Nie dlatego, że są lżejsze lub mniej gęste niż woda, odpowiedź brzmi… napięcie powierzchniowe!
To właśnie powoduje tworzenie się bąbelków, sposób, w jaki woda może pełzać po bokach rurki kapilarnej, i to pozwala owadom, takim jak nartnik wodny, chodzić po powierzchni stawu bez jej rozbijania.
Napięcie powierzchniowe to energia potrzebna do zwiększenia powierzchni cieczy, a tym samym do tego, co powoduje, że ciecz chce mieć jak najmniejszą powierzchnię. Innymi słowy, jest to zdolność powierzchni do przeciwstawiania się siłom zewnętrznym wynikającym z sił molekularnych działających w cieczy. Siły te obejmują wiązania wodorowe (silne oddziaływania międzycząsteczkowe) i siły dyspersji (słabe oddziaływania międzycząsteczkowe).
Wśród wielu innych unikalnych właściwości, struktura chemiczna wody nadaje jej m.in dużo wyższe napięcie powierzchniowe niż inne ciecze – około 72mN/m. Jedyną cieczą o wyższym napięciu powierzchniowym jest rtęć, przy 500 mN/m. Z tego powodu woda jest najczęstszym przykładem używanym do demonstrowania napięcia powierzchniowego i wszędzie możemy zobaczyć to w akcji.
Woda składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu w strukturze czworościennej, a ta konfiguracja umożliwia cząsteczkom wody tworzenie wiązań elektrostatycznych — zwanych wiązaniami wodorowymi — między sąsiednimi cząsteczkami.
Powierzchnie są często opisywane jako hydrofilowe (lubiące wodę) lub hydrofobowe (nienawidzące wody), a to zależy od zdolności powierzchni do wiązania się z cząsteczkami wody, a nie od wody po prostu wiążącej się ze sobą. Ta zdolność wiązania powierzchniowego jest często określana przez polarność cząsteczkową i to, czy istnieją miejsca, w których mogą zachodzić wiązania wodorowe. W chemii „podobne przyciąga podobne”, więc polarna cząsteczka, taka jak woda, będzie bardziej przyciągana do powierzchni polarnej niż do powierzchni bez ładunku wypadkowego.
Kiedy spojrzysz na wodę spływającą z liści kwiatu lotosu, zobaczysz, że liść tak naprawdę nie jest mokry. Woda po prostu spływa bez śladu. Efekt lotosu jest szczególnym przypadkiem superhydrofobowości i jest spowodowany dwoma czynnikami.
Po pierwsze, liście lotosu są pokryte skórkami, które wydzielają woskowatą substancję na całej powierzchni liścia. Woski i oleje są hydrofobowe, więc kropelki wody łatwiej przylegają do innych kropelek wody niż do powierzchni liścia.
Po drugie, powierzchnia liścia lotosu może wyglądać na wystarczająco gładką, ale w rzeczywistości jest bardzo szorstka na poziomie mikroskopowym. Jest pokryty wieloma drobnymi punktami na powierzchni liścia, tworząc fraktalne hierarchie powierzchni i szczeliny, w których może być uwięzione powietrze. Zwiększa to opór między kroplą wody a powierzchnią liścia, powodując, że woda po prostu spływa.
Energię powierzchni można obniżyć, aby łatwiej ją złamać. Osiąga się to za pomocą środków powierzchniowo czynnych, skrót od surfowaćas działaćive ageNTS.
Surfaktanty to cząsteczki z hydrofilową głową i hydrofobowym ogonem. Cząsteczki mogą ustawiać się wzdłuż granicy faz wody i innego płynu (takiego jak olej lub powietrze), co obniża energię wzdłuż powierzchni.
Możesz to zwizualizować jako dodatkową warstwę pokrywającą cząsteczki wody i oddzielającą je od interfejsu i od siebie nawzajem. To rozprowadza cząsteczki wody cienko i powoduje tworzenie się bąbelków.
W detergentach te małe bąbelki mogą następnie dostać się do rowków i porów, aby usunąć brud i bakterie. W emulsjach bąbelki mogą być rozproszone w innym płynie, takim jak cząsteczki wody zawieszone w oleju w celu wytworzenia margaryny. Emulgujące środki powierzchniowo czynne są w stanie zmienić konsystencję dwóch faz na coś jednorodnego i sprawić, że znacznie trudniej będzie je rozdzielić.
Chcesz dowiedzieć się więcej o dziwnych właściwościach chemicznych? Jesteś we właściwym miejscu. Jesteśmy tutaj, aby pomóc Ci we wszystkich problemach związanych z właściwościami chemicznymi, w tym z bezpieczeństwem i przechowywaniem, zarządzaniem kartami charakterystyki, mapowaniem ciepła, oceną ryzyka i wszystkim pomiędzy. Skontaktuj się z nami już dziś sa***@ch**********.net.
Źródła:
