Polarer Anteil

Der polare Anteil ist der Anteil der freien Oberflächenenergie eines Festkörpers oder der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit, der auf polare Wechselwirkungen zurückzuführen ist. Bei Kenntnis des polaren Anteils und des dispersiven Anteils der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten kann durch Messungen des Kontaktwinkels die freie Oberflächenenergie eines Festkörpers anhand verschiedener Modelle berechnet werden.

Hintergrund

Nicht kovalente, polare Wechselwirkungen treten bei Molekülen mit einem Dipolmoment auf. Das sind Moleküle mit einer permanenten Ungleichheit der Elektronendichte aufgrund unterschiedlicher Elektronegativitäten der Bindungspartner bei gleichzeitiger Asymmetrie des Moleküls (z.B. Wasser). Moleküle mit einem Dipolmoment können miteinander polare Wechselwirkungen ausbilden.

Die Oberflächenspannung σ beruht auf kohäsiven Wechselwirkungen (Kohäsionsarbeit) innerhalb einer Phase, die gemäß Owens, Wendt, Rabel und Kaelble oder auch Wu dispersiv (σD) oder polar (σP) sind, wobei die Summe der Anteile jeweils die Gesamtoberflächenspannung ausmacht.

Beim Kontakt mit einer zweiten Phase hängt das Ausmaß adhäsiver Wechselwirkungen (Adhäsionsarbeit WA) davon ab, ob jeweils gleich geartete Wechselwirkungen mit der angrenzenden Phase ausgebildet werden können, was zum Beispiel aus der Gleichung nach Owens, Wendt, Rabel und Kaelble ersichtlich wird:

Bei der Extended-Fowkes-Methode zur Bestimmung der freien Oberflächenenergie wird zusätzlich eine Unterscheidung zwischen Wasserstoffbrückenbindungen und sonstigen polaren Wechselwirkungen vorgenommen. Oss & Good beschreiben polare Wechselwirkungen angelehnt an das Säure-Base-Modell nach Lewis.

Bei den genannten Modellen trägt die Kombination polarer mit dispersiven Anteilen nicht zu den adhäsiven Wechselwirkungen bei.