Napięcie powierzchniowe wody wynosi około 72 mN / mw temperaturze pokojowej, co jest jednym z najwyższych napięć powierzchniowych cieczy. Jest tylko jedna ciecz o wyższym napięciu powierzchniowym, a jest nią rtęć, która jest ciekłym metalem o napięciu powierzchniowym prawie 500 mN / m. Dlaczego napięcie powierzchniowe rtęci jest tak wysokie, będzie również oczywiste po przeczytaniu tego krótkiego wpisu na blogu.
Wysokie napięcie powierzchniowe wody jest spowodowane silnymi oddziaływaniami molekularnymi
Napięcie powierzchniowe powstaje z powodu do spójnych interakcji między cząsteczkami w cieczy. W większości cieczy cząsteczki mają cząsteczki sąsiadujące z każdej strony. Cząsteczki przyciągają się jednakowo we wszystkich kierunkach, powodując siłę zerową. Jednak na granicy faz cząsteczki cieczy mają tylko połowę sąsiednich cząsteczek cieczy w porównaniu do większości cieczy. To sprawia, że cząsteczka silniej wiąże się z cząsteczkami po swoich bokach i wywołuje wewnętrzną siłę netto w kierunku cieczy. Siła ta jest odporna na pękanie powierzchni i nazywana jest napięciem powierzchniowym.
Mając to na uwadze, jasne jest, że wszystkie ciecze będą miały tę samą właściwość, ale dlaczego napięcie powierzchniowe wody jest znacznie wyższe niż np. etanolu.
Aby to zrozumieć, musimy pomyśleć o wiązaniach między cząsteczkami. Jak wyjaśniono, siła kohezji między cząsteczkami powoduje napięcie powierzchniowe. Im silniejsza siła kohezji, tym silniejsze napięcie powierzchniowe. Cząsteczka wody ma dwa atomy wodoru związane z atomem tlenu poprzez wiązanie kowalencyjne. Ze względu na wysoką elektroujemność tlenu będzie miał po swojej stronie dużą część ładunku ujemnego, podczas gdy wodór będzie miał ładunek dodatni. Powoduje to przyciąganie elektrostatyczne między atomem wodoru w jednej cząsteczce a atomem tlenu w innej. Utworzone wiązania nazywane są wiązaniami wodorowymi, które prowadzą do silnych sił kohezji między cząsteczkami wody i wysokiego napięcia powierzchniowego wody.
Jak wspomniano na początku bloga, wyjaśnia to również, dlaczego rtęć ma tak wysokie napięcie powierzchniowe. Ponieważ rtęć jest metalem, wiązania między cząsteczkami są wiązaniami metalowymi, które są znacznie silniejsze niż wiązania wodorowe, co prowadzi do bardzo wysokich sił kohezji i wysokiego napięcia powierzchniowego.
Aby dowiedzieć się więcej o znaczeniu napięcia powierzchniowego poprzez poniższy link
