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4. Theoretische Grundlagen
Aus der Young-Gleichung (Gl. 4.9) folgt, dass die schwer zugängliche
Oberflächenspannung des Feststoffes γsg und die Grenzflächenspannung γsl durch die
leicht messbaren Größen der Oberflächenspannung γlg und des Kontaktwinkels θ
ersetzt werden können. Daraus folgt die Definition für die Benetzungsspannung γB:
γB = γsg
− γsl
= γ lgcosθ
Gl. 4.10
Für θ < 90° (cos θ > 0) ist die Benetzungsspannung positiv. Der Festkörper lässt sich
durch die Flüssigkeit benetzen. Im Fall θ > 90° (cos θ < 0) ist die
Benetzungsspannung negativ. Der Festkörper wird nicht oder nur sehr schlecht
benetzt. Für θ = 180° (cos θ = -1) tritt der Fall absoluter Unbenetzbarkeit und für θ =
0° (cos θ = 1) der Fall der vollständigen Benetzung, die Spreitung, ein.
Abbildung 4.7: Dreiphasenkontakt eines Tropfens auf einer Festkörperoberfläche
4.3. Bindungsmechanismen
4.3.1. Bindungsmechanismen im porösen Partikelkorn
Eine Flüssigkeit kann in einem porösen Partikel in unterschiedlichen Formen an der
inneren und äußeren Oberfläche gebunden sein. Dabei wird in chemische Bindungen
(Chemisorption) und in physikalische Bindungen (Physisorption) unterteilt. In
Abbildung 4.8 sind die unterschiedlichen Formen dargestellt.
Bei der Chemisorption handelt es sich um kovalente Bindungen. Die
Flüssigkeit, z.B. Wasser oder Ethanol, wird chemisch gebunden und als Teil eines
kristallinen Gitters aufgenommen. Deshalb wird diese Bindung auch als
Kristallflüssigkeit bezeichnet. Es bilden sich Solvate bzw. Hydrate aus.