Поверхностное натяжение

Каждая молекула внутри жидкости притягивает к себе все окружающие молекулы и одновременно сама притягивается во все стороны окружающими её молекулами. Равнодействующая сил притяжения равна нулю.

На молекулы поверхностного слоя действуют силы притяжения только со стороны молекул нижней полусферы. Равнодействующая молекулярных сил не равна нулю и направлена вниз.

Таким образом, поверхностные молекулы жидкости всегда находятся под действием силы, стремящейся втянуть их внутрь. Это приводит к тому, что поверхность жидкости стремится сократиться. Неиспользованные силы сцепления молекул поверхностного слоя являются источником избыточной энергии, называемой свободной поверхностной энергией. Свободная энергия единицы поверхности называется поверхностным натяжением σ. Поверхностное натяжение может быть измерено той работой, которую нужно затратить на преодоление сил сцепления между молекулами для создания новой единицы поверхности. Поверхностное натяжение можно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины линии, ограничивающей поверхность жидкости, и направленную в сторону сокращения поверхности.

σ = A / S,

где А - работа создания поверхности S, [σ] = н/м

Поверхностное натяжение для чистых жидкостей зависит от природы жидкости и температуры, а для растворов – от природы растворителя, а также от природы и концентрации растворённого вещества: на примере ртути видно, что у жидких и расплавленных металлов поверхностное натяжение велико. Поверхностное натяжение с ростом температуры уменьшается.

σ = G / S,

G - поверхностная энергия, S – площадь поверхности.

Поверхностное натяжение жидкостей может резко изменяться при растворении в них различных веществ, которые могут или уменьшать или увеличивать поверхностное натяжение данной жидкости.

Вещество, значительно снижающее поверхностное натяжение жидкости называют поверхностно – активным. По отношению к воде ПАВ – это спирты, мыла, белки и другие.

Добавка ПАВ к воде облегчает вспенивание, то есть образование большого количества новых поверхностных плёнок жидкости, что объясняется снижением поверхностного натяжения воды.

Вещества, повышающие поверхностное натяжение жидкости называются поверхностно неактивными.

Поверхностное натяжение воды увеличивается при растворении минеральных кислот, щелочей, некоторых органических солей.

Методы определения поверхностного натяжения: