Det er ikke fordi de er lettere eller mindre tette enn vann, svaret er... overflatespenning!
Det er det som får bobler til å dannes, det er hvordan vann kan krype opp på sidene av et kapillærrør, og det er det som lar insekter som vannstrideren gå langs overflaten av en dam uten å bryte den.
Overflatespenning er energien som kreves for å øke overflaten til en væske, og dermed det som gjør at en væske ønsker å ha så liten overflate som mulig. Med andre ord, det er en overflates evne til å motstå ytre kraft på grunn av de molekylære kreftene som virker i væsken. Disse kreftene inkluderer hydrogenbinding (sterke intermolekylære interaksjoner) og dispersjonskrefter (svake intermolekylære interaksjoner).
Blant de mange andre unike egenskapene, gir den kjemiske strukturen til vannet det en mye høyere overflatespenning enn andre væsker—ca. 72mN/m. Den eneste væsken med høyere overflatespenning er kvikksølv, ved 500mN/m. På grunn av dette er vann det vanligste eksemplet som brukes når vi demonstrerer overflatespenning, og vi kan se det i aksjon overalt hvor vi går.
Vann består av to hydrogenatomer og ett oksygenatom i en tetraedrisk struktur, og denne konfigurasjonen gjør at vannmolekyler kan danne elektrostatiske bindinger - kalt hydrogenbindinger - mellom nabomolekyler.
Overflater beskrives ofte som enten hydrofile (vannelskende) eller hydrofobe (vannhatende), og dette bestemmes av overflatens evne til å binde seg til vannmolekyler i stedet for at vannet bare binder seg til seg selv. Denne overflatebindingsevnen bestemmes ofte av molekylær polaritet, og om det er steder for hydrogenbinding å finne sted. I kjemi, "like tiltrekker like", så et polart molekyl som vann vil bli mer tiltrukket av en polar overflate enn en overflate uten netto ladning.
Når du ser på vann som renner av bladene til en lotusblomst, vil du se at bladet egentlig ikke blir vått. Vannet renner rett av uten spor. Lotuseffekten er et spesielt tilfelle av superhydrofobicitet, og dette er forårsaket av to faktorer.
For det første er lotusblader dekket av neglebånd som skiller ut en voksaktig substans over bladoverflaten. Voks og oljer er hydrofobe og derfor vil vanndråper feste seg lettere til andre vanndråper enn til bladoverflaten.
For det andre kan overflaten til et lotusblad se jevn nok ut, men den er faktisk ekstremt grov på et mikroskopisk nivå. Den er dekket av mange bittesmå punkter på bladoverflaten, og danner fraktale hierarkier av overflaten og hull der luft kan fanges. Dette øker motstanden mellom vanndråpen og bladoverflaten, og får vannet til å rulle av.
Energien til en overflate kan senkes for å la den gå i stykker lettere. Dette oppnås ved bruk av overflateaktive stoffer, forkortelse for surfess handleive agents.
Surfaktanter er molekyler med et hydrofilt hode og en hydrofob hale. Molekylene kan justere seg langs en grenseflate av vann og en annen væske (som olje eller luft), og dette senker energien langs overflaten.
Du kan visualisere dette som et ekstra lag som dekker vannmolekylene og skiller dem fra grensesnittet og fra hverandre. Dette sprer vannmolekyler tynt ut og får bobler til å dannes.
I vaskemidler kan disse små boblene komme inn i spor og porer for å rense bort smuss og bakterier. I emulsjoner kan boblene spres gjennom en annen væske, for eksempel vannpartikler suspendert i olje for å lage margarin. Emulgerende overflateaktive stoffer er i stand til å endre konsistensen til de to fasene til noe homogent og sikre at det er mye vanskeligere for dem å skille.
Vil du vite mer om rare kjemiske egenskaper? Du er på rett sted. Vi er her for å hjelpe deg med alle dine kjemiske eiendomsproblemer, inkludert sikkerhet og lagring, SDS-håndtering, varmekartlegging, risikovurdering og alt i mellom. Kontakt oss i dag på sa***@ch*******.net.
kilder:
