كاره للماء

عودة للموسوعة
قطرات الماء على سطح العشب الكاره للماء

كاره للماء أودفوع للماء أوصاد الماء أوالقامِح (باللاتينية: Hydrophobe) مأخوذة من اليونانية (Υδωρ = hydro = ماء) + (phobos = خوف). صفة تستعمل في الفيزياء لوصف الخاصة الفيزيائية لجزيء عندما يتم دفعه (صده) من قبل كتلة الماء. تكون الجزيئات الكارهة للماء لاقطبية في الغالب، لذا فهي تفضل الجزيئات المعتدلة الأخرى والمحلات اللاقطبية. في الأوساط المائية تتجمع الجزيئات الكارهة للماء على بعضها البعض معضلة أيون غروي Micelle ، باللقاء فإن جزيئات الماءقد يكون لها زاوية تماس كبيرة على السطوح الكارهة للماء.

من الأمثلة على الجزيئات الكارهة للماء نذكر الألكانات والزيوت والشموع. على العموم تعد الدهون من المواد الكارهة للماء، حيث تتلازم صفة محب للدهن مع كاره للماء في أغلب الأحيان.

كره فائق للماء

قطرة على سطح زهرة اللوتس

كره الماء الفائق (Ultrahydrophobicity) خاصية كيميائية تصف الأسطح شديدة النفور من الماء، أي من الصعب جدًّا حتى تترطب، حيث تكون زوايا اتصال قطرة الماء تتجاوز الـ150 درجة وزاوية التخلف المغناطيسية المُكوَّرة لزاوية الاتصال أقل منعشرة درجات. ويشار إلى هذه الخاصية أيضًا باسم تأثير لوتس، وذلك لحدوثه على أوراق زهرة اللوتس؛ وقطرات الماء التي لها هذا التأثير على بعض الأسطح يمكن حتى ترتد تمامًا مثل الكرة المطاطية.

النظرية

في عام 1805، قام العالم توماس يونغ بتعريف زاوية الاتصال θ من خلال تحليل القوى التي تعمل على إيقاف قطرة سائلة على سطح صلب محاط بالغاز.

القطرات السائلة تقع على سطح صلب محاط بالغاز. وزاوية الاتصالθC، هي الزاوية التي شكلتها القطرة بتقاطعها مع ثلاثة حدود هم: السائل، والغاز، والسطح الصلب.
إيقاف قطرات على سطح صلب ومحاطة بالغاز تُشكِّل خاصية زاوية الاتصال θ. حيث إذا كان السطح الصلب خام، والسائل في اتصال شديد مع مادة صلبة قاسية، ستكون القطرات في حالة ونزل. وإذا كان إيقاف قطرات السائل على قمم قاسية، فإن تلك القطرات في حالة كاسي وباكستر.
حيث
= التوتر السطحي بين المادة الصلبة والغاز
= التوتر السطحي بين المادة الصلبة والمادة السائلة
= التوتر السطحي بين المادة السائلة والغاز

والزاوية هنا يمكن قياسها باستخدام مزواة زاوية الاتصال نطق ونزل أنه عندماقد يكون السائل في اتصال شديد مع سطح ذي بنية مجهرية يفترض أن تتغير الزاوية θ إلى

حيث r هي نسبة المساحة العملية للمنطقة المتسقطة. وتظهر معادلة ونزل بأن البنية المجهرية تعبير عن سطح تضخيم للميل الطبيعي للسطح الأصلي. حيث السطح الكاره للماء (يحتوي على زاوية اتصال أصلية أكبر من 90 درجة) ويصبح أكثر كرهًا للماء عندما تُكوِّن البنية المجهرية زاوية اتصال جديدة أكبر من الأصلية. ومع ذلك، على سطح ماء (الذي يحتوي على زاوية اتصال أصلية أقل من 90 درجة) ليصبح أكثر حُبًّا للماء حتى تُكوِّن بنيته المجهرية زاوية اتصال جديدة أقل من الأصلية.

اكتشف كاسي وباكستر أنه في حالة تعليق المادة السائلة على قمم بُنى مجهرية، الزاوية θ يفترض أن تتغير إلى

= φ(cos θ + 1) – 1

حيث φ جزء من المنطقة الصلبة التي تلامس السائل. والسائل في حالة كاسي وباكستر أكثر قدرة على الحركة من حالة ونزل.

