PAG-IGTING SA IBABAW: SANHI, HALIMBAWA, APLIKASYON AT EKSPERIMENTO - CHEMISTRY - 2025

Ang pag- igting sa ibabaw ay isang pisikal na pag-aari na nagkakaroon ng lahat ng likido at nailalarawan sa pamamagitan ng paglaban sa kanilang mga ibabaw na tutulan ang anumang pagtaas sa lugar nito. Ito ay katulad ng sinasabi na ang nasabing ibabaw ay maghanap ng pinakamaliit na posibleng lugar. Ang kababalaghan na ito ay nakakagambala sa maraming mga konseptong kemikal, tulad ng cohesion, adhesion at intermolecular na puwersa.

Ang pag-igting sa ibabaw ay responsable para sa pagbuo ng mga curvatures ng ibabaw ng likido sa mga tubular vessel (mga nagtapos na mga cylinder, haligi, mga tubo ng pagsubok, atbp.). Maaari itong maging malukot (hubog sa hugis ng isang lambak) o matambok (hubog sa isang simboryo). Maraming mga pisikal na phenomena ang maaaring maipaliwanag sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa mga pagbabago na sumailalim sa pag-igting sa ibabaw ng isang likido.

Ang mga spherical na hugis na kumukuha ng mga patak ng tubig sa mga dahon ay dahil sa bahagi sa kanilang pag-igting sa ibabaw. Pinagmulan: larawan na kinunan ng flickr user tanakawho

Ang isa sa mga hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang pagkahilig ng mga likidong molekula na magpapalaki sa anyo ng mga patak, kapag nagpapahinga sila sa mga ibabaw na nagtataboy sa kanila. Halimbawa, ang mga patak ng tubig na nakikita natin sa tuktok ng mga dahon, ay hindi maaaring basa ito dahil sa waxy, hydrophobic na ibabaw.

Gayunpaman, may darating na oras na ginagampanan ng gravity ang papel nito at ang pagbagsak na tulad ng isang haligi ng tubig. Ang mga katulad na kababalaghan ay nangyayari sa spherical na patak ng mercury kapag nailig mula sa isang thermometer.

Sa kabilang banda, ang pag-igting sa ibabaw ng tubig ay ang pinakamahalaga sa lahat, dahil nag-aambag ito at inayos ang estado ng mga mikroskopikong mga katawan sa may tubig na media, tulad ng mga cell at kanilang mga lipid na lamad. Bilang karagdagan, ang pag-igting na ito ay may pananagutan sa ang katunayan na ang tubig ay mabagal ang pag-evaporate ng mabagal, at ang ilang mga katawan ay mas matindi kaysa sa maaari itong lumutang sa ibabaw nito.

Mga sanhi ng pag-igting sa ibabaw

Ang paliwanag para sa hindi pangkaraniwang bagay ng pag-igting sa ibabaw ay nasa antas ng molekular. Ang mga molekula ng isang likido ay nakikipag-ugnay sa bawat isa, sa paraang sila ay magkakaugnay sa kanilang maling aksyon. Ang isang molekula ay nakikipag-ugnay sa mga kapitbahay nito sa tabi nito at sa mga nasa itaas o sa ibaba nito.

Gayunpaman, hindi ito nangyayari pareho sa mga molekula sa ibabaw ng likido, na nakikipag-ugnay sa hangin (o anumang iba pang gas), o may isang solid. Ang mga molekula sa ibabaw ay hindi maaaring magkakaugnay sa mga panlabas na kapaligiran.

Bilang isang resulta, hindi sila nakakaranas ng anumang mga puwersa na humila sa kanila paitaas; pababa lamang, mula sa mga kapitbahay nito sa likidong daluyan. Upang mapaglabanan ang kawalan ng timbang na ito, ang mga molekula sa ibabaw ay "pisilin", dahil sa ganitong paraan ay malalampasan nila ang puwersa na nagtutulak sa kanila.

Ang isang ibabaw ay pagkatapos ay nilikha kung saan ang mga molekula ay nasa isang mas mahigpit na pag-aayos. Kung ang isang tinga ay nais na tumagos sa likido, dapat itong tumawid muna sa molekulang molekular na proporsyonal sa pag-igting sa ibabaw ng sinabi na likido. Ang parehong naaangkop sa isang maliit na butil na nais na makatakas sa panlabas na kapaligiran mula sa kalaliman ng likido.

Samakatuwid, ang ibabaw nito ay kumikilos na parang isang nababanat na pelikula na nagpapakita ng paglaban sa pagpapapangit.

Mga Yunit

Ang pag-igting sa ibabaw ay karaniwang kinakatawan ng simbolo γ, at ipinahayag sa mga yunit ng N / m, lakas ng haba ng oras. Gayunpaman, ang karamihan sa oras ng yunit nito ay ang dyn / cm. Ang isa ay maaaring ma-convert sa isa sa pamamagitan ng sumusunod na kadahilanan ng conversion:

1 din / cm = 0.001 N / m

Ibabaw na pag-igting ng tubig

Ang tubig ay ang pinakasikat at pinaka kamangha-manghang lahat ng likido. Ang pag-igting sa ibabaw nito, pati na rin ang ilan sa mga pag-aari nito, ay hindi pangkaraniwang mataas: 72 dyn / cm sa temperatura ng silid. Ang halagang ito ay maaaring tumaas sa 75.64 dyn / cm, sa temperatura ng 0 ºC; o bumaba sa 58.85 ºC, sa temperatura na 100 ºC.

