En química de superficies, la presión de disociación (símbolo ) según la definición de la IUPAC surge de una interacción atractiva entre dos superficies. Para dos superficies planas y paralelas, el valor de la presión de disociación, es decir, la fuerza por unidad de área) puede calcularse como la derivada de la energía de Gibbs de interacción por unidad de área con respecto a la distancia en la dirección normal a la de las superficies que interactúan. También existe un concepto relacionado, la fuerza de disociación, que puede considerarse como la presión de disociación multiplicada por el área de las superficies que interactúan.
El concepto de presión de disyunción fue introducido por Derjaguin (1936) como la diferencia entre la presión en una región de una fase adyacente a una superficie que la confina y la presión en el volumen de esta fase.Véase: Дерягин, Б. В. y Кусаков М. М. (Derjaguin, B. V. y Kusakov, M. M.) (1936) «Свойства тонких слоев жидкостей» (Las propiedades de las capas delgadas de líquidos), Известия Академии Наук СССР, Серия Химическая (Actas de la Academia de Ciencias de la URSS, serie Química), 5 : 741-753. Derjaguin, B. con E. Obuchov (1936) «Anomalien dünner Flussigkeitsschichten. III. Ultramikrometrische Untersuchungen der Solvathüllen und des «elementaren» Quellungsaktes» (Anomalías de capas finas de líquidos. III. Investigaciones mediante mediciones ultramicroscópicas de capas de solvatación y del acto «elemental» de imbibición), “”Acta Physicochimica U.R.S.S.“”, “”“5”“” : 1-22.A. Adamson, A. Gast, «Physical Chemistry of Surfaces», 6.ª edición, John Wiley and Sons Inc., 1997, página 247. Descripción La presión de disociación se puede expresar como:Hans-Jürgen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl, «Physics and chemistry of interfaces», John Wiley & Sons Canada, Ltd., 1.ª edición, 2003, página 95 com/books?id=r-IpcdGJMJEC&dq=%22Disjoining+pressure%22&pg=PA95 (Google books)
donde (en unidades SI): - presión de separación (N/m2) - área de las superficies en interacción (m2) - energía de Gibbs total de la interacción de las dos superficies (J) - distancia (m) los índices y significan que la temperatura, el volumen y el área de la superficie permanecen constantes en la derivada.
Utilizando el concepto de presión de disociación, la presión en una película puede verse como:
donde: - presión en una película (Pa) - presión en el volumen de la misma fase que la película (Pa)
La presión de disociación se interpreta como la suma de varias interacciones: fuerzas de dispersión, fuerzas electrostáticas entre superficies cargadas, interacciones debidas a capas de moléculas neutras adsorbidas en las dos superficies y los efectos estructurales del disolvente.
La teoría clásica predice que la presión de disociación de una película delgada de líquido sobre una superficie plana es la siguiente,Jacob N. Israelachvili, «Intermolecular and Surface Forces», Academic Press, tercera edición revisada, 2011, páginas 267-268 (Google books)
donde: - constante de Hamaker (J) - espesor de la película líquida (m) En un sistema sólido-líquido-vapor en el que la superficie sólida está estructurada, la presión de separación se ve afectada por el perfil de la superficie sólida, , y la forma del menisco,
donde: -potencial sólido-líquido (J/m6) La forma del menisco puede obtenerse mediante la minimización de la energía libre total del sistema, como se muestra a continuación
donde: - energía libre total del sistema, incluida la energía superficial en exceso y la energía libre debida a las interacciones sólido-líquido (J/m2) - forma del menisco (m) - pendiente de la forma del menisco (1)
En la teoría de las gotas y películas líquidas, se puede demostrar que la presión de separación está relacionada con el ángulo de contacto de equilibrio líquido-sólido a través de la relación
donde es la tensión superficial líquido-vapor y es el espesor de la película precursora.
Véase también Condensación capilar Presión capilar Constante de Hamaker Ecuación de película delgada Referencias
Categoría:Química de superficies