محتوى المقال
المواد الكارهة للماء تعرف أيضا Hydrophobic والتي تعرف بأنها غير قابلة على الذوبان في الماء، حيث لا تتمكن المادة التغلب على قوة تماسك جزيئات الماء، وتكون شحناتها غير قطبية، ومن أمثلة هذه المواد (الشموع والزيوت) وتعد الدهون بوجه عام من المواد الكارهة للماء.
ماهي المواد الكارهة للماء؟
المواد الكارهة للماء هي مواد ذات خصائص مضادة للذوبان في الماء، حيث أن جزيئاتها لا قطبية فتكوم بصد وطرد الماء، وتفضل هذه المواد الذوبان في المواد الغير قطبية الأخرى، اما عند اختلاطها بالماء فيتم تكوين جزيئات لهذه المواد لتكون ما يسمى بالأيون الغروي، لذلك تتكون زاوية تماس بين جزيئات الماء وسطح هذه المواد.
لماذا سميت بمواد كارهة أو طاردة للماء؟
هناك نظرية تم من خلالها اكتشاف المواد الكارهة للماء وكيفية طردها وتكوين زاوية تماس بينها وبين جزيئات الماء.
أولا: قام العالم توماس يونغ عام 1805م بالتعرف على زاوية الاتصال بعد التمكن من تحليل القوى التي تساعد على إيقاف قطرة سائل على سطح محاط بالغاز، وتوصل إلى المعادلة:
γ S G = γ S L + γ L G cos θ
هذه المعادلة تحدد العلاقة بين
- γ S G: التوتر السطحي بين المادة الصلبة والغاز.
- γ S L: التوتر السطحي بين المادة الصلبة والمادة السائلة.
- γ L G: التوتر السطحي بين المادة السائلة والغاز.
- cos θ: زاوية الاتصال.
وأوضح أيضا أنه يتم تغير الزاوية عند تغير السائل إلى سائل ذات درجة اتصال قوية مع سطح ذات بنية مجهرية لتتحول إلى الزاوية θ *W
حيث
*r cosθ = cos θ W
حيث r هي النسبة الفعلية لمساحة المنطقة المتوقعة.
ومن ثَم يتبين أن البنية المجهرية هي عبارة عن سطح تضخم الميل الطبيعي للسطح الأساسي أو الأصلي، والزاوية الأصلية للمواد الكارهة للماء أكبر من 90 درجة، حيث عندما زادت الزاوية التي تكونها البنية المجهرية زادت درجة كره المادة للماء، وعندما قلت هذه الزاوية تزداد درجة حب المادة للماء.
ثانيا: اكتشف كاسي وباكستر أن الزاوية تتحول من θإلى θ C B ∗ وذلك عند تعليق المادة السائلة على قمة البنية المجهرية.
Φ (cos θ + 1)-1 = cos θ C B
حيث Φ جزء من المنطقة الصلبة التي تلامس السائل، وتم اثبات وجود نظرية كاسي وكاستر رياضيا وتم اثبات صحية العلاقة
cos θ < (φ-1)/(r – φ)
معايير نظرية كاسي وكاستر
اعتمد كاسي وكاستر على معيارين أساسيين في النظرية وهما
- أن يكون طول البنية المجهرية مناسب لدرجة منع السائل من سد وملامسة قاعدة البنية المجهرية.
- عدم الاعتماد على وزن الجسم ويكون الاعتماد على قدرة خط الاتصال في التغلب على قوة الجسم.
استخدامات المواد الكارهة للماء
تعرف هذه المواد بقدرتها على طرد الماء أو أي مادة أخرى وعدم التفاعل مع جزيئاتها، لذلك تدخل في بعض الاستخدامات مثل
- يتم استخدامها في صناعة طلاء الأسطح لحمايتها من التلف عند سقوط الماء عليها.
- تم أيضا استخدامها في صناعة المواد المستخدمة في طلاء حائط المنازل من الداخل، لحماية المنازل من الرطوبة الخارجية.
- تدخل في صناعة بعض الملابس والاحذية التي يتم تعرضها للماء بشكل دوري لحمايتها من التلف.
- يتم استخدامها في المنتجات الصيدلانية، حيث تساعد تحسين جودة السمات النهائية للمنتج الدوائي كالصلابة ودرجة إحلال الدواء.
المقالات المشابهة
