Introdução à química (Português)

Termos

• tensionForce transmitida através de uma corda, corda, cabo ou objeto semelhante (usado com preposições em, em ou de para transmitir que a mesma magnitude de força se aplica a objetos ligado a ambas as extremidades).
• energiaUma quantidade que denota a capacidade de um sistema de fazer trabalho. Tem dimensões de massa × distância² / tempo², como 1 kg m 2 / seg2 = 1 Joule (J).
• curvaturaO grau em que uma forma dobrada é curva.

Líquidos são fluidos

Líquidos e sólidos compartilham um atributo comum: um limite de fase claro e discernível que dá à amostra uma forma simples, mas definida. Líquidos e sólidos compartilham também algo mais: a maioria de suas unidades moleculares estão, até certo ponto, em contato relativamente próximo. No entanto, líquidos, como gases, são fluidos, o que significa que suas unidades moleculares podem se mover mais ou menos independentemente umas das outras. Enquanto o volume de um gás depende inteiramente da pressão, o volume de um líquido é amplamente independente da pressão atmosférica. Portanto, os gases são compressíveis, ao passo que os líquidos quase não o são.

Forças coesivas resultam na tensão superficial

As moléculas em uma amostra de um líquido que se encontram totalmente no volume interior são circundadas por outras moléculas e interagir com elas com base nas forças intermoleculares de atração que estão presentes para as moléculas desse tipo. No entanto, as moléculas na interface com outro meio (geralmente o ar) não têm outras moléculas semelhantes em todos os seus lados (ou seja, em cima delas), portanto, aderem mais fortemente às moléculas na superfície e imediatamente abaixo delas. O resultado é uma película superficial que torna mais difícil para um objeto perfurar a superfície do que mover-se depois de submerso na amostra de líquido. Portanto, as forças coesivas resultam no fenômeno da tensão superficial.

A Equação de Young-Laplace

A tensão superficial é responsável pelo formato de uma gota de líquido. Embora facilmente deformadas, as gotas de água tendem a ser puxadas para uma forma esférica pelas forças coesivas da camada superficial . Na ausência de outras forças, incluindo a gravidade, as gotas de quase todos os líquidos seriam perfeitamente esféricas. Se nenhuma força atuar normalmente (perpendicular) a uma superfície tensionada, a superfície deve permanecer plana. Mas se a pressão em um lado da superfície difere da pressão do outro lado, a diferença de pressão vezes a área da superfície resulta em uma força normal. forças iônicas para cancelar esta força devido à pressão, a superfície deve ser curva. Quando todas as forças estão equilibradas, a curvatura da superfície é uma boa medida da tensão superficial, que é descrita pela equação de Young-Laplace:

\ Delta P = \ gamma \ left (\ frac { 1} {R_ {1}} + \ frac {1} {R_ {2}} \ right)

Esta equação descreve a forma e a curvatura das bolhas e poças dágua, as “pegadas” da água insetos ambulantes e o fenômeno de uma agulha flutuando na superfície da água. Embora a agulha seja mais densa que a água, ela flutua porque a tensão superficial é uma tendência de contração da superfície de um líquido que lhe permite resistir a uma força externa. propriedade é causada pela coesão de moléculas semelhantes e é responsável por muitos dos comportamentos dos líquidos.

Energia potencial das moléculas em um líquido

Ao imaginar a forma de um gota de líquido ou a curvatura da superfície de um líquido, deve-se ter em mente que as moléculas na superfície estão em um nível de energia potencial diferente do que as do interior.Ou seja, existe uma diferença de energia entre o interior e a superfície: para mover uma molécula do interior para a superfície é necessária energia. Os líquidos (por exemplo, na forma de uma gota) são moldados de forma a minimizar a energia na superfície. Novamente, uma vez que a energia na superfície é devida em grande parte às forças de atração intermoleculares entre as partículas na superfície e aquelas no interior, a tensão superficial é um indicador da extensão dessas forças. Diferentes líquidos e soluções têm diferentes tensões superficiais.

As tensões superficiais de alguns líquidos e soluções comuns são as seguintes, em dina / cm (observe a tensão superficial particularmente alta da água):

• água, H (OH): 72,7
• benzeno, C6H6: 40,0
• glicerina, C3H2 (OH) 3: 63,0
• solução de sacarose (85% na água): 76,4

Unidades de tensão superficial

A tensão superficial é expressa em unidades de força por unidade de comprimento ou de energia por unidade de área (por exemplo , N / m ou J / m2). Os dois são equivalentes, mas quando se referem à energia por unidade de área, as pessoas usam o termo “energia de superfície”, que é um termo mais geral no sentido de que se aplica tanto a sólidos quanto a líquidos.