Tabla de Contenidos
Overflatespenning er energien det tar å øke overflatearealet til en væske per arealenhet. Fordi disse kreftene varierer avhengig av væskens natur (for eksempel vann versus bensin) eller de oppløste stoffene den inneholder (for eksempel overflateaktive stoffer som vaskemiddel), har hver løsning forskjellige overflatespenningsverdier.
La oss se på et eksempel: hver gang et glass vann fylles nesten til randen, kan det observeres at nivået på vannet i glasset faktisk er høyere enn høyden på glasset. Du kan også se at vannet som har sølt har dannet vannpytter som stiger over overflaten. De to beskrevne fenomenene skyldes overflatespenning.
Mer intuitivt er overflatespenning en væskes tendens til å oppta så lite overflateareal som mulig. Denne tendensen er nøkkelfaktoren i kapillærvirkning eller kapillærbevegelse . Kapillærvirkning er en konsekvens av kohesive krefter mellom molekyler, det vil si molekylers tendens til å holde seg sammen og feste seg til hverandre.
Kohesjonskrefter og adhesjonskrefter
Kohesjonskrefter og adhesjonskrefter er sterkt relatert til overflatespenning . Disse kreftene oppstår når stoffer har masse, det vil si at de er makroskopiske egenskaper, så de spiller ikke inn når man tar hensyn til individuelle atomer eller molekyler.
- Samholdskrefter . De er kreftene som holder molekylene sammen. Hvis kohesive krefter er sterke, vil en væske ha en tendens til å danne dråper på en overflate.
- Adhesjonskrefter . De er kreftene som utøves mellom væskens molekyler og en overflate. Hvis adhesjonskreftene er sterke, vil en væske ha en tendens til å spre seg over en overflate.
Således, hvis kohesjonskreftene er sterkere enn adhesjonskreftene, vil væsken opprettholde sin form, men hvis det motsatte skjer, vil væsken spre seg og dermed øke overflaten. Ethvert stoff som tilsettes en væske som øker overflaten kalles et fuktemiddel.
Fuktingsmidler er stoffer som reduserer overflatespenningen til en væske og får den til å spre seg i form av dråper på en overflate, og øker spredningskapasiteten til nevnte væske.
molekylært perspektiv
I en vannprøve er det to typer molekyler: de på utsiden av prøven (ytre molekyler) og de på innsiden (indre molekyler). De indre molekylene tiltrekkes av alle molekylene rundt dem, mens de ytre molekylene bare tiltrekkes av andre molekyler på overflaten og de under dem. Dette gjør energitilstanden til de indre molekylene mindre intens enn den til de ytre molekylene. Dermed opprettholder molekylene et minimalt overflateareal, noe som gjør at flere molekyler har en lavere energitilstand. Dette fenomenet er en konsekvens av overflatespenning, og en av de beste måtene å verifisere eksistensen på.
Vannmolekyler tiltrekkes av hverandre på grunn av vannets polare egenskaper. Hydrogenendene er positive, mens oksygenendene er negative, og de binder sammen, negative oksygener med positive hydrogener. For å bryte disse intermolekylære bindingene trengs en viss mengde energi, som er nøyaktig overflatespenningen. Det samme gjelder andre væsker, også de som er hydrofobe , for eksempel olje. Det er andre krefter som virker i væsken som Van der Waals-krefter, som utøves mellom væskens molekyler.
Fortsetter med eksemplet med vann, er overflatespenningen veldig høy. faktisk kan overflatespenningen til vann føre til at materialer som er enda tettere enn vannet selv flyter på det. Takket være deres overflatespenning kan visse organismer bokstavelig talt gå på toppen av vann. Et eksempel er vannmyggen eller skomakeren, som kan løpe over overflaten på grunn av de intermolekylære kreftene til vannmolekylene og fordi vekten av myggen er fordelt mellom bena. Overflatespenning gir også mulighet for dannelse av dråper som vi hele tiden ser i naturen.
Andre eksempler på overflatespenning
En alkoholholdig drikk danner små riller i glasset på grunn av samspillet mellom de ulike overflatespenningsverdiene av etanol og vann, og den raskere fordampningen av alkohol sammenlignet med vann.
Olje og vann skilles fordi overflatespenningen til disse væskene er forskjellig. I dette tilfellet er begrepet «grensesnittspenning», men det er ganske enkelt en type overflatespenning mellom to væsker.
