Felületi feszültség: meghatározása és okai

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

A felületi feszültség az az energia, amely a folyadék egységnyi területre eső felületének növeléséhez szükséges. Mivel ezek az erők a folyadék természetétől (például víz és benzin) vagy a benne lévő oldott anyagoktól (például felületaktív anyagoktól, például detergenstől) függően változnak, minden oldat felületi feszültsége eltérő.

Nézzünk egy példát: minden alkalommal, amikor egy pohár vizet szinte színültig megtöltünk, megfigyelhető, hogy a pohárban lévő víz szintje valójában magasabb, mint a pohár magassága. Azt is láthatja, hogy a kiömlött víz tócsákat képezett, amelyek a felszín fölé emelkednek. A leírt két jelenség a felületi feszültség következménye .

Intuitívabban fogalmazva, a felületi feszültség a folyadék azon tendenciája, hogy a lehető legkisebb felületet foglalja el. Ez a tendencia a kulcstényező a kapillárisok működésében vagy mozgásában . A kapilláris hatás a molekulák közötti kohéziós erők következménye, vagyis a molekulák azon tendenciája, hogy együtt maradnak és egymáshoz tapadnak.

Kohéziós erők és adhéziós erők

A kohéziós és adhéziós erők erősen összefüggenek a felületi feszültséggel. Ezek az erők akkor jelennek meg, amikor az anyagoknak tömegük van, azaz makroszkopikus tulajdonságok, így az egyes atomok vagy molekulák figyelembevételekor nem lépnek életbe.

  • Kohéziós erők . Ezek azok az erők, amelyek összetartják a molekulákat. Ha a kohéziós erők erősek, a folyadék hajlamos cseppeket képezni a felületen.
  • Tapadási erők . Ezek azok az erők, amelyek a folyadék molekulái és a felület között hatnak. Ha a tapadási erők erősek, a folyadék hajlamos szétterülni a felületen.

Így, ha a kohéziós erők erősebbek, mint a tapadási erők, a folyadék megtartja alakját, de ha ennek ellenkezője történik, akkor a folyadék szétterül, így nő a felülete. Minden olyan anyagot, amelyet a folyadékhoz adnak, amely növeli annak felületét, nedvesítőszernek nevezzük.

A nedvesítőszerek olyan anyagok, amelyek csökkentik a folyadék felületi feszültségét, és cseppek formájában szétterjednek a felületen, növelve a folyadék diszperziós kapacitását.

molekuláris perspektíva

A vízmintában kétféle molekula található: a minta külső oldalán (külső molekulák) és a belsejében (belső molekulák) találhatók. A belső molekulákat a körülöttük lévő összes molekula vonzza, míg a külső molekulákat csak a felszínen és az alattuk lévő más molekulák vonzzák. Ezáltal a belső molekulák energiaállapota kevésbé intenzív, mint a külső molekuláké. Így a molekulák minimális felületet tartanak fenn, ami lehetővé teszi, hogy több molekula alacsonyabb energiaállapotú legyen. Ez a jelenség a felületi feszültség következménye, és az egyik legjobb módja annak, hogy igazoljuk a létezését.

A vízmolekulák a víz poláris tulajdonságai miatt vonzzák egymást. A hidrogénvégek pozitívak, míg az oxigénvégek negatívak, és negatív oxigéneket kötnek össze pozitív hidrogénekkel. Ezen intermolekuláris kötések megszakításához bizonyos mennyiségű energiára van szükség, ami pontosan a felületi feszültség. Ugyanez vonatkozik más folyadékokra is, még a hidrofóbokra is , például az olajra. Vannak más erők is, amelyek a folyadékban hatnak, például Van der Waals erők, amelyek a folyadék molekulái között fejtik ki hatásukat.

Folytatva a víz példáját, felületi feszültsége igen nagy. valójában a víz felületi feszültsége miatt a víznél még sűrűbb anyagok is lebeghetnek rajta. Felületi feszültségüknek köszönhetően bizonyos élőlények szó szerint járhatnak a víz tetején. Példa erre a vízi szúnyog vagy cipész, amely a vízmolekulák intermolekuláris erőinek hatására, illetve azért, mert a szúnyog súlya megoszlik a lábai között, átfuthat a felületén. A felületi feszültség lehetővé teszi a cseppek képződését is, amelyeket folyamatosan látunk a természetben.

További példák a felületi feszültségre

Az alkoholos ital az etanol és a víz különböző felületi feszültségértékei közötti kölcsönhatás, valamint az alkohol vízhez képest gyorsabb elpárolgása miatt kis barázdákat képez a pohárban.

Az olaj és a víz elválik, mert ezeknek a folyadékoknak a felületi feszültsége eltérő. Ebben az esetben a kifejezés „interfész feszültség”, de ez egyszerűen egyfajta felületi feszültség két folyadék között.

mm
Carolina Posada Osorio (BEd)
(Licenciada en Educación. Licenciada en Comunicación e Informática educativa) -COLABORADORA. Redactora y divulgadora.

Artículos relacionados