Površinska tenzija: opće informacije i biološki značaj

Između molekula tečnosti postoje kohezivne sile, različite za površinu i duboke (unutrašnje) slojeve. Molekuli na površinskom sloju dobijaju jednostranu privlačnost iz dubokih slojeva, au dubokim slojevima sile privlačenja između molekula su međusobno uravnotežene. Molekule površinskog sloja privlače vazdušni i parni molekuli, njihova rezultujuća sila je usmjerena prema dolje, a površinski sloj molekula je nacrtan, kako je to, dubokim slojevima. Površinski napon, pak, zavisi od prirode tečnosti i graničnog materijala, temperature okoline, prisustva nečistoća u tečnostima i tako dalje.

Da bi se povećala površina tečnosti, neophodno je uraditi određeni rad usmeren protiv sila površinske napetosti. Veličina površinskog zatezanja zavisi od veličine kapljica, meniskusa, veličine mehurića gasa koji prolaze kroz tečnost, omekšljivosti i bez vlaženja tečnosti površine čvrste supstance,

Sila površinske napetosti takođe zavisi od pritiska pare iznad tečnosti: što je veća para, to je manji unutrašnji pritisak tečnosti. Ako se tečnost graniči vazduhom, onda molekuli njegovog površinskog sloja gotovo nisu podvrgnuti gravitacionim sili na strani gasovite faze. U slučajevima kada se pritisak pare iznad tečnosti povećava, površinski napon će biti manji. Dakle, molekuli površinskog sloja nisu uravnotežen, pa stoga sistem na faznom sučelju uvijek ima određeni višak slobodne energije. Pod svim drugim identičnim uslovima, ovaj suficit je veći od veće površine. Prema drugom zakonu termodinamike, sistem teži smanjenju unutrašnje energije. Stoga je proces smanjivanja interfejsa proces nezavisan. Zbog toga tečnost, na koju ne djeluju sile, oblikuje oblik sfere, jer takav oblik ima najmanju površinu za određenu zapreminu.

Na površinsku napetost utiče ugljovodonični radikal supstance. Dakle, ako uzmemo nekoliko karboksilnih kiselina iste homologne serije (HCOOH, CH3COOH, C2H5COOH, C3H7COOH), njihova površinska napetost se smanjuje dok se ugljenični lan produžava, za 3,2 puta za svaku CH2 grupu.

Prisustvo nečistoća različitih supstanci u tečnostima utiče na veliku površinsku napetost. Mnoge supstance, uglavnom organske, spuštaju površinske napetosti. Takva jedinjenja se zovu površinski aktivni (proteini, žučne kiseline, sapuni, alkoholi, aldehidi, estri, ketoni, tannide itd.). Supstance čije prisustvo ne utiče značajno na površinske napetosti nazivaju se površinski neaktivni (fruktoza, glukoza, skrob, itd.). Smanjenje površinske napetosti je od velikog značaja u procesima apsorpcije tekućih hranjiva od epitelija crevne sluzokože. Tako masti i ostali lipidi ulaze u kanal hrane u obliku kapljica. Ove kapi emulgovane su žolje u tankom crevu i nakon toga postaju dostupne za hidrolitsko cepanje lipaze i drugih lipolitičkih enzima. Dodavanje površinskih sredstava tečnostima povećava njihovu sposobnost da se površina tretira. Kada se koriste insekticidi, često se dodaju sapuni, što im omogućava da dobiju dobar kontakt sa površinom tela insekata i imaju insekticidni efekat.

Površinski napon tečnosti: metode njegovog određivanja

Postoji niz metoda za određivanje površinskog napona: stalagmometrijski, visina podizanja tečnosti u kapilaru, najveći pritisak u mehurićima, i odstojanje prstena.

Najčešće se koristi stalagmometrijska metoda, bazirana na upotrebi specijalnog instrumenta - stalagmometra. To je kapilarna cijev sa gornjim i donjim oznakama i produžetkom. Stalagometar okuplja vodu do oznake, nakon čega se oslobađa i broj kapljica se računa. Posle toga, isto se radi i testirana tečnost. Pod dejstvom sila površinskih naprezanja, tečnost koja se izliva i voda uzimaju oblik globularnih kapljica.

Površinska napetost u životu organizama

Površinski napon je jedan od faktora koji određuje oblik ćelije i njegovih dijelova. Ćelija je elementarna čestica živih materija, čiji se sastojao ljudski, životinski i biljni organizam. Za ćelije u kojima je jaka i tvrda površina (biljke, mikroorganizmi), vrednost površinske napetosti je mala. Većina ćelija u telu životinje ima oblik koji je blizu sferičnom. Niska površinska napetost dozvoljava da se ćelije lako izoluju jedni od drugih. Oblik ćelija vezanih za druge ćelije ili supstrat zavisi od drugih faktora - njihov citoskelet, formiran kompleksom membrana, kontaktnih struktura itd. Odvojeni tipovi ćelija (npr. Leukociti i ovule) postaju slobodni od dejstva površinske napetosti i izgube svoju aktivnost . Lokalne promene površinske napetosti igraju važnu ulogu u procesima percepcije i prenosa nervnih impulsa, kod fagocitoze, pinocitoze, gastrulacije, amoeboidnog pokreta i, naročito, u propustljivosti