Oberflächenspannung ist ein Phänomen, das auf der Oberfläche von Flüssigkeiten, wie z. B. Wasser, auftritt und einen dünnen Film bildet.
Wenn Wasser in flüssigem Zustand einen Behälter einnimmt, können wir die Trennung zwischen der Flüssigkeit und der Umgebung wahrnehmen. Dies liegt daran, dass sich die Wechselwirkung zwischen Wassermolekülen an der Oberfläche von den Wechselwirkungen innerhalb der Flüssigkeit unterscheidet.
An der Oberfläche interagiert ein Wassermolekül mit Molekülen an den Seiten und darunter. Im Inneren ist ein Molekül von anderen Molekülen umgeben und es gibt eine Wechselwirkung in alle Richtungen durch Wasserstoffbrücken.
Aufgrund dieser Eigenschaft beobachten wir das Phänomen der Tröpfchenbildung. Aus diesem Grund ist es auch für Insekten möglich, auf dem Wasser zu laufen.
Was ist Oberflächenspannung?
Es ist die Bildung eines dünnen Films unter einer Flüssigkeit aufgrund der Ungleichheit der Anziehung zwischen den Molekülen, aus denen sie besteht. Dieses Phänomen tritt stärker bei Flüssigkeiten auf, die intermolekularen Kräfte intensiv, wie Wasser.
Wechselwirkungen zwischen Spezies in einer Flüssigkeit werden als Kohäsionskräfte bezeichnet. Während Moleküle im Inneren einer Flüssigkeit von benachbarten Molekülen in alle Richtungen angezogen werden, interagieren Moleküle an der Oberfläche mit darunter und neben ihnen liegenden Molekülen.
Sehen Sie, wie die Oberflächenspannung in Wasser entsteht.
Das Wasser (H2O) ist ein polares Molekül, das aus 2 Wasserstoffatomen (Pluspol) und einem Sauerstoffatom (Minuspol) besteht, verbunden durch kovalente Bindungen. Der Pluspol eines Moleküls wird vom Minuspol des Nachbarmoleküls angezogen und bildet Wasserstoffbrücken.
Diese Art der Wechselwirkung innerhalb der Flüssigkeit verteilt sich in alle Richtungen. An der Oberfläche sind die Kräfte nach unten und seitwärts gerichtet, da sich darüber keine Wassermoleküle befinden. Dadurch werden die Oberflächenmoleküle fester und es entsteht ein elastischer Film.
Die Einheit der Oberflächenspannung ist der Quotient aus Kraft- und Längeneinheit, wobei Dyn/Zentimeter (Dyne/cm) und Newton/Meter (N/m) am häufigsten verwendet werden.
Wasser hat eine hohe Oberflächenspannung, deren Wert 72,75 dyn/cm beträgt. Quecksilber, ein flüssiges Metall, hat jedoch eine ungefähr 7-mal höhere Oberflächenspannung als Wasser, 475 dyn/cm.
Möchten Sie mehr wissen? Also schau dir die folgenden Texte an:
- Wassereigenschaften
- Polare und apolare Moleküle
- Chemische Bindungen
Phänomene durch Oberflächenspannung
Die Oberflächenspannung ist für einige Phänomene verantwortlich, die wir im täglichen Leben beobachten. Die wichtigsten sind:
Tiere, die auf dem Wasser laufen
Insekten, Spinnen und andere Tiere können auf dem laufen oder sich ausruhen Wasser denn an den Extremitäten seiner Pfoten befinden sich Haare, die mit einer fettigen Substanz überzogen sind und daher nicht zwischen die an der Oberfläche verbundenen Wassermoleküle eindringen können.
Bildung von Wassertröpfchen
Die Wassertröpfchen sind aufgrund der Kontraktion in der Moleküle der Oberfläche durch Oberflächenspannung. Die Kugel entsteht, weil dies die geometrische Form ist, bei der die kleinste Beziehung zwischen Oberfläche und Volumen besteht. Daher hält die Kugelform die wenigsten Wassermoleküle in Kontakt mit der Luft.
Übungen zur Oberflächenspannung von Wasser
1. Ein Tensid ist ein Stoff, der auf einen anderen einwirkt, um Folgendes zu verändern:
a) Osmolarität.
b) Oberflächenspannung.
c) Elektrophorese.
d) Viskosität.
e) Osmotischer Druck.
Richtige Alternative: b) Oberflächenspannung.
eine falsche. Die Osmolarität bezieht sich auf die Menge an gelösten Partikeln, die in einem bestimmten Lösungsmittelvolumen enthalten sind.
b) RICHTIG. Sowohl Waschmittel als auch Seifen senken die Oberflächenspannung von Wasser und werden allgemein als. bezeichnet Tenside, weil die Moleküle dieser Stoffe zwischen die Wassermoleküle gelegt werden und die Spannung reduzieren oberflächlich.
c) FALSCH. Elektrophorese ist eine Technik zur Trennung von Molekülen nach ihrer Ladung.
d) FALSCH. Die Viskosität ist eine physikalische Eigenschaft, die den Fließwiderstand einer Flüssigkeit bestimmt.
e) FALSCH. Der osmotische Druck ist eine kolligative Eigenschaft, die dem Druck entspricht, der auf ein System ausgeübt werden muss, um ein spontanes Auftreten einer Osmose zu verhindern.
Erfahren Sie mehr über die in dieser Ausgabe behandelten Probleme:
- Materie-Eigenschaften
- Kolligative Eigenschaften
- Osmotischer Druck
2. Die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten hängt direkt von Interaktionsprozessen zwischen Molekülen ab, wie beispielsweise Wasserstoffbrückenbindungen. Welche der folgenden Substanzen hat die höchste Oberflächenspannung?
a) Benzol
b) Oktan
c) Ethylalkohol
d) Tetrachlorkohlenstoff
e) Essigsäure
Richtige Alternative: e) Essigsäure.
eine falsche. Benzol ist ein Kohlenwasserstoff, ein unpolares Molekül, und geht keine Wasserstoffbrückenbindungen ein.
b) FALSCH. Octan ist ein Kohlenwasserstoff und daher ein unpolares Molekül, das keine Wasserstoffbrückenbindungen eingeht.
c) FALSCH. Ethylalkohol ist eine leicht polare Verbindung, die Wasserstoffbrückenbindungen bilden kann, aber die Wechselwirkung zwischen den Molekülen ist begrenzt.
d) FALSCH. Tetrachlorkohlenstoff ist eine unpolare organische Verbindung und geht daher keine Wasserstoffbrückenbindungen ein.
e) RICHTIG. Die funktionelle Carbonsäuregruppe (-COOH) kann entweder mit dem Sauerstoff oder dem Hydroxylwasserstoff Wasserstoffbrückenbindungen eingehen.
Erfahren Sie mehr über die in dieser Ausgabe behandelten Probleme:
- Polarität von Molekülen
- Organische Funktionen
- Kohlenwasserstoffe
Oberflächenspannungsexperiment
Sehen Sie sich das Video unten mit einem Experiment an, das die Oberflächenspannung von Wasser demonstriert.
