Tabla de Contenidos
Повърхностното напрежение е енергията, необходима за увеличаване на повърхността на течност на единица площ. Тъй като тези сили варират в зависимост от естеството на течността (например вода спрямо бензин) или разтворените вещества, които съдържа (например повърхностноактивни вещества като детергент), всеки разтвор има различни стойности на повърхностното напрежение.
Нека да разгледаме един пример: всеки път, когато чаша вода се напълни почти до ръба, може да се види, че нивото на водата в чашата всъщност е по-високо от височината на чашата. Можете също така да видите, че водата, която се е разляла, е образувала локви, които се издигат над повърхността. Двете описани явления се дължат на повърхностно напрежение.
По-интуитивно, повърхностното напрежение е тенденцията на течността да заема възможно най-малка повърхност. Тази тенденция е ключовият фактор за капилярното действие или капилярното движение . Капилярното действие е следствие от кохезионните сили между молекулите, тоест тенденцията на молекулите да останат заедно и да се придържат една към друга.
Сили на сцепление и сили на сцепление
Кохезионните сили и силите на сцепление са силно свързани с повърхностното напрежение. Тези сили се появяват, когато веществата имат маса, тоест те са макроскопични свойства, така че не влизат в действие, когато се вземат предвид отделни атоми или молекули.
- Кохезионни сили . Те са силите, които държат молекулите заедно. Ако кохезионните сили са силни, течността ще има тенденция да образува капчици върху повърхността.
- Адхезионни сили . Те са силите, които се упражняват между молекулите на течността и повърхността. Ако адхезионните сили са силни, течността ще има тенденция да се разпространява по повърхността.
По този начин, ако силите на сцепление са по-силни от силите на сцепление, течността ще запази формата си, но ако се случи обратното, течността ще се разтече, като по този начин ще увеличи своята повърхност. Всяко вещество, добавено към течност, което увеличава нейната повърхност, се нарича омокрящ агент.
Омокрящите агенти са вещества, които намаляват повърхностното напрежение на течността и я карат да се разпространява под формата на капки върху повърхността, увеличавайки дисперсионния капацитет на споменатата течност.
молекулярна перспектива
Във водната проба има два вида молекули: тези от външната страна на пробата (външни молекули) и тези отвътре (вътрешни молекули). Вътрешните молекули се привличат от всички молекули около тях, докато външните молекули се привличат само от други молекули на повърхността и тези под тях. Това прави енергийното състояние на вътрешните молекули по-малко интензивно от това на външните молекули. По този начин молекулите поддържат минимална повърхностна площ, което позволява на повече молекули да имат по-ниско енергийно състояние. Това явление е следствие от повърхностното напрежение и един от най-добрите начини да се провери съществуването му.
Водните молекули се привличат една към друга поради полярното свойство на водата. Водородните краища са положителни, докато кислородните краища са отрицателни и те се свързват заедно, отрицателните кислородни атоми с положителни водородни атоми. За разрушаването на тези междумолекулни връзки е необходимо определено количество енергия, което е именно повърхностното напрежение. Същото важи и за други течности, дори такива, които са хидрофобни , като масло. Има други сили, които действат в течността, като силите на Ван дер Ваалс, които се упражняват между молекулите на течността.
Продължавайки с примера с водата, нейното повърхностно напрежение е много високо. всъщност повърхностното напрежение на водата може да накара материали дори по-плътни от самата вода да плуват върху нея. Благодарение на повърхностното си напрежение някои организми могат буквално да ходят по водата. Пример за това е водният комар или обущарят, който може да тича по повърхността си поради междумолекулните сили на водните молекули и защото теглото на комара се разпределя между краката му. Повърхностното напрежение също позволява образуването на капчици, които постоянно виждаме в природата.
Други примери за повърхностно напрежение
Алкохолната напитка образува малки бразди в чашата поради взаимодействието между различните стойности на повърхностното напрежение на етанола и водата и по-бързото изпаряване на алкохола в сравнение с водата.
Маслото и водата се разделят, защото повърхностното напрежение на тези течности е различно. В този случай терминът е „гранично напрежение“, но това е просто вид повърхностно напрежение между две течности.
