Kontaktvinkel och ytspänning
Teori
I en vätskas bulkfas (den del i vätskan som inte har kontakt med ytan eller behållaren som innesluter vätskan)
växelverkar molekyler med varandra med olika krafter, tex. Vätebindning, dipol-dipol bindning eller
van der Waals-bindning.
Varje molekyl har en lika stor attraktiv kraft åt alla håll, se den undre cirkeln(se Bild.1)
som då föreställer en molekyl med en jämt fördelad kraft åt alla håll. Men vid ytan kommer
denna kraftbalans att rubbas, detta kommer då ge en nettokraft riktat neråt i vätskan. Detta kallas för ytspänning.
Denna kraft blir större ju mer olika de två avgränsade ytorna är. Tex. vatten/luft där luften är hydrofobt och
vattnet är hydrofilt. Spänningen mellan ytorna mäts i mNewton per meter. (mN/m). Om tensider skulle tillsättas
i vätskan så skulle ytspänningen ”neutraliseras” och därmed minska. Detta beror på att tensiderna sätter sig vid ytan
med huvudet i vätskan och svansen riktad upp i luften.
En vattendroppe på en fast yta sprider ut tills en balans har uppstått mellan droppens tendens att
flyta ut för att täcka den fasta ytan och dra ihop sig för att få sin egen ytarea så liten som möjligt.
Det är här begreppet kontaktvinkel kommer in i bilden. Kontaktvinkeln är vinkeln mellan den fasta ytan
och tangenten dragen vid det fasta underlaget och droppen(se Bild.2). Det som avgör hur stor kontaktvinkeln
blir är balansen mellan ytspänningen för vätskan-gas och gas-fast yta samt gränsytan för fast yta-vätska.
Syfte
Att bestämma kontaktvinkeln för olika droppar på en hydrofob yta(parafilm) och en hydrofil yta(glas).
Kemikalier och material
Vatten, Nonylfenolhexaetoxylat (NF6) Nonylfenoldekaetoxylat (NF10), Silikonolja, decylglykosid.
Materiel
Automatpipett, Parafilm, glasskiva och millimeterpapper.
Bild.1
Bild.2
Utförande
Vatten, NF-6+H2O och NF-10+H2O pippeterades ut i droppar på 10 microliter vardera på de olika ytorna, glasskiva och parafilm. Sedan mättes diametern på dropparna med hjälp av millimeterpapper placerat under parafilmen/glasskivan. Diametern ”översattes” sedan till grader (kontaktvinkeln) m.h.a. en tabell.
Ju mer kompakta dropparna är desto större blev alltså värdet på kontaktvinkeln. Vattendroppen som kom på den hydrofoba parafilmen blev ganska kompakt jämfört med den som kom på den hydrofila glasytan. I de fallen där vatten blandats med tensid (NF6, NF10 och decylglukosid), så blev droppen lägre och mer utbredd och därmed kontaktvinklarna mindre. Detta berodde alltså på att tensiderna minskar ytspänningen. Denna ytspänningssänkande effekt var störst på den hydrofoba ytan. Tensider har varierande egenskaper gällande påverkan på ytspänning. Då är kontaktvinkeln ett bra sätt att mäta denna påverkan.
<< Tillbaka
Vatten, NF-6+H2O och NF-10+H2O pippeterades ut i droppar på 10 microliter vardera på de olika ytorna, glasskiva och parafilm. Sedan mättes diametern på dropparna med hjälp av millimeterpapper placerat under parafilmen/glasskivan. Diametern ”översattes” sedan till grader (kontaktvinkeln) m.h.a. en tabell.
Ju mer kompakta dropparna är desto större blev alltså värdet på kontaktvinkeln. Vattendroppen som kom på den hydrofoba parafilmen blev ganska kompakt jämfört med den som kom på den hydrofila glasytan. I de fallen där vatten blandats med tensid (NF6, NF10 och decylglukosid), så blev droppen lägre och mer utbredd och därmed kontaktvinklarna mindre. Detta berodde alltså på att tensiderna minskar ytspänningen. Denna ytspänningssänkande effekt var störst på den hydrofoba ytan. Tensider har varierande egenskaper gällande påverkan på ytspänning. Då är kontaktvinkeln ett bra sätt att mäta denna påverkan.
<< Tillbaka