물보다 가볍거나 밀도가 낮아서가 아니라... 표면장력이 답입니다!
그것은 거품을 형성하는 원인이고, 물이 모세관의 측면을 기어 올라갈 수 있는 방법이며, 스트라이더와 같은 곤충이 연못의 표면을 부수지 않고 걸을 수 있게 하는 것입니다.
표면 장력은 액체의 표면적을 증가시키는 데 필요한 에너지이므로 액체가 가능한 한 작은 표면적을 갖고 싶어하는 원인입니다. 다시 말해, 액체 내에서 작용하는 분자력으로 인한 외력에 저항하는 표면의 능력입니다. 이러한 힘에는 수소 결합(강한 분자간 상호 작용)과 분산력(약한 분자간 상호 작용)이 포함됩니다.
다른 많은 고유한 특성 중에서 물의 화학 구조는 많은 다른 액체보다 높은 표면 장력(약 72mN/m). 표면 장력이 더 높은 유일한 액체는 500mN/m의 수은입니다. 이 때문에 물은 표면 장력을 나타낼 때 가장 많이 사용되는 예이며 우리는 어디를 가든지 물이 작동하는 것을 볼 수 있습니다.
물은 XNUMX면체 구조에서 XNUMX개의 수소 원자와 XNUMX개의 산소 원자로 구성되며, 이러한 구성으로 인해 물 분자는 이웃 분자 사이에 정전기 결합(수소 결합이라고 함)을 형성할 수 있습니다.
표면은 종종 친수성(물을 좋아함) 또는 소수성(물을 싫어함)으로 설명되며, 이는 물이 단순히 자체에 결합하는 것이 아니라 물 분자와 결합하는 표면의 능력에 의해 결정됩니다. 이 표면 결합 능력은 종종 분자 극성과 수소 결합이 일어나는 부위가 있는지 여부에 의해 결정됩니다. 화학에서 'like는 like를 끌어당긴다'. 따라서 물과 같은 극성 분자는 순전하가 없는 표면보다 극성 표면에 더 끌립니다.
연꽃 잎사귀에서 흐르는 물을 보면 잎사귀가 실제로 젖지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 물은 흔적도 없이 그냥 흘러내린다. 연꽃 효과는 초소수성의 특수한 경우이며 이는 두 가지 요인에 의해 발생합니다.
첫째, 연꽃 잎은 잎 표면 전체에 왁스 같은 물질을 분비하는 큐티클로 덮여 있습니다. 왁스와 오일은 소수성이므로 물방울은 잎 표면보다 다른 물방울에 더 쉽게 부착됩니다.
둘째, 연잎의 표면은 매끄럽게 보일 수 있지만 실제로는 미시적으로는 매우 거칠다. 그것은 잎 표면의 많은 작은 점으로 덮여있어 표면의 프랙탈 계층 구조와 공기가 갇힐 수있는 틈을 형성합니다. 이것은 물방울과 잎 표면 사이의 저항을 증가시켜 물이 단순히 굴러 떨어지게 합니다.
표면의 에너지를 낮추면 더 쉽게 부서질 수 있습니다. 이것은 계면 활성제를 사용하여 달성됩니다. 서핑에이스 행동필자 age국세청.
계면 활성제는 친수성 머리와 소수성 꼬리를 가진 분자입니다. 분자는 물과 다른 유체(예: 기름 또는 공기)의 경계면을 따라 정렬될 수 있으며 이는 표면을 따라 에너지를 낮춥니다.
이것을 물 분자를 코팅하고 계면과 서로 분리하는 추가 층처럼 시각화할 수 있습니다. 이것은 물 분자를 얇게 퍼지게 하고 기포를 형성하게 합니다.
세제에서 이 작은 기포는 홈과 모공으로 들어가 먼지와 박테리아를 제거할 수 있습니다. 에멀젼에서 기포는 마가린을 만들기 위해 기름에 현탁된 물 입자와 같은 다른 유체 전체에 분산될 수 있습니다. 유화 계면활성제는 두 상의 일관성을 균질한 것으로 변화시킬 수 있고 분리하기가 훨씬 더 어렵도록 할 수 있습니다.
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