Introducere în chimie (Română)

Termeni

• tensiune Forță transmisă printr-o frânghie, șir, cablu sau un obiect similar (utilizat cu prepoziții pe, în sau pentru a transmite că aceeași magnitudine a forței se aplică obiectelor atașat la ambele capete).
• energie O cantitate care denotă capacitatea unui sistem de a lucra. Are dimensiuni de masă × distanță² / timp², cum ar fi 1 kg m 2 / sec2 = 1 Joule (J).
• curbură Gradul în care o formă îndoită este curbată.

Lichidele sunt fluide

Lichide și solidele împărtășesc un atribut comun: o limită de fază clară și discernibilă care conferă probei o formă simplă, dar definită. Lichidele și solidele împărtășesc și altceva: majoritatea unităților lor moleculare se află într-o oarecare măsură în contact relativ strâns. Cu toate acestea, lichidele, ca și gazele, sunt fluide, ceea ce înseamnă că unitățile lor moleculare se pot mișca mai mult sau mai puțin independent unul de celălalt. În timp ce volumul unui gaz depinde în totalitate de presiune, volumul unui lichid este în mare măsură independent de presiunea atmosferică. Prin urmare, gazele sunt compresibile, în timp ce lichidele aproape nu sunt.

Forțele coezive duc la tensiunea superficială

Moleculele dintr-o probă de lichid care se regăsesc complet în volumul interior sunt înconjurate de alte molecule și interacționează cu ele pe baza forțelor intermoleculare atractive care sunt prezente pentru moleculele de acest tip. Cu toate acestea, moleculele de la interfața cu un alt mediu (de obicei aerul) nu au alte molecule asemănătoare pe toate părțile lor (și anume, deasupra lor), astfel încât acestea aderă mai puternic la moleculele de la suprafață și imediat sub ele. Rezultatul este o peliculă de suprafață care face mai dificilă trecerea unui obiect prin suprafață decât deplasarea acestuia odată scufundat în proba de lichid. Prin urmare, forțele de coeziune au ca rezultat fenomenul tensiunii superficiale.

Ecuația Young-Laplace

Tensiunea superficială este responsabilă pentru forma unei picături de lichid. Deși se deformează ușor, picăturile de apă tind să fie trase într-o formă sferică de forțele de coeziune ale stratului de suprafață. În absența altor forțe, inclusiv a gravitației, picăturile de practic toate lichidele ar fi perfect sferice. Dacă nicio forță nu acționează normal (perpendicular) pe o suprafață tensionată, suprafața trebuie să rămână plană. Dar dacă presiunea pe o parte a suprafeței diferă de presiunea de cealaltă parte, diferența de presiune de câte ori suprafața are ca rezultat o forță normală forțele ionice de a anula această forță din cauza presiunii, suprafața trebuie să fie curbată. Când toate forțele sunt echilibrate, curbura suprafeței este o măsură bună a tensiunii superficiale, care este descrisă prin ecuația Young-Laplace:

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

Această ecuație descrie forma și curbura bulelor și bălților de apă, „amprentele” apei- insecte care merg și fenomenul unui ac care plutește pe suprafața apei. Chiar dacă acul este mai dens decât apa, acesta plutește deoarece tensiunea superficială este o tendință contractivă a suprafeței unui lichid care îi permite să reziste unei forțe externe. proprietatea este cauzată de coeziunea moleculelor similare și este responsabilă pentru multe dintre comportamentele lichidelor.

Energia potențială a moleculelor într-un lichid

În imaginarul formei unui picătură de lichid sau curbura suprafeței unui lichid, trebuie avut în vedere faptul că moleculele de la suprafață se află la un nivel diferit de energie potențială decât sunt cele din interior.Adică, există o diferență de energie între interior și suprafață: pentru a muta o moleculă de la interior la suprafață necesită energie. Lichidele (de exemplu, sub forma unei picături) sunt modelate într-un mod care minimizează energia la suprafață. Din nou, deoarece energia de la suprafață se datorează în mare parte forțelor de atracție intermoleculare dintre particulele de pe suprafață și cele din interior, tensiunea superficială este un indicator al întinderii acelor forțe. Diferite lichide și soluții au tensiuni de suprafață diferite.

Tensiunile de suprafață ale câtorva lichide și soluții comune sunt după cum urmează, în dyne / cm (rețineți tensiunea superficială deosebit de mare a apei):

• apă, H (OH): 72,7
• benzen, C6H6: 40,0
• glicerină, C3H2 (OH) 3: 63,0
• soluție zaharoză (85% în apă): 76,4

Unități de tensiune superficială

Tensiunea superficială este exprimată în unități de forță pe unitate de lungime sau de energie pe unitate de suprafață (de exemplu , N / m sau J / m2). Cele două sunt echivalente, dar atunci când se referă la energia pe unitate de suprafață, oamenii folosesc termenul „energie de suprafață”, care este un termen mai general în sensul că se aplică atât solidelor, cât și lichidelor.