Tabla de Contenidos
Ytspänning är den energi som krävs för att öka ytarean på en vätska per ytenhet. Eftersom dessa krafter varierar beroende på vätskans natur (till exempel vatten kontra bensin) eller de lösta ämnen den innehåller (till exempel ytaktiva ämnen som tvättmedel), har varje lösning olika ytspänningsvärden.
Låt oss titta på ett exempel: varje gång ett glas vatten fylls nästan till brädden kan det observeras att vattennivån i glaset faktiskt är högre än glasets höjd. Man kan också se att vattnet som har spillt har bildat pölar som reser sig över ytan. De två beskrivna fenomenen beror på ytspänning.
Mer intuitivt är ytspänning en vätskas tendens att uppta så liten yta som möjligt. Denna tendens är nyckelfaktorn i kapillärverkan eller kapillärrörelse . Kapillärverkan är en konsekvens av de kohesiva krafterna mellan molekyler, det vill säga molekylernas tendens att hålla ihop och fästa vid varandra.
Sammanhållningskrafter och vidhäftningskrafter
Kohesionskrafter och vidhäftningskrafter är starkt relaterade till ytspänning . Dessa krafter uppstår när ämnen har massa, det vill säga de är makroskopiska egenskaper, så de spelar inte in när man tar hänsyn till enskilda atomer eller molekyler.
- Sammanhållningskrafter . De är krafterna som håller ihop molekyler. Om kohesionskrafterna är starka kommer en vätska att ha en tendens att bilda droppar på en yta.
- Vidhäftningskrafter . De är krafterna som utövas mellan vätskans molekyler och en yta. Om vidhäftningskrafterna är starka kommer en vätska att ha en tendens att spridas över en yta.
Om kohesionskrafterna är starkare än vidhäftningskrafterna kommer alltså vätskan att behålla sin form, men om motsatsen inträffar kommer vätskan att spridas och därmed öka dess yta. Varje ämne som tillsätts en vätska som ökar dess yta kallas ett vätmedel.
Vätmedel är ämnen som minskar ytspänningen hos en vätska och får den att spridas i form av droppar på en yta, vilket ökar spridningsförmågan hos vätskan.
molekylärt perspektiv
I ett vattenprov finns det två typer av molekyler: de på utsidan av provet (yttre molekyler) och de på insidan (inre molekyler). De inre molekylerna attraheras av alla molekyler runt dem, medan de yttre molekylerna endast attraheras av andra molekyler på ytan och de under dem. Detta gör energitillståndet för de inre molekylerna mindre intensivt än det för de yttre molekylerna. Molekylerna bibehåller således en minimal ytarea, vilket gör att fler molekyler får ett lägre energitillstånd. Detta fenomen är en konsekvens av ytspänning, och ett av de bästa sätten att verifiera dess existens.
Vattenmolekyler attraheras av varandra på grund av vattnets polära egenskaper. Väteändarna är positiva, medan syreändarna är negativa, och de binder samman, negativa syreämnen med positiva väten. För att bryta dessa intermolekylära bindningar behövs en viss mängd energi, vilket är just ytspänningen. Detsamma gäller andra vätskor, även sådana som är hydrofoba , som olja. Det finns andra krafter som verkar i vätskan som Van der Waals-krafter, som utövas mellan vätskans molekyler.
För att fortsätta med exemplet med vatten är dess ytspänning mycket hög. i själva verket kan ytspänningen hos vatten göra att material som är ännu tätare än själva vattnet flyter på det. Tack vare sin ytspänning kan vissa organismer bokstavligen gå ovanpå vatten. Ett exempel är vattenmyggan eller skomakaren, som kan springa över dess yta på grund av vattenmolekylernas intermolekylära krafter och på grund av att myggans tyngd är fördelad mellan dess ben. Ytspänningen möjliggör också bildandet av droppar som vi ständigt ser i naturen.
Andra exempel på ytspänning
En alkoholhaltig dryck bildar små skåror i glaset på grund av samspelet mellan de olika ytspänningsvärdena av etanol och vatten, och den snabbare avdunstning av alkohol jämfört med vatten.
Olja och vatten separeras eftersom ytspänningen hos dessa vätskor är olika. I det här fallet är termen ”gränssnittsspänning”, men det är helt enkelt en typ av ytspänning mellan två vätskor.
