basicamente forças de atração eletrostáticas.

Uma molécula polar é aquela que tem uma extremidade positiva e outra negativa. Quando dois dipolos (moléculas polares) se aproximam o suficiente um do outro, as extremidades positiva e negativa se atraem. Quando as moléculas de açúcar, que são polares, ficam molhadas e aderem a uma substância, a viscosidade vem de um tipo específico de interação dipolo-dipolo (chamada de ligação de hidrogênio). O xarope de milho e o melaço também grudam em si mesmos por causa dessas ligações de hidrogênio. Veja o site a seguir para uma imagem de uma ligação de hidrogênio entre duas moléculas de água. As ligações de hidrogênio da sacarose são semelhantes. http://1.bp.blogspot.com/\_z\_etvXOnqPU/S84xjV8PYMI/AAAAAAAAAOI/D2Twpjj0a4k/s1600/800px-Hydrogen-bonding-in-water-2D.png

Quando os camaleões sobem uma parede, isso se deve a uma viscosidade formada por forças intermoleculares entre os fios de cabelo de seus pés e a superfície da parede. Se você sentir os pés do camaleão, eles não parecem pegajosos porque não interagem (ou seja, não formam forças intermoleculares) com sua mão porque não há força eletrostática de atração entre eles e nossas mãos. Existem outras forças intermoleculares, como as forças de dispersão de Londres, que provavelmente são responsáveis ​​pela capacidade do camaleão de subir uma parede verticalmente. Cientistas e engenheiros estão atualmente experimentando fazer réplicas de silicone dos pés do camaleão para as mãos e os pés das pessoas, de modo que possam, um dia, subir uma parede. A forte força intermolecular do silicone com uma parede permitirá que isso aconteça. Novamente, é a força eletrostática de atração que causa isso.

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