Не защото са по-леки или по-малко плътни от водата, отговорът е... повърхностно напрежение!
Това е, което причинява образуването на мехурчета, това е начинът, по който водата може да пълзи нагоре по стените на капилярна тръба и това е, което позволява на насекоми като водната плъзгачка да се разхождат по повърхността на езерото, без да го счупят.
Повърхностното напрежение е енергията, необходима за увеличаване на повърхността на течността и по този начин това, което кара течността да иска да има възможно най-малка повърхност. С други думи, това е способността на повърхността да устои на външна сила, дължаща се на молекулярните сили, действащи в течността. Тези сили включват водородни връзки (силни междумолекулни взаимодействия) и дисперсионни сили (слаби междумолекулни взаимодействия).
Сред многото други уникални свойства, химичната структура на водата й придава а много по-високо повърхностно напрежение в сравнение с други течности - около 72mN/m. Единствената течност с по-високо повърхностно напрежение е живакът, при 500mN/m. Поради това водата е най-честият пример, използван при демонстриране на повърхностно напрежение, и можем да я видим в действие навсякъде, където отидем.
Водата се състои от два водородни атома и един кислороден атом в тетраедрична структура и тази конфигурация позволява на водните молекули да образуват електростатични връзки - наречени водородни връзки - между съседни молекули.
Повърхностите често се описват като хидрофилни (обичащи водата) или хидрофобни (мразещи водата) и това се определя от способността на повърхността да се свързва с водни молекули, а не водата просто да се свързва със себе си. Тази способност за повърхностно свързване често се определя от молекулната полярност и дали има места за възникване на водородни връзки. В химията „подобното привлича подобно“, така че полярна молекула като водата ще бъде по-привлечена от полярна повърхност, отколкото повърхност без нетен заряд.
Когато погледнете водата, която се стича от листата на лотосов цвят, ще видите, че листата наистина не се намокрят. Водата просто изтича без следа. Ефектът на лотоса е специален случай на суперхидрофобност и това се дължи на два фактора.
Първо, листата на лотоса са покрити с кожички, които отделят восъчно вещество по повърхността на листата. Восъците и маслата са хидрофобни и така водните капчици ще полепнат по-лесно към други капчици вода, отколкото към повърхността на листата.
Второ, повърхността на листа от лотос може да изглежда достатъчно гладка, но всъщност е изключително грапава на микроскопично ниво. Покрит е с много малки точки от повърхността на листата, образувайки фрактални йерархии на повърхността и празнини, в които може да се улови въздух. Това увеличава съпротивлението между водната капка и повърхността на листата, което кара водата просто да се търкаля.
Енергията на повърхността може да бъде намалена, за да се счупи по-лесно. Това се постига с помощта на повърхностноактивни вещества, съкращение от сърфиратеасо действиеАйв ageНТС.
Повърхностноактивните вещества са молекули с хидрофилна глава и хидрофобна опашка. Молекулите могат да се подредят по повърхността на вода и друга течност (като масло или въздух) и това намалява енергията по повърхността.
Можете да визуализирате това като допълнителен слой, който покрива водните молекули и ги отделя от повърхността и една от друга. Това разпръсква водните молекули на тънко и причинява образуването на мехурчета.
В перилните препарати тези малки мехурчета могат след това да попаднат в канали и пори, за да почистят мръсотията и бактериите. В емулсиите мехурчетата могат да бъдат разпръснати в друга течност, като водни частици, суспендирани в масло, за да се получи маргарин. Емулгиращите повърхностно активни вещества са в състояние да променят консистенцията на двете фази в нещо хомогенно и да гарантират, че е много по-трудно да се разделят.
Искате ли да знаете повече за странните химични свойства? Вие сте на правилното място. Ние сме тук, за да ви помогнем с всички ваши проблеми с химическите свойства, включително безопасност и съхранение, управление на SDS, топлинно картографиране, оценка на риска и всичко между тях. Свържете се с нас днес на sa***@ch********.net.
Източници:
