Количественные характеристики адгезионных процессов

Адгезия. Когезия.

 

В гетерогенных системах различают два типа межмолекулярного взаимодействия: внутрифазное и межфазное. Притяжение атомов и молекул внутри отдельной фазы называют когезией (от лат. cohaesus – связанный, сцепленный). Именно она определяет возможность существования веществ в конденсированном состоянии.

К межфазным взаимодействиям относятся понятия адгезии, смачивания и растекания. Адгезия (от лат. adhaesio – прилипание) – взаимодействие между приведенными в контакт поверхностями конденсированных фаз разной природы. Адгезия обеспечивается физическими или химическими силами взаимодействия. Смачивание и растекание – это адгезионные взаимодействия между жидким и твердым телом.

Схема, иллюстрирующая понятия когезии (а) и адгезии (б).

Чтобы разорвать столбик жидкости с образованием двух новых поверхностей раздела (см. схему а), необходимо затратить работу, которая равна работе когезии, но противоположна по знаку:

W_разр = –ΔG

Изменение энергии Гиббса в этом процессе:

ΔG =Δ G_кон – ΔG_нач = σ₁₂ + σ ₁₂ – 0 = 2 σ ₁₂

–W_разр = W_к

W_к = 2 σ ₁₂

Работа, затрачиваемая на разрыв поверхностного слоя (см. схему б), будет равна работе адгезии с обратным знаком:

–W_разр = ΔG,

где ΔG – изменение энергии Гиббса в процессе разрушения адгезионного слоя.

ΔG_нач = σ ₁₃

ΔG_кон = σ ₃₂ + σ ₁₂ – σ ₁₃

ΔG =Δ G_кон – ΔG_нач = σ ₃₂ + σ ₁₂ – σ ₁₃

–W_разр = W_а =Δ G

W_а = σ ₃₂ + σ ₁₂ – σ ₁₃ (уравнение Дюпре)