Tensiune de suprafață: informații generale și semnificație biologică

Între moleculele fluidului există forțe coezive, diferite pentru straturile superficiale și adânci (interne). Moleculele de pe stratul de suprafață obțin o atracție unilaterală din straturile adânci și în straturile adânci forță de atracție între molecule sunt reciproc echilibrate. Moleculele stratului de suprafață sunt atrase de moleculele de aer și de vapori mai puțin, forța lor rezultantă este îndreptată în jos, iar stratul de suprafață al moleculelor este extras, adică, de straturi profunde. Tensiunea de suprafață, la rândul său, depinde de natura fluidului și a mediilor limită, de temperatura din jur, de prezența impurităților în lichide și așa mai departe.

Pentru a crește suprafața lichidului, este necesar să facem niște lucrări îndreptate împotriva forțelor de tensiune superficială. Din valoarea coeficientul tensiunii de suprafață depinde de mărimea picăturilor, meniscului, dimensiunile bulelor de gaz care trec prin lichid, umectabilitatea și non-umectarea suprafeței lichide a solidului etc.

Forța de suprafață depinde, de asemenea, de presiunea vaporilor deasupra lichidului: cu cât este mai mare vaporii, cu atât este mai mică presiunea internă a lichidului. Dacă lichidul este adiacent la aer, atunci moleculele stratului său de suprafață nu sunt aproape supuse forțelor gravitaționale pe partea fazei gazoase. În cazurile în care presiunea de vapori deasupra lichidului crește, tensiunea superficială va fi mai mică. Astfel, moleculele stratului de suprafață nu sunt echilibrate și, prin urmare, sistemul la interfața de fază are întotdeauna un anumit excedent de energie liberă. În toate celelalte condiții identice, acest excedent este mai mare decât o suprafață mai mare. Potrivit a doua lege a termodinamicii, sistemul tinde să reducă energia internă. Prin urmare, procesul de reducere a interfeței este un proces independent. Acesta este motivul pentru care un lichid pe care forțele nu acționează formează forma unei sfere, deoarece o astfel de formă are cea mai mică suprafață pentru un anumit volum.

Valoarea tensiunii de suprafață este afectată de radicalul hidrocarbonat al substanței. Astfel, dacă luăm mai mulți acizi carboxilici din aceeași serie omoloage (HCOOH, CH3COOH, S2N5SOON, S3N7SOON), tensiunea superficială scade ca elongație lor lanț carboxilic - 3,2 ori pentru fiecare grupare CH2.

Prezența impurităților diferitelor substanțe în lichide afectează amploarea tensiunii superficiale. Multe substanțe, în principal organice, scad tensiunea superficială. Astfel de compuși se numesc suprafețe active (proteine, acizii biliari, săpunuri, alcooli, aldehide, esteri cetone, tanizi etc.). Substanțele a căror prezență nu afectează în mod semnificativ tensiunea superficială se numesc suprafață inactivă (fructoză, glucoză, amidon etc.). Reducerea tensiunii superficiale are o mare importanță în procesele de absorbție a nutrienților lichizi de către epiteliul mucoasei intestinale. Astfel, grăsimile și alte lipide intră în canalul alimentar sub formă de picături. Aceste picături sunt emulsionate prin bilă în intestinul subțire și apoi devin accesibile pentru scindarea hidrolitică prin lipază și alte enzime lipolitice. Adăugarea agenților tensioactivi la lichide crește capacitatea lor de a umezi suprafața care trebuie tratată. Atunci când utilizează insecticide sunt adesea adăugate săpun, ceea ce le permite un bun contact cu suprafața corpului de insecte și asigura activitate insecticidă.

Tensiunea de suprafață a unui lichid: metode de determinare a acestuia

Există o serie de metode pentru determinarea tensiunii de suprafață: stalagmometric, înălțimea de creștere a lichidului în capilar, cea mai mare presiune în bule și detașarea inelului.

Cel mai adesea se utilizează o metodă stalagmometrică, bazată pe utilizarea unui instrument special - un stalagmometru. Este un tub capilar cu semne superioare și inferioare și o extensie. Stalagmometrul adună apă până la marcaj, după care se eliberează și se calculează numărul picăturilor. După aceea, același lucru se face cu lichidul testat. Sub acțiunea forțelor de întindere a suprafeței, lichidul și apa de ieșire iau forma picăturilor globulare.

Tensiunea de suprafata in viata organismelor

Tensiunea de suprafață este unul dintre factorii care determină forma celulei și a părților sale. O celulă este o particulă elementară a materiei vii, din care constă organismul uman, animal și vegetal. Pentru celulele care au o suprafață puternică și rigidă (plante, microorganisme), valoarea tensiunii superficiale este scăzută. Majoritatea celulelor din corpul animalului au o formă aproape apropiată de cea sferică. Tensiunea superficială a suprafeței permite celulelor să fie izolate cu ușurință unele de altele. Celulele Form atașate la alte celule sau substrat, depinde de alți factori - a complexului membranei citoscheletului formate, structuri de contact, etc. Diferite tipuri de celule (de exemplu, leucocite și ou) pentru eliberarea din acțiunea tensiunii superficiale devine o formă sferică și piardă activitatea. . modificări locale tensiunii superficiale joacă un rol important în percepția și transmiterea impulsurilor nervoase în fagocitoză, pinocitoză, mișcare amoeboid gastrulation, și mai ales în permeabilitatea membranelor celulare.