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a
b
c
ʸ
= 180°
0 < ʸ
< 180°
ʸ
= 0°
Abb. 2.17
Benetzbarkeit einer planaren Feststoffoberfläche.
a
‚
D
0
: ideale vollständige Be-
netzung,
b
0
ı
<‚<90
ı
: „gute“ Benetzbarkeit (hydrophile Oberfläche),
c
90
ı
<‚<180
ı
:
„schlechte“ Benetzbarkeit (hydrophobe Oberfläche),
‚
D
180
ı
: keine Benetzung
Nachbarmoleküle, und es erfährt daher nur noch in diese Richtung hin eine Anzie-
hungswirkung. Will man nun ein neues Molekül aus dem Innern an die Oberfläche
bringen, muss Arbeit gegen diese Kraft verrichtet werden. Eine Vergrößerung
A
der Flüssigkeitsoberfläche ist daher mit einem Zuwachs an Energie
EimSystem
gegeben:
E
D ”
A
:
(2.34)
”
ist die Oberflächenspannung der Flüssigkeit. Sie hat die Dimension [Ener-
sind J/m
2
bzw. mN/m, z. B. hat Wasser bei Zimmertemperatur einen Wert von
72,8mN/m. Da abgeschlossene Systeme nach einem Zustand minimaler Ener-
gie streben, sind Flüssigkeitsoberflächen immer Minimalflächen. Auch Festkörper
besitzen eine Oberspannung (sie wird meist Oberflächenenergie genannt), im Un-
terschied zu Flüssigkeiten sind Festkörper jedoch nicht ohne Weiteres deformierbar.
Zwischen dem Zuwachs an Energie im System
E, der Oberflächenspannung
”
und der Kraftwirkung F bestehen folgende Zusammenhänge, wenn wir zunächst
die Flächenänderung
A mittels
b
s ausdrücken (
b sei die Breiten-,
sdie
Längenänderung):
E
D ”
A
D ”
b
s
:
(2.35)
Für die gegen die Kraft F gerichtete Arbeit
W gilt:
W
D
F
s
:
(2.36)
W führt zur Erhöhung der Oberflächenenergie
E, und somit gilt wegen des Ener-
F
D ”
b
:
(2.37)
