O que é energia de superfície?
Dentro de uma massa sólida, as moléculas são cercadas por moléculas idênticas com medidas de energia semelhantes. Na superfície do sólido, no entanto, é provável que as moléculas entrem em contato com o ar e, às vezes, líquidos ou outras massas de diferentes medidas de energia. Como resultado, as medições de energia de superfície são sempre diferentes daquelas encontradas na massa de um sólido.
Todas as três fases - sólida, líquida e aérea - têm energias e tensões superficiais mensuráveis. As moléculas têm os chamados "impulsos adesivos" e "impulsos coesos" que governam as maneiras pelas quais eles interagem com as moléculas ao seu redor. Os impulsos adesivos procuram se ligar a outros tipos de moléculas, enquanto os impulsos coesivos procuram se ligar a moléculas semelhantes. Se os impulsos coesos forem mais proeminentes, as moléculas líquidas apenas se formarão na superfície quando resistirem a outras moléculas; o inverso é verdadeiro se as unidades adesivas forem mais proeminentes.
As medições de energia superficial, tensão superficial e tensão superficial analisam o comportamento de umectação entre líquidos e sólidos quando os cientistas estão testando as propriedades termodinâmicas dos sólidos. Quando moléculas líquidas em uma superfície sólida se acumulam em coesão, os cientistas podem medir o ângulo de contato dessas moléculas na superfície sólida. Essa medição do ângulo de contato é feita com um instrumento chamado goniômetro, que determina em que grau a coesão ou adesão está em ascensão. Duas outras forças podem influenciar a energia da superfície neste caso. Se a superfície for áspera ou conhecida como hidrofóbica, isso fará com que os líquidos percam em ângulos mais altos; por outro lado, quando uma superfície é hidrofílica, uma gota de líquido pode se espalhar para cobrir tanto da superfície quanto as moléculas de líquido podem alcançar.
As medições de energia superficial são geralmente realizadas em temperaturas extremamente altas, quando os sólidos reagem por leves movimentos sob a tensão do calor, mas o volume é quase constante. As medições de energia da superfície líquida são realizadas usando o que é chamado de "estiramento da membrana líquida" da área da superfície. Um método, chamado de Dynamic Wilhelmy Method, envolve a imersão de um sólido em um líquido que foi previamente medido para a tensão superficial e, em seguida, a medição das forças de umedecimento à medida que o sólido é liberado do líquido. Outro método, chamado Método do ângulo de contato do pó, é usado quando os cientistas precisam conhecer os níveis de absorção e as energias da superfície de materiais porosos e pós.
Aplicações práticas dessas medições de energia de superfície e procedimentos de teste beneficiam o desenvolvimento de produtos industriais e de consumo. Os metais revestidos com polímeros confiam no conhecimento dos cientistas sobre adesão e coesão por sua resistência e durabilidade. As medições de energia superficial dos materiais são realizadas para aplicações de oxidação e ligação química. Na litografia, as tintas devem ser aplicadas de maneira a permitir que as áreas da imagem absorvam tintas e as áreas que não são da imagem permaneçam livres de tintas; a pesquisa sobre energia superficial refinou esses processos.