Ytspänning är ett fenomen som uppstår på ytan av vätskor, såsom vatten, som bildar en tunn film.
När vatten i flytande tillstånd upptar en behållare kan vi uppfatta separationen mellan vätskan och miljön. Detta beror på att interaktionen mellan vattenmolekyler på ytan skiljer sig från interaktionerna inuti vätskan.
På ytan samverkar en vattenmolekyl med molekyler på sidorna och under den. Inuti är en molekyl omgiven av andra molekyler och interaktion sker i alla riktningar genom vätebindningar.
Det är på grund av denna egenskap som vi observerar fenomenet droppbildning. På grund av detta är det också möjligt för insekter att gå på vatten.
Vad är ytspänning?
Det är bildandet av en tunn film under en vätska på grund av ojämlikheten i attraktioner mellan molekylerna som utgör den. Detta fenomen förekommer mer markant i vätskor som har intermolekylära krafter intensiv, som vatten.
Interaktioner mellan arter i en vätska kallas sammanhängande krafter. Medan molekyler inuti en vätska lockas till angränsande molekyler i alla riktningar, interagerar molekyler på ytan med molekylerna nedanför och bredvid dem.
Se hur ytspänningen uppstår i vatten.
Vattnet (H.2O) är en polär molekyl bildad av två väteatomer (positiva poler) och en syreatom (negativ pol) förenad av kovalenta bindningar. Den positiva polen i en molekyl lockas till den negativa polen i den angränsande molekylen och bildar vätebindningar.
Denna typ av interaktion i vätskan fördelas i alla riktningar. På ytan riktas krafterna nedåt och åt sidan, för ovanför dem finns inga vattenmolekyler. Detta gör ytmolekylerna mer sammanhängande och skapar en elastisk film.
Ytspänningsenheten ges av kvoten mellan kraftenhet och längdenhet, varvid den mest antagna är dyne / centimeter (dyne / cm) och newton / meter (N / m).
Vatten har en hög ytspänning, vars värde är 72,75 dyne / cm. Kvicksilver, en flytande metall, har dock en ytspänning som är ungefär 7 gånger större än vatten, 475 dyne / cm.
Vill veta mer? Så kolla in följande texter:
- Vattenegenskaper
- Polära och apolära molekyler
- Kemiska bindningar
Fenomen orsakade av ytspänning
Ytspänningen är ansvarig för vissa fenomen vi observerar i vardagen. De viktigaste är:
Djur som går på vatten
Insekter, spindlar och andra djur kan gå eller vila på Vatten för på extremiteterna av tassarna finns hårstrån med en fet substans och därför kan de inte tränga in mellan de vattenmolekyler som är förenade på ytan.
Bildande av vattendroppar
Vattendropparna är sfäriska på grund av sammandragningen i molekyler av ytan orsakad av ytspänning. Sfären uppstår eftersom det är den geometriska formen där det finns den minsta relationen mellan ytarea och volym. Därför håller den sfäriska formen det färsta antalet vattenmolekyler i kontakt med luften.
Övningar på vattens ytspänning
1. Ett ytaktivt ämne är ett ämne som verkar på ett annat för att förändra:
a) Osmolaritet.
b) Ytspänning.
c) Elektrofores.
d) Viskositet.
e) Osmotiskt tryck.
Rätt alternativ: b) Ytspänning.
a) FEL. Osmolaritet är relaterad till mängden lösta partiklar som finns i en given volym lösningsmedel.
b) KORREKT. Både tvättmedel och tvål sänker vattens ytspänning och kallas generellt ytaktiva ämnen, eftersom molekylerna i dessa material placeras mellan vattenmolekylerna och minskar spänningen ytlig.
c) FEL. Elektrofores är en teknik för att separera molekyler enligt deras laddningar.
d) FEL. Viskositet är en fysisk egenskap som bestämmer vätskans motstånd mot flöde.
e) FEL. Osmotiskt tryck är en kolligativ egenskap som motsvarar det tryck som måste utövas på ett system för att förhindra osmos spontant.
Läs mer om de frågor som tas upp i detta nummer:
- Materiella egenskaper
- Kolligativa egenskaper
- Osmotiskt tryck
2. Vätskans ytspänning beror direkt på interaktionsförfaranden mellan molekyler, till exempel vätebindning. Vilka av ämnena nedan har den högsta ytspänningen?
a) bensen
b) oktan
c) etylalkohol
d) koltetraklorid
e) etansyra
Rätt alternativ: e) etansyra.
a) FEL. Bensen är ett kolväte, en icke-polär molekyl och bildar inte vätebindningar.
b) FEL. Oktan är ett kolväte och därför är det en icke-polär molekyl som inte bildar vätebindningar.
c) FEL. Etylalkohol är en något polär förening som kan bilda vätebindningar, men interaktionen mellan molekylerna är begränsad.
d) FEL. Koltetraklorid är en icke-polär organisk förening och bildar därför inte vätebindningar.
e) KORREKT. Den karboxylsyrafunktionella gruppen (-COOH) kan bilda vätebindningar med antingen syre eller hydroxylväte.
Läs mer om de frågor som tas upp i detta nummer:
- Molekylernas polaritet
- Organiska funktioner
- Kolväten
ytspänningsexperiment
Titta på videon nedan med ett experiment som visar vattens ytspänning.
