Tabla de Contenidos
Tensiunea superficială este energia necesară pentru a crește suprafața unui lichid pe unitatea de suprafață. Deoarece aceste forțe variază în funcție de natura lichidului (de exemplu, apă față de benzină) sau de substanțele dizolvate pe care le conține (de exemplu, agenți tensioactivi precum detergentul), fiecare soluție are valori diferite ale tensiunii superficiale.
Să ne uităm la un exemplu: de fiecare dată când un pahar cu apă este umplut aproape până la refuz, se poate observa că nivelul apei din pahar este de fapt mai mare decât înălțimea paharului. De asemenea, puteți vedea că apa care s-a vărsat a format bălți care se ridică deasupra suprafeței. Cele două fenomene descrise se datorează tensiunii superficiale.
Mai intuitiv, tensiunea superficială este tendința unui lichid de a ocupa o suprafață cât mai mică posibil. Această tendință este factorul cheie în acțiunea capilară sau mișcarea capilară . Acțiunea capilară este o consecință a forțelor de coeziune dintre molecule, adică tendința moleculelor de a rămâne împreună și de a adera unele la altele.
Forțele de coeziune și forțele de adeziune
Forțele de coeziune și forțele de aderență sunt în mare măsură legate de tensiunea superficială. Aceste forțe apar atunci când substanțele au masă, adică sunt proprietăți macroscopice, deci nu intră în joc atunci când se iau în considerare atomi sau molecule individuali.
- Forțele de coeziune . Ele sunt forțele care țin moleculele împreună. Dacă forțele de coeziune sunt puternice, un lichid va avea tendința de a forma picături pe o suprafață.
- Forțele de aderență . Sunt forțele care se exercită între moleculele lichidului și o suprafață. Dacă forțele de aderență sunt puternice, un lichid va avea tendința de a se răspândi pe o suprafață.
Astfel, dacă forțele de coeziune sunt mai puternice decât forțele de aderență, lichidul își va menține forma, dar dacă se produce contrariul, lichidul se va răspândi, crescându-și astfel suprafața. Orice substanță adăugată unui lichid care îi mărește suprafața se numește agent de umectare.
Agenții de umectare sunt substanțe care reduc tensiunea superficială a unui lichid și determină răspândirea acestuia sub formă de picături pe o suprafață, crescând capacitatea de dispersie a lichidului menționat.
perspectiva moleculară
Într-o probă de apă există două tipuri de molecule: cele din exteriorul probei (molecule exterioare) și cele din interior (molecule interioare). Moleculele interioare sunt atrase de toate moleculele din jurul lor, în timp ce moleculele exterioare sunt atrase doar de alte molecule de la suprafață și de cele de sub ele. Acest lucru face ca starea energetică a moleculelor interioare să fie mai puțin intensă decât cea a moleculelor exterioare. Astfel, moleculele mențin o suprafață minimă, ceea ce permite mai multor molecule să aibă o stare energetică mai mică. Acest fenomen este o consecință a tensiunii superficiale și una dintre cele mai bune modalități de a verifica existența acestuia.
Moleculele de apă sunt atrase unele de altele datorită proprietății polare a apei. Capetele hidrogenului sunt pozitive, în timp ce capetele oxigenului sunt negative și se leagă între ele, oxigenii negativi cu hidrogenii pozitivi. Pentru a rupe aceste legături intermoleculare este nevoie de o anumită cantitate de energie, care este tocmai tensiunea superficială. Același lucru este valabil și pentru alte lichide, chiar și pentru cele care sunt hidrofobe , cum ar fi uleiul. Există și alte forțe care acționează în lichid, cum ar fi forțele Van der Waals, care se exercită între moleculele lichidului.
Continuând cu exemplul apei, tensiunea ei superficială este foarte mare. de fapt, tensiunea superficială a apei poate face ca materialele chiar mai dense decât apa însăși să plutească pe ea. Datorită tensiunii lor superficiale, anumite organisme pot merge literalmente pe deasupra apei. Un exemplu este țânțarul de apă sau cizmarul, care poate trece pe suprafața sa datorită forțelor intermoleculare ale moleculelor de apă și deoarece greutatea țânțarului este distribuită între picioarele sale. Tensiunea de suprafață permite, de asemenea, formarea de picături pe care le vedem constant în natură.
Alte exemple de tensiune superficială
O băutură alcoolică formează mici caneluri în pahar datorită interacțiunii dintre diferitele valori ale tensiunii superficiale ale etanolului și apei și evaporării mai rapide a alcoolului în comparație cu apa.
Uleiul și apa se separă deoarece tensiunea superficială a acestor lichide este diferită. În acest caz, termenul este „tensiune de interfață”, dar este pur și simplu un tip de tensiune superficială între două lichide.
