Tabla de Contenidos
Yüzey gerilimi, birim alan başına bir sıvının yüzey alanını artırmak için aldığı enerjidir. Bu kuvvetler, sıvının doğasına (örneğin, suya karşı benzin) veya içerdiği çözünen maddelere (örneğin, deterjan gibi yüzey aktif maddeler) bağlı olarak değiştiğinden, her çözeltinin farklı yüzey gerilimi değerleri vardır.
Bir örneğe bakalım: Bir bardak su neredeyse ağzına kadar her doldurulduğunda, bardaktaki su seviyesinin aslında bardağın yüksekliğinden daha yüksek olduğu gözlemlenebilir. Dökülen suyun yüzey üzerinde yükselen su birikintileri oluşturduğunu da görebilirsiniz. Açıklanan iki fenomen, yüzey geriliminden kaynaklanmaktadır .
Daha sezgisel olarak, yüzey gerilimi, bir sıvının mümkün olduğu kadar az yüzey alanı kaplama eğilimidir. Bu eğilim , kılcal hareket veya kılcal hareketteki anahtar faktördür . Kılcal hareket, moleküller arasındaki kohezif kuvvetlerin, yani moleküllerin bir arada kalma ve birbirine yapışma eğiliminin bir sonucudur.
Kohezyon kuvvetleri ve adezyon kuvvetleri
Kohezyon kuvvetleri ve adezyon kuvvetleri, yüzey gerilimi ile yüksek oranda ilişkilidir. Bu kuvvetler, maddeler kütleye sahip olduklarında, yani makroskopik özelliklerde ortaya çıkarlar, dolayısıyla tek tek atomları veya molekülleri hesaba katarken devreye girmezler.
- Kohezyon kuvvetleri . Molekülleri bir arada tutan kuvvetlerdir. Eğer kohezyon kuvvetleri güçlüyse, sıvı bir yüzey üzerinde damlacıklar oluşturma eğiliminde olacaktır.
- Yapışma kuvvetleri . Sıvının molekülleri ile bir yüzey arasında uygulanan kuvvetlerdir. Yapışma kuvvetleri güçlüyse, bir sıvının bir yüzey boyunca yayılma eğilimi olacaktır.
Böylece kohezyon kuvvetleri adezyon kuvvetlerinden daha güçlüyse sıvı şeklini koruyacak, tersi olursa sıvı yayılarak yüzey alanını artıracaktır. Yüzey alanını artıran bir sıvıya eklenen herhangi bir maddeye ıslatıcı madde denir .
Islatıcı maddeler, bir sıvının yüzey gerilimini düşürerek bir yüzey üzerinde damlalar halinde yayılmasını sağlayan ve söz konusu sıvının dağılma kapasitesini artıran maddelerdir.
moleküler perspektif
Bir su numunesinde iki tür molekül vardır: numunenin dışında olanlar (dış moleküller) ve içinde olanlar (iç moleküller). İçteki moleküller etraflarındaki tüm molekülleri çekerken, dıştaki moleküller sadece yüzeydeki ve altındaki diğer molekülleri çeker. Bu, iç moleküllerin enerji durumunu dış moleküllerinkinden daha az yoğun hale getirir. Böylece moleküller, daha fazla molekülün daha düşük bir enerji durumuna sahip olmasını sağlayan minimum bir yüzey alanını korur. Bu fenomen, yüzey geriliminin bir sonucudur ve varlığını doğrulamanın en iyi yollarından biridir.
Suyun polar özelliğinden dolayı su molekülleri birbirini çeker. Hidrojen uçları pozitif, oksijen uçları ise negatiftir ve negatif oksijenleri pozitif hidrojenlerle birbirine bağlarlar. Bu moleküller arası bağları kırmak için, tam olarak yüzey gerilimi olan belirli bir miktarda enerjiye ihtiyaç vardır. Aynı şey, yağ gibi hidrofobik olanlar da dahil olmak üzere diğer sıvılar için de geçerlidir . Sıvının molekülleri arasında uygulanan Van der Waals kuvvetleri gibi sıvıda etki eden başka kuvvetler de vardır.
Su örneğinden devam edecek olursak, yüzey gerilimi çok yüksektir. aslında suyun yüzey gerilimi, suyun kendisinden bile daha yoğun maddelerin üzerinde yüzmesine neden olabilir. Bazı organizmalar, yüzey gerilimleri sayesinde kelimenin tam anlamıyla suyun üzerinde yürüyebilir. Bir örnek, su moleküllerinin moleküller arası kuvvetleri nedeniyle ve sivrisineğin ağırlığı bacakları arasında dağıldığı için yüzeyinde koşabilen su sivrisineği veya kunduracıdır. Yüzey gerilimi, doğada sürekli olarak gördüğümüz damlacıkların oluşmasını da sağlar.
Yüzey Geriliminin Diğer Örnekleri
Alkollü bir içecek, etanol ve suyun farklı yüzey gerilimi değerleri arasındaki etkileşim ve alkolün suya göre daha hızlı buharlaşması nedeniyle bardakta küçük oluklar oluşturur.
Yağ ve su ayrılır çünkü bu sıvıların yüzey gerilimi farklıdır. Bu durumda terim “arayüz gerilimi”dir, ancak bu sadece iki sıvı arasındaki bir tür yüzey gerilimidir.