Ang mga obserbasyong ito ay may katuturan kapag isinasaalang-alang mo na ang molekular na hadlang ay mas mahigpit kahit na sa mga temperatura na malapit sa pagyeyelo, o "mga loosens" ng kaunti pa sa paligid ng kumukulo.

Ang tubig ay may mataas na pag-igting sa ibabaw dahil sa mga bono ng hydrogen. Kung ang mga ito sa kanilang sarili ay kapansin-pansin sa loob ng likido, sila ay higit pa sa ibabaw. Ang mga molekula ng tubig ay malakas na nabaluktot, na bumubuo ng mga interaksiyong dipole-dipole ng uri ng H ₂ O-HOH.

Ang mga molekula ng tubig ay naaakit sa bawat isa; ay naiugnay sa pamamagitan ng hydrogen bond

Ganito ang kahusayan ng kanilang mga pakikipag-ugnay na ang aqueous molekular na hadlang ay maaaring suportahan ang ilang mga katawan bago lumubog. Sa mga seksyon ng aplikasyon at eksperimento babalik kami sa puntong ito.

Iba pang mga halimbawa

Ang lahat ng mga likido ay nagpapakita ng mga tensyon sa ibabaw, alinman sa isang mas maliit o mas mataas na antas kaysa sa tubig, o kung sila ay mga purong sangkap o solusyon. Gaano kalakas at panahunan ang mga hadlang ng molekular ng mga ibabaw nito, ay nakasalalay nang direkta sa kanilang mga intermolecular na pakikipag-ugnayan, pati na rin ang istruktura at masipag na mga kadahilanan.

Mga gas na nakalaan

Halimbawa, ang mga molekula ng gas sa likidong estado ay nakikipag-ugnay lamang sa bawat isa sa pamamagitan ng mga nagkakalat na pwersa ng London. Ito ay naaayon sa katotohanan na ang kanilang mga pag-igting sa ibabaw ay may mababang halaga:

-Liquid helium, 0.37 dyn / cm sa -273 ºC

-Liyas na nitroheno, 8.85 dyn / cm sa -196 ºC

-Liyas na oxygen, 13.2 dyn / cm sa -182 ºC

Ang pag-igting sa ibabaw ng likidong oxygen ay mas mataas kaysa sa helium dahil ang mga molekula nito ay may mas malawak na masa.

Mga likido sa apolar

Ang mga non-polar at organikong likido ay inaasahan na magkaroon ng mas mataas na tensiyon sa ibabaw kaysa sa mga gasolina na ito. Kabilang sa ilan sa mga ito mayroon kaming sumusunod:

-Dietilether, 17 dyn / cm sa 20 ºC

- n-Hexane, 18.40 dyn / cm sa 20 ° C

- n -Octane, 21.80 dyn / cm sa 20 ° C

-Toluene, 27.73 dyn / cm sa 25 ºC

Ang isang katulad na takbo ay sinusunod para sa mga likido na ito: ang pagtaas ng pag-igting sa ibabaw habang tumataas ang kanilang molekular na masa. Gayunpaman, ang n -octane ay dapat magkaroon ng pinakamataas na pag-igting sa ibabaw at hindi ang toluene. Dito naglalaro ang mga molekular na istruktura at geometry.

Ang mga molekula ng Toluene, flat at hugis-singsing, ay may mas mabisang pakikipag-ugnayan kaysa sa n -octane. Samakatuwid, ang ibabaw ng toluene ay "mas magaan" kaysa sa ibabaw ng n -octane.

Mga polar likido

Tulad ng may mas malakas na mga pakikipag-ugnay sa dipole-dipole sa pagitan ng mga molekula ng isang polar likido, ang kanilang pagkahilig ay upang ipakita ang mas mataas na pag-igting sa ibabaw. Ngunit hindi ito palaging nangyayari. Kabilang sa ilang mga halimbawa na mayroon kami:

-Acetic acid, 27.60 dyn / cm sa 20 ºC

-Acetone, 23.70 dyn / cm sa 20 ºC

-Baha, 55.89 dyn / cm sa 22 ºC

-Ethanol, 22.27 dyn / cm sa 20 ºC

-Glycerol, 63 dyn / cm sa 20 ºC

-Fused sodium chloride, 163 dyn / cm sa 650 ºC

- 6 M NaCl solution, 82.55 dyn / cm sa 20 ºC

Inaasahang magkaroon ng napakalaking pag-igting sa ibabaw ng Molten sodium chloride - ito ay isang malapot, ionic likido.

Sa kabilang banda, ang mercury ay isa sa mga likido na may pinakamataas na pag-igting sa ibabaw: 487 din / cm. Sa loob nito, ang ibabaw nito ay binubuo ng malakas na cohesive mercury atoms, higit pa kaysa sa mga molekula ng tubig.

Aplikasyon

Ang ilang mga insekto ay gumagamit ng pag-igting sa ibabaw ng tubig upang makapaglakad dito. Pinagmulan: Pixabay.

Ang pag-igting sa ibabaw lamang ay walang mga aplikasyon. Gayunpaman, hindi ito nangangahulugan na hindi ito kasangkot sa iba't ibang mga pang-araw-araw na mga kababalaghan, na kung hindi sila umiiral, ay hindi mangyayari.

Halimbawa, ang mga lamok at iba pang mga insekto ay nakakapaglakad sa tubig. Ito ay dahil ang kanilang mga hydrophobic leg ay nagtataboy ng tubig, habang ang kanilang mababang masa ay nagpapahintulot sa kanila na manatiling nakalutang sa molekular na balakid nang hindi nahulog sa ilalim ng ilog, lawa, lawa, atbp.

Ang pag-igting ng pang-ibabaw ay gumaganap din ng papel sa pagiging sapat ng mga likido. Ang mas mataas na pag-igting sa ibabaw nito, mas mababa ang pagkahilig nito sa pagtagas sa pamamagitan ng mga pores o bitak sa isang materyal. Bilang karagdagan sa mga ito, hindi sila masyadong kapaki-pakinabang na likido para sa paglilinis ng mga ibabaw.

Mga Nagpapasiya

Narito kung saan kumikilos ang mga detergents, binabawasan ang pag-igting ng ibabaw ng tubig, at tulungan ito na masakop ang mas malalaking ibabaw; habang pinapabuti ang pagkilos nito. Sa pamamagitan ng pagbawas ng pag-igting sa ibabaw nito, nagbibigay ng silid para sa mga molekula ng hangin, na kung saan ito ay bumubuo ng mga bula.

Mga Emulsyon

Sa kabilang banda, ang mas mababang mas mataas na tensyon ay naka-link sa pagpapanatag ng mga emulsyon, na napakahalaga sa pagbabalangkas ng isang iba't ibang hanay ng mga produkto.

Mga simpleng eksperimento

Ang metal clip ay lumulutang dahil sa pag-igting ng ibabaw ng tubig. Pinagmulan: Alvesgaspar

Sa wakas, ang ilang mga eksperimento na maaaring isagawa sa anumang domestic space ay mababanggit.

Eksperimento sa clip

Ang isang metal clip ay inilalagay sa ibabaw nito sa isang baso na may malamig na tubig. Tulad ng nakikita sa imahe sa itaas, ang clip ay mananatiling nagpapasalamat sa pag-igting sa ibabaw ng tubig. Ngunit kung ang isang maliit na lava china ay idinagdag sa baso, ang pag-igting sa ibabaw ay biglang bumaba at ang papel na clip ay biglang lumubog.

Papel na bangka

Kung sa ibabaw mayroon kaming isang papel na bangka o isang kahoy na palyete, at kung ang makinang panghugas o naglilinis ay idinagdag sa ulo ng isang pamunas, pagkatapos ay isang kawili-wiling kababalaghan ang magaganap: magkakaroon ng isang pagtanggi na magpapalaganap sa kanila patungo sa mga gilid ng baso. Ang papel na bangka at kahoy na palyete ay lilipat mula sa pamunas na pinatuyong nilamon.

Ang isa pang katulad at mas graphic na eksperimento ay binubuo ng pag-ulit ng parehong operasyon, ngunit sa isang balde ng tubig na dinidilig ng itim na paminta. Ang mga itim na paminta ng mga paminta ay tatalikod at ang ibabaw ay magbabago mula sa paminta na natatakpan hanggang sa kristal na malinaw, na may paminta sa mga gilid.

Mga Sanggunian

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.
2. Wikipedia. (2020). Pag-igting sa ibabaw. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. USGS. (sf). Ibabaw Tension at Tubig. Nabawi mula sa: usgs.gov
4. Jones, Andrew Zimmerman. (Pebrero 12, 2020). Tensiyon sa Ibabaw - Kahulugan at Eksperimento. Nabawi mula sa: thoughtco.com
5. Susanna Laurén. (Nobyembre 15, 2017). Bakit mahalaga ang pag-igting sa ibabaw? Biolin Scientific. Nabawi mula sa: blog.biolinscientific.com
6. Rookie Parenting Science. (Nobyembre 07, 2019). Ano ang Surface Tension - Eksperimento sa Cool Science. Nabawi mula sa: rookieparenting.com
7. Jessica Munk. (2020). Mga Eksperimento sa Ibabaw ng Pang-ibabaw. Pag-aaral. Nabawi mula sa: study.com
8. Dapat makita ito ng Bata. (2020). Pitong mga eksperimento sa pag-igting sa ibabaw - Pambabae sa pisika. Nabawi mula sa: thekidshouldseethis.com