الضغط المتباعد

في كيمياء الأسطح ، ينشأ ضغط التباعد (رمزه Πd ₎ وفقًا لتعريف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية ^{[ 1 ]} من تفاعل تجاذبي بين سطحين. بالنسبة لسطحين مستويين ومتوازيين، يمكن حساب قيمة ضغط التباعد (أي القوة لكل وحدة مساحة) كمشتق طاقة جيبس ​​للتفاعل لكل وحدة مساحة بالنسبة للمسافة (في الاتجاه العمودي على سطحي التفاعل). يوجد أيضًا مفهوم ذو صلة يُسمى قوة التباعد ، والتي يمكن اعتبارها حاصل ضرب ضغط التباعد في مساحة سطحي التفاعل.

قدّم ديرجاغين (1936) مفهوم ضغط الفصل باعتباره الفرق بين الضغط في منطقة من الطور مجاورة لسطح يحصره، والضغط في كتلة هذا الطور. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

يمكن التعبير عن ضغط الفصل على النحو التالي: ^{[ 4 ]}

${\displaystyle \Pi _{d}=-{1 \over A}\left({\frac {\partial G}{\partial x}}\right)_{T,V,A}}$

حيث ( بوحدات النظام الدولي للوحدات ):

• Π _d - ضغط الفصل (نيوتن/ ^م² )
• أ - مساحة سطح الأسطح المتفاعلة ( ^م² )
• G - إجمالي طاقة جيبس ​​لتفاعل السطحين (جول)
• س - المسافة (م)
• تشير المؤشرات T و V و A إلى أن درجة الحرارة والحجم ومساحة السطح تظل ثابتة في المشتق.

باستخدام مفهوم الضغط الانفصالي، يمكن النظر إلى الضغط في الفيلم على النحو التالي: ^{[ 4 ]}

${\displaystyle P=P_{0}+\Pi _{d}}$

أين:

• P - الضغط في طبقة رقيقة (باسكال)
• P ₀ - الضغط في الجزء الأكبر من نفس الطور الذي يوجد فيه الفيلم (باسكال)

يُفسر ضغط الفصل على أنه مجموع عدة تفاعلات: قوى التشتت ، والقوى الكهروستاتيكية بين الأسطح المشحونة، والتفاعلات الناتجة عن طبقات من الجزيئات المحايدة الممتصة على السطحين، والتأثيرات الهيكلية للمذيب.

تتنبأ النظرية الكلاسيكية بأن ضغط الفصل لطبقة رقيقة من السائل على سطح مستوٍ يكون على النحو التالي، ^{[ 5 ]}

${\displaystyle \Pi _{d}=-{\frac {A_{H}}{6\pi \delta _{0}^{3}}}}$

أين:

• A _H - ثابت هامكر (جول)
• δ ₀ - سمك طبقة السائل (م)

بالنسبة لنظام صلب-سائل-بخار حيث يكون السطح الصلب منظمًا، يتأثر ضغط الفصل بملف تعريف السطح الصلب، ζ _S ، وشكل الهلال ، ζ _L ^{[ 6 ]}

${\displaystyle {\Pi _{d}(x,{\zeta _{\text{L}}(x)})}=\int d^{2}\rho {\int _{\zeta _{\text{L}}(x)-\zeta _{\text{S}}(x+\rho )}^{+\infty }}dz\omega (\rho ,z)}$

أين:

• ω ( ρ , z ) - جهد الطور الصلب-السائل (جول/م ⁶ )

يمكن الحصول على شكل الهلال عن طريق تقليل الطاقة الحرة الكلية للنظام على النحو التالي ^{[ 7 ]}

${\displaystyle {\delta W_{\text{total}}}={{\partial W_{\text{total}}} \over {\partial {\zeta _{\text{L}}}}}\delta \zeta _{\text{L}}+{{\partial W_{\text{total}}} \over {\partial \zeta _{\text{L}}^{'}}}\delta \zeta _{\text{L}}^{'}=0}$

أين:

• W _total - إجمالي الطاقة الحرة للنظام بما في ذلك الطاقة الزائدة السطحية والطاقة الحرة الناتجة عن التفاعلات بين المواد الصلبة والسائلة (جول/ ^م² )
• ζ _L - شكل الغضروف الهلالي (م)
• ζ' _L - ميل شكل الهلالة (1)

في نظرية قطرات السائل والأغشية، يمكن إثبات أن ضغط الفصل مرتبط بزاوية التلامس السائل الصلب المتوازنة θ _e من خلال العلاقة ^{[ 8 ].}

${\displaystyle \cos \theta _{e}=1+{\frac {1}{\gamma }}\int _{h_{0}}^{\infty }\Pi _{D}(h)dh,}$

حيث γ هو التوتر السطحي بين السائل والبخار و h ₀ هو سمك طبقة المادة الأولية.

• التكثيف الشعري
• الضغط الشعري
• ثابت هامكر
• معادلة الأغشية الرقيقة