Angolo di contatto
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L' angolo di contatto è una grandezza termodinamica descritta dall'angolo formato dall'incontro di un'interfaccia liquido-vapore con un'interfaccia liquido solido o, meno tipicamente, un'interfaccia liquido-liquido. L' angolo di contatto è generalmente misurato per determinare la bagnabilità di una superficie. Tale grandezza e’ definita per una superficie ideale, ossia liscia ed omogenea, dalla relazione di Young, qui rappresentata in figura, ove γSV è la tensione interfacciale solido-vapore, γSL è la tensione interfacciale solido-liquido e γLV quella liquido-vapore; nella sezione di una goccia di liquido depositata su un solido, esso è l'angolo compreso tra la direzione della tensione solido-liquido e la direzione della tensione liquido-vapore, tangente alla superficie esterna della goccia, con il vertice nel punto trifase liquido-solido-vapore. L'angolo di contatto, con queste ipotesi, corrisponde alla grandezza termodinamica che minimizza l'energia libera superficiale del sistema ed è fisicamente descritto dalla legge di Young, che corrisponde al bilancio delle forze orizzontali agenti su una goccia di volume trascurabile deposta su una superficie ideale.
[modifica] Definizioni
Per convenzione si definiscono idrofobiche (e non idrofobe) le superfici aventi un angolo di contatto con l'acqua maggiore di 90 gradi, idrofiliche (e non idrofile) le superfici con angoli minori di 90 gradi. La corretta interpretazione della misura dell'angolo di contatto su una superficie reale, è invece molto complessa a causa della rugosità e della eterogeneità che fanno decadere l'ipotesi di superficie ideale. L'angolo di contatto per cui il sistema assume il minimo assoluto di energia libera superficiale prende il nome di angolo di contatto di equilibrio. A causa delle diverse condizioni iniziali (ad esempio le modalità della deposizione della goccia) si determina l'insorgere di molti e diversi equilibri metastabili alle cui condizioni la forma della goccia può rimanere vincolata ed ai quali corrispondono valori diversi di angoli di contatto. Il valore più alto viene definito abitualmente angolo di contatto di avanzamento e quello più basso angolo di contatto di recessione.
[modifica] Avanzamento e recessione
L'angolo di avanzamento è riferibile alla situazione in cui la goccia, in contatto con il sistema, estende la sua superficie condivisa col solido; tale angolo è più sensibile ai microdominii più idrofobici presenti sulla superficie eterogenea. L'angolo di recessione è riferibile al processo con cui la goccia riduce la superficie in comune col solido; esso è più sensibile ai microdomini più idrofilici, cioè alle forze che tendono a trattenerla. L'angolo di contatto statico per le modalità di deposizione della goccia sulla superficie, tende ad assomigliare termodinamicamente a quello di avanzamento o ad essere intermedio fra l'equilibrio e l'avanzamento.
