Není to proto, že by byly lehčí nebo méně husté než voda, odpověď zní... povrchové napětí!
Je to to, co způsobuje tvorbu bublin, to, jak se voda může plazit po stranách kapilární trubice, a to je to, co umožňuje hmyzu, jako je vodní strider, chodit po hladině rybníka, aniž by ji rozbil.
Povrchové napětí je energie potřebná ke zvětšení plochy povrchu kapaliny, a tedy to, co způsobuje, že kapalina chce mít co nejmenší plochu povrchu. Jinými slovy, je to schopnost povrchu odolávat vnější síle v důsledku molekulárních sil působících v kapalině. Tyto síly zahrnují vodíkové vazby (silné mezimolekulární interakce) a disperzní síly (slabé mezimolekulární interakce).
Mezi mnoha dalšími jedinečnými vlastnostmi jí dodává chemická struktura vody hodně vyšší povrchové napětí než u jiných kapalin – asi 72 mN/m. Jedinou kapalinou s vyšším povrchovým napětím je rtuť, při 500 mN/m. Z tohoto důvodu je voda nejběžnějším příkladem používaným při demonstraci povrchového napětí a můžeme ji vidět v akci všude, kam jdeme.
Voda se skládá ze dvou atomů vodíku a jednoho atomu kyslíku v tetraedrické struktuře a tato konfigurace umožňuje molekulám vody vytvářet elektrostatické vazby – tzv. vodíkové vazby – mezi sousedními molekulami.
Povrchy jsou často popisovány jako buď hydrofilní (vodu milující) nebo hydrofobní (vodu nenávidící), a to je určeno schopností povrchu vázat se s molekulami vody spíše než tím, že se voda jednoduše váže sama na sebe. Tato schopnost povrchové vazby je často určena molekulární polaritou a tím, zda existují místa pro vodíkové vazby. V chemii „podobné přitahuje podobné“, takže polární molekula jako voda bude více přitahována k polárnímu povrchu než povrch bez čistého náboje.
Když se podíváte na vodu stékající z listů lotosového květu, uvidíte, že list opravdu nevlhne. Voda teče beze stopy. Lotosový efekt je zvláštním případem superhydrofobicity a je způsoben dvěma faktory.
Za prvé, listy lotosu jsou pokryty kutikuly, které vylučují voskovou látku přes povrch listu. Vosky a oleje jsou hydrofobní, a tak kapičky vody přilnou snadněji k jiným kapičkám vody než k povrchu listu.
Za druhé, povrch lotosového listu může vypadat dostatečně hladký, ale ve skutečnosti je na mikroskopické úrovni extrémně drsný. Je pokryta mnoha drobnými body na povrchu listů, které tvoří fraktální hierarchie povrchu a mezery, ve kterých může být zachycen vzduch. To zvyšuje odpor mezi kapkou vody a povrchem listu, což způsobuje, že voda jednoduše stéká.
Energii povrchu lze snížit, aby se snadněji rozbil. Toho je dosaženo pomocí povrchově aktivních látek, zkratka pro surfováníeso jednative ageNTS.
Povrchově aktivní látky jsou molekuly s hydrofilní hlavou a hydrofobním ocasem. Molekuly se mohou zarovnat podél rozhraní vody a jiné tekutiny (jako je olej nebo vzduch), což snižuje energii podél povrchu.
Můžete si to představit jako další vrstvu, která pokrývá molekuly vody a odděluje je od rozhraní a od sebe navzájem. To rozprostře molekuly vody tence a způsobí tvorbu bublin.
V pracích prostředcích se tyto drobné bublinky mohou dostat do drážek a pórů, aby odstranily nečistoty a bakterie. V emulzích mohou být bublinky rozptýleny v jiné tekutině, jako jsou částice vody suspendované v oleji za účelem výroby margarínu. Emulgační povrchově aktivní látky jsou schopny změnit konzistenci dvou fází na něco homogenního a zajistit, že je mnohem těžší je oddělit.
Chcete se dozvědět více o podivných chemických vlastnostech? Jste na správném místě. Jsme tu, abychom vám pomohli se všemi vašimi problémy s chemickými vlastnostmi, včetně bezpečnosti a skladování, správy SDS, tepelného mapování, hodnocení rizik a všeho mezi tím. Kontaktujte nás ještě dnes sa***@ch********.net.
Zdroje:
