A felületi feszültség

Ezen az ábrán erős nagyításban látjuk a víz felszínét. Ez itt fenn a levegő, és a benne lévő molekulák, például nitrogénmolekulák. A valóságban elég távol vannak egymástól, ennél sokkal távolabb. Ezek pedig a víz molekulái. Ezt már sokszor láttuk. Itt az oxigénatom, és hozzá kötve két hidrogénatom, az oxigénatom erősebben vonzza az elektronokat. Nagyobb az elektronegativitása, így ezen az oldalon részlegesen negatív töltés alakul ki, a másikon pedig részlegesen pozitív töltések. A vonzóerő, amely a részlegesen pozitív és a részlegesen negatív oldalak közt fennáll, okozza a víz sokféle kellemes tulajdonságát. Ezek azok a hidrogénkötések, amelyek a víz sokféle kellemes tulajdonságát okozzák, és folyékony halmazállapotban tartják standard hőmérsékleten és nyomáson. Most összpontosítsunk a víz felszínére. Ha a víz felszínére nézel, teljesen simának tűnhet. De ha molekuláris szintre nagyítanád, ezeket a molekulákat látnád. Egyszerűen fogalmazva maradjunk annyiban, hogy ez a víz felszíne. Mi történik a felszínen? Ezeket a molekulákat mind hidrogénkötések kötik össze. Ezt a molekulát például itt hidrogénkötések húzzák felfelé, ebbe az irányba, illetve lefelé, lényegében minden irányba. Mindegyiknek van saját kinetikus energiája, így ide-oda ütköznek, de elgördülnek egymás mellett. A hidrogénkötések biztosítják az összetartó erőt. A molekulák vonzzák egymást. Ha viszont a felszíni molekulákra tekintesz, persze rájuk is hat vonzóerő lefelé, és oldalra is, de semmi nem vonzza őket felülről. Ezért aztán érthető, hogy ezek kicsit szorosabban helyezkedhetnek el, kicsit közelebb a szomszédaikhoz, Ezért közöttük erősebb az úgynevezett intermolekuláris vonzóerő a felszínen, mint a víz belsejében. Ez okozza azt a jelenséget, amit felületi feszültség néven ismerünk. Ez tehát erősebb... ezek is csak hidrogénkötések, de mivel rájuk nem hat más irányú vonzás, fölfelé, a levegő által, így egy kicsit közelebb tudnak elhelyezkedni, kicsit szorosabban, és ezt nevezzük felületi feszültségnek. Bizonyára sokszor megfigyelted már a felületi feszültséget az életed során. Például egy vízcsepp formájában. A vízcsepp azért ölthet nagyjából gömb alakot, mert a sok kis vízmolekula a vízcsepp felszínén – és itt a felszín akár a vízcsepp alját is jelentheti – erősebben vonzódik egymáshoz, mint a környező levegőhöz. Így képesek ezt a formát felvenni. Láthattad tavakon is, néha folyókon, állóvizeken. Ezt kékkel rajzolom. Mondjuk, ez itt a víz felszíne. Láthattál rovarokat, amelyek képesek a víz felszínén járni. Nem nagyon tudok rovarokat rajzolni. Nem pont ilyenek, de tudnak járni a víz felszínén. Láthattad, vagy lehet, hogy ki is próbáltad, hogy mi történik a vízfelszínre tett iratkapoccsal. Bár a sűrűsége nagyobb, mint a vízé, és azt várhatnád, hogy elsüllyed, ám a felületi feszültség miatt, amely mintegy réteget képez a víz felszínén, ez a tárgy nem töri át a felszínt. Így az iratkapocs a felszínen lebeg, hacsak le nem nyomod egy picit, hogy lyukat üssön a felszínen, és akkor valóban elsüllyed, ahogy várnád, hiszen a sűrűsége nagyobb. Láthattad ezt egy pohárban is. Ha a pereméig töltöd, és még egy kicsit tovább, nem fog azonnal túlcsordulni. Ha elég óvatos vagy, akkor láthatod, hogy itt kidudorodik. Azért dudorodik ki, mert az egyes vízmolekulák erősebben vonzódnak egymáshoz, mint a környező levegőhöz. Ezért tud kialakulni ez a kis dudor. Persze ha tovább öntöd, egyszer csak túlcsordul, mert a gravitáció győz. A gravitáció legyőzi a felületi feszültséget. De ez a dudor akkor is kialakul. A felületi feszültséget tehát a víz kohéziója okozza. Emlékezz vissza, a kohézió a molekulák összetapadását jelenti. Főképpen azért, mert erősebben vonzódnak egymáshoz, mint a környező levegőhöz.