ويمكن تسقط ما إذا كانت حالة ونزل أوحالة كاسي وباكستر موجودة عن طريق حساب زاوية اتصال جديدة في جميع المعادلات. وذلك من خلال التقليل من جدال الطاقة الحرة، والعلاقة التي تتنبأ بزاوية اتصال جديدة أصغر حجمًا هي الحالة الأكثر احتمالًا في الوجود. لذا فإن حالة كاسي وباكستر أُثبِتَت رياضيًّا بأنها موجودة، وعليه فإن العبارة الرياضية التالية سليمة:

cos θ <(φ-1)/(r - φ)

إن حالة كاسي وباكستر توجد عند وجود معيارين هما:

  1. تغلب قوى خط الاتصال على قوى الجسم دون الاعتماد على وزن الجسم
  2. أن تكون البنية المجهرية طويلة بما فيه الكفاية لمنع السائل حتى يسد البنية المجهرية من لمس قاعدة البنية المجهرية.

زاوية الاتصال هي مقياس ثابت لخاصية كره الماء، أما زاوية اتصال التخلف المغناطيسي، وزاوية الانزلاق فهما مقياسان حَرَكِيَّان. لذا فإن زاوية اتصال التخلف المغناطيسي هي ظاهرة تُمَيِّز تجانس السطح. عندما تضخ الماصة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، فإن السائل يُشكل بعضًا من زاوية الاتصال. وحدثا زادَت سيولة ضخ الماصة، فإن حجم القطرات، وزاوية الاتصال يزدادان، ولكن الحدود الثلاثة تظل ثابتة وتنحسر للخارج، ولوتقدمَت زاوية الاتصال مع تقدم القطرات فورًا للخارج فتسمى عندها زاوية اتصال متقدمة، تُقاس زاوية الاتصال التي تنحسر حاليًّا من خلال ضخ السائل مرة أخرى لتنسحب القطرات. ولذا تُقابل القطرات نقصان في الحجم، وعليه فإن زاوية الاتصال تنقص، ولكن الحدود الثلاثة تظل ثابتة وتنحسر للداخل. ولوانحسرت زاوية الاتصال مع انحسار القطرات على فورًا للداخل زاوية اتصال مُنحسِرَة. ويُطلق على الفرق بين التقدم والانحسار لزوايا الاتصال بزاوية اتصال التخلف المغناطيسي، ويمكن استعمال هذه الزاوية لتوصيف عدم تجانس الأسطح، والخشونة، والتنقل. والأسطح التي ليست متجانسةقد يكون فيها المجال يُعيق حركة خط الالتماس. زاوية الانزلاق هي مقياس حَرِكِي آخر لكره الماء ويتم قياسها بإيداع قطرات على سطح وإمالة هذا السطح حتى تبدأ القطرات بالانزلاق. والسوائل في حالة كاسي وباكسترقد يكون فيها زوايا اتصال التخلف المغناطيسي وزوايا الانزلاق أقل من تلك الموجودة في حالة ونزل.

نموذج سهل يمكن استخدامه للتنبؤ بفعالية الأسطح (سواءً في حالة ونزل أوفي حالة كاسي وباكستر)، لزاوية الاتصال وزاوية اتصال التخلف المغناطيسي. والعامل الرئيس لهذا النموذج هوكثافة خط الالتماس Λ، وهوالمحيط الكلي للمادة الصلبة على مساحة وحدة معينة.

إن كثافة خط الالتماس الحرجة Λc هي وظيفة قوى الجسم والسطح، مع المنطقة المتسقطة للقطرات.

حيث

ρ = كثافة القطرات السائلة
g = تسارع الجاذبية
V = حجم القطرات السائلة
θa = تقدم زاوية الاتصال
θa,0 = تقدم زاوية الاتصال للركيزة الملساء
γ = التوتر السطحي للسائل
w = زاوية برج الجدار

إذا كان Λ> Λc فإن القطرات تتوقف في حالة كاسي وباكستر. وأما في حالة ونزل إلا فإن القطرات تنهار.

لحساب انحسار زوايا الاتصال المتقدمة الجديدة في حالة كاسي وباكستر، يمكن استعمال المعادلات التالية:

وفي حالة ونزل:

حيث:

λp = الكسر الخطي من خط الالتماس على مادة صلبة ذات قساوة
θr,0 = انحسار زاوية الاتصال من الركيزة الملساء
θair = زاوية الاتصال بين المادة السائلة والهواء (عادة ما يُفرَض بأنها 180 درجة)


اقرأ أيضاً

  • مقاومة للماء
  • مادة مضادة للبلل
  • محب للماء
  • عزل مائي
  • التزهير
  • فاعل بالسطح فلوري

المراجع

  1. ^ لسان العرب لإبن منظور
  2. ^ Aryeh Ben-Na'im Hydrophobic Interaction Plenum Press, New York (ISBN 0-306-40222-X)
تاريخ النشر: 2020-06-01 20:38:08
التصنيفات: خصائص كيميائية, طب غوص وعلم وظائف الأعضاء للغوص وفيزياء الغوص, قوى بين الجزيئات, كيمياء فيزيائية, مياه, الصفحات التي تستخدم وصلات ISBN السحرية, معرفات مركب كيميائي غير موجودة, بوابة كيمياء فيزيائية/مقالات متعلقة, بوابة الكيمياء/مقالات متعلقة, بوابة الكيمياء الحيوية/مقالات متعلقة, بوابة الفيزياء/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات

مقالات أخرى من الموسوعة

سحابة الكلمات المفتاحية، مما يبحث عنه الزوار في كشاف:

آخر الأخبار حول العالم

قافلة غذائية.. الأهلي يدعم أهالي غزة

المصدر: الأهلى . كوم - مصر التصنيف: رياضة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:11:22
مستوى الصحة: 35% الأهمية: 37%

حقيقة استغناء الأهلي عن علي معلول

المصدر: الأهلى . كوم - مصر التصنيف: رياضة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:11:24
مستوى الصحة: 44% الأهمية: 44%

الأهلي ينتصر.. المحكمة الرياضية ترفض دعوى بيراميدز

المصدر: الأهلى . كوم - مصر التصنيف: رياضة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:11:20
مستوى الصحة: 30% الأهمية: 48%

العراق.. هزة أرضية تضرب شمالي البلاد قرب الحدود التركية

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:08:21
مستوى الصحة: 82% الأهمية: 99%

كوهين لبوريل: يجب أن نوقف حماس وإلا فإن الهدف التالي سيكون الغرب

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:08:33
مستوى الصحة: 94% الأهمية: 100%

الموت يحزن والد سعد لمجرد

المصدر: الأيام 24 - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:11:58
مستوى الصحة: 72% الأهمية: 85%

مرافق أردوغان يبعد نحلة عن ظهر الرئيس التركي (فيديو)

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:08:25
مستوى الصحة: 94% الأهمية: 96%

“تطبيع الجزائر وإسبانيا” يضع دعم مدريد لمغربية الصحراء على المحك!

المصدر: الأيام 24 - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:11:55
مستوى الصحة: 69% الأهمية: 83%

طقس غد الجمعة.. أجواء باردة وانتشار ضباب بهذه المناطق

المصدر: الأيام 24 - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:11:49
مستوى الصحة: 67% الأهمية: 72%

قافلة إغاثة جديدة من الأهلي إلى غزة

المصدر: الأهلى . كوم - مصر التصنيف: رياضة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:11:19
مستوى الصحة: 40% الأهمية: 42%

هزيمة “قاسية” للمنتخب المغربي الأولمبي أمام الدنمارك

المصدر: الأيام 24 - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:11:52
مستوى الصحة: 70% الأهمية: 70%

تصفيات مونديال 2026.. الأردن ينجو من الخسارة أمام طاجيكستان (فيديو)

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:08:38
مستوى الصحة: 95% الأهمية: 92%

توقف كامل خدمات الاتصالات في قطاع غزة

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:08:27
مستوى الصحة: 95% الأهمية: 92%

افتتاح مؤتمر الشبكة الأوروبية للهجرة في مدريد بمشاركة المغرب

المصدر: أخبارنا المغربية - المغرب التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:11:04
مستوى الصحة: 54% الأهمية: 64%

"كتائب القسام" تتبنى عملية الأنفاق بالضفة الغربية

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:08:19
مستوى الصحة: 89% الأهمية: 87%

"حماس": الإدارة الأمريكية تتحمل مسؤولية ما حدث في مستشفى الشفاء

المصدر: RT Arabic - روسيا التصنيف: سياسة
تاريخ الخبر: 2023-11-16 18:08:34
مستوى الصحة: 95% الأهمية: 89%

تحميل تطبيق المنصة العربية