التوتر السطحي هو ظاهرة تحدث على سطح السوائل ، مثل الماء ، مكونة غشاء رقيق.
عندما يحتل الماء ، في حالة سائلة ، وعاء ، يمكننا أن ندرك الفصل بين السائل والبيئة. وذلك لأن التفاعل بين جزيئات الماء على السطح يختلف عن التفاعلات داخل السائل.
على السطح ، يتفاعل جزيء الماء مع الجزيئات الموجودة على الجانبين وأسفله. في الداخل ، يكون الجزيء محاطًا بجزيئات أخرى ويوجد تفاعل في جميع الاتجاهات من خلال روابط الهيدروجين.
وبسبب هذه الخاصية ، نلاحظ ظاهرة تكوين القطرة. لهذا السبب ، من الممكن أيضًا أن تمشي الحشرات على الماء.
ما هو التوتر السطحي؟
إنه تكوين غشاء رقيق تحت سائل بسبب عدم المساواة في عوامل الجذب بين الجزيئات التي يتكون منها. تحدث هذه الظاهرة بشكل أكثر وضوحًا في السوائل التي تحتوي على القوى بين الجزيئات شديد مثل الماء.
التفاعلات بين الأنواع في السائل تسمى قوى التماسك. بينما تنجذب الجزيئات الموجودة داخل السائل إلى الجزيئات المجاورة في جميع الاتجاهات ، تتفاعل الجزيئات الموجودة على السطح مع الجزيئات الموجودة أسفلها وبجانبها.
شاهد كيف يحدث التوتر السطحي في الماء.
الماء (H2O) عبارة عن جزيء قطبي يتكون من ذرتين هيدروجين (أقطاب موجبة) وذرة أكسجين واحدة (قطب سالب) متصلة بواسطة
روابط تساهمية. ينجذب القطب الموجب للجزيء إلى القطب السالب للجزيء المجاور ، مكونًا روابط هيدروجينية.يتم توزيع هذا النوع من التفاعل داخل السائل في جميع الاتجاهات. على السطح ، تتجه القوى نحو الأسفل والجانبين ، لأنه فوقها لا توجد جزيئات ماء. هذا يجعل جزيئات السطح أكثر تماسكًا ويخلق فيلمًا مرنًا.
تُعطى وحدة التوتر السطحي من خلال الحاصل بين وحدة القوة ووحدة الطول ، وأكثرها اعتمادًا هي داين / سم (داين / سم) ونيوتن / متر (نيوتن / متر).
للماء توتر سطحي مرتفع قيمته 72.75 داين / سم. ومع ذلك ، فإن الزئبق ، وهو معدن سائل ، له توتر سطحي أكبر بحوالي 7 مرات من الماء ، 475 داين / سم.
اريد معرفة المزيد؟ لذا تحقق من النصوص التالية:
- خصائص المياه
- الجزيئات القطبية والقطبية
- روابط كيميائية
ظاهرة ناتجة عن التوتر السطحي
التوتر السطحي مسؤول عن بعض الظواهر التي نلاحظها في الحياة اليومية. أهمها:
الحيوانات التي تمشي على الماء
يمكن للحشرات والعناكب والحيوانات الأخرى المشي أو الراحة على ماء لأنه يوجد على أطراف الكفوف شعيرات مغطاة بمادة دهنية ، وبالتالي لا يمكنها اختراق جزيئات الماء الملتصقة على السطح.
تكوين قطرات الماء
قطرات الماء كروية بسبب الانكماش في الجزيئات من السطح بسبب التوتر السطحي. تحدث الكرة لأن هذا هو الشكل الهندسي الذي توجد فيه أصغر علاقة بين مساحة السطح والحجم. لذلك ، يحافظ الشكل الكروي على أقل عدد من جزيئات الماء ملامسة للهواء.
تمارين التوتر السطحي للماء
1. الفاعل بالسطح هو مادة تعمل على تغيير مادة أخرى:
أ) الأسمولية.
ب) التوتر السطحي.
ج) الكهربائي.
د) اللزوجة.
هـ) الضغط الاسموزي.
البديل الصحيح: ب) التوتر السطحي.
من الخطأ. ترتبط الأسمولية بكمية الجسيمات المذابة الموجودة في حجم معين من المذيب.
ب) صحيح. كل من المنظفات والصابون تقلل من التوتر السطحي للماء ويتم تسميتها بشكل عام السطحي ، لأن جزيئات هذه المواد توضع بين جزيئات الماء وتقلل من التوتر سطحي.
ج) خطأ. الرحلان الكهربائي هو تقنية لفصل الجزيئات وفقًا لشحناتها.
د) خطأ. اللزوجة هي خاصية فيزيائية تحدد مقاومة السائل للتدفق.
هـ) خطأ. الضغط التناضحي هو خاصية توافقية تتوافق مع الضغط الذي يجب أن يمارس على النظام لمنع حدوث التناضح بشكل تلقائي.
تعرف على المزيد حول المشكلات التي تم تناولها في هذه المشكلة:
- خصائص المسألة
- الخواص التجميعية
- الضغط الاسموزي
2. يعتمد التوتر السطحي للسوائل بشكل مباشر على عمليات التفاعل بين الجزيئات ، مثل الرابطة الهيدروجينية ، على سبيل المثال. أي من المواد التالية يحتوي على أعلى توتر سطحي؟
أ) البنزين
ب) الأوكتان
ج) الكحول الإيثيلي
د) رابع كلوريد الكربون
ه) حمض الإيثانويك
البديل الصحيح: هـ) حمض الإيثانويك.
من الخطأ. البنزين عبارة عن هيدروكربون ، وهو جزيء غير قطبي ، ولا يصنع روابط هيدروجينية.
ب) خطأ. الأوكتان هو هيدروكربون ، وبالتالي فهو جزيء غير قطبي لا يصنع روابط هيدروجينية.
ج) خطأ. الكحول الإيثيلي مركب قطبي قليلاً يمكن أن يشكل روابط هيدروجينية ، لكن التفاعل بين الجزيئات محدود.
د) خطأ. رباعي كلوريد الكربون مركب عضوي غير قطبي ، وبالتالي لا يصنع روابط هيدروجينية.
ه) صحيح. يمكن للمجموعة الوظيفية لحمض الكربوكسيل (-COOH) تكوين روابط هيدروجينية مع الأكسجين أو الهيدروكسيل.
تعرف على المزيد حول المشكلات التي تم تناولها في هذه المشكلة:
- قطبية الجزيئات
- وظائف عضوية
- الهيدروكربونات
تجربة التوتر السطحي
شاهد الفيديو أدناه بتجربة توضح التوتر السطحي للماء.
