La mayoría de las teorías de energía libre de superficie tienen una base en la comprensión de las interacciones moleculares en la interfaz líquido-sólido.
Los estados de la ecuación de Young
, donde ysv es la energía libre de superficie, ysl es la tensión interfacial entre el líquido y el sólido, ylv es la tensión superficial del líquido, y θY es el ángulo de contacto en una superficie. De estos, la tensión superficial del líquido y el ángulo de contacto se pueden medir fácilmente. La tensión interfacial entre el sólido y el líquido es la propiedad que ha causado mucho debate durante los últimos dos siglos.
Por el momento, la relación de tensión interfacial más utilizada se basa en la presentada por Girifalco y Good.
, donde se asume φ = 1. Esta es la base de las teorías de las EFS más utilizadas todavía hoy en día.
El método Owen, Wendt, Rabel y Kaelble (OWRK)
OWRK es el método de energía libre de superficie más utilizado. Separa las interacciones en la interfaz líquido-sólido en dispersiva y polar. La idea de que la cantidad de tensión interfacial está determinada por varias interacciones interfaciales que dependen de las propiedades tanto del líquido de medición como de la superficie sólida fue presentada por Fowkes. Asumió que la energía libre de superficie de un sólido y la tensión superficial de un líquido es una suma de interacciones independientes como dispersión, polar, hidrógeno (relacionado con enlaces de hidrógeno), inducción y componentes ácido-base. En el método OWRK, se acepta el enfoque multicomponente, pero las interacciones se dividen en dispersivas y polares, solamente. Las interacciones polares contienen todas las demás interacciones (excepto las dispersivas) mencionadas anteriormente.
Método Wu
Wu estuvo de acuerdo con Owen et al. y energía libre de superficie dividida en componentes dispersivos y polares. Sin embargo, utilizó una media armónica de las interacciones interfaciales en lugar de una geométrica. La tensión interfacial podría escribirse como
Teoría de Van Oss – Chaudhury – Good (vOCG)
La teoría más reciente fue desarrollada por Van Oss, Chaudhury y Good. Dividieron las interacciones en interacciones de largo alcance que incluyen las interacciones de Londres, Keesom y Debye. Este componente se llama componente Lifshitz-van der Waals (yLW) y es equivalente a la parte dispersiva de la teoría OWRK. La otra parte contiene interacciones de corto alcance llamadas el componente ácido-base (yAB) que se divide en ácido (γ+) y básico (γ -).
Esta teoría, a veces también llamada teoría ácido-base, es la segunda teoría de energía libre de superficie más utilizada. Se ha utilizado especialmente para observar las interacciones de proteínas (y otros biopolímeros) con sólidos hidrófobos.
