E Énergie de surface et énergie d'adhésion

1 Retour sur la tension de surface

L'énergie nécessaire pour créer deux surfaces en séparant en deux un volume de matériau est :

$$2\gamma = W(\infty) - W(a_0),$$ (5.17)

où $a_0$ est la taille moléculaire. On en déduit une expression de la tension superficielle :

$$\gamma = \frac{A}{24\pi a_0^2}$$ (5.18)

Si on calcule $a_0=\sqrt{\cfrac{A}{24\pi\gamma}}$ pour différents alcanes, on trouve systématiquement la même valeur : environ 1,65 Å, ce qui correspond à l'idée que l'on peut se faire de la distance entre deux molécules. Cette expression est donc particulièrement vérifiée chez les alcanes, et plus généralement chez les solides organiques.

En revanche, elle n'est pas bien vérifiée pour des molécules polaires (leurs interactions n'étant pas très bien décrites par des forces de Van der Waals), et pas du tout pour des métaux (la liaison métallique étant une interaction de nature très différente, puisqu'elle n'est pas localisée).

2 Travail d'adhésion

Le travail (réversible) nécessaire pour séparer deux milieux 1 et 2, est noté $W_{12}$. Il est relié à la tension de surface :

$$2\gamma_{1} = W_{11}$$ (5.19)

$$\gamma_{12} = \frac{1}{2}W_{11} + \frac{1}{2}W_{22} - W_{12}$$ (5.20)

$$= \gamma_{1} + \gamma_2 - W_{12}.$$ (5.21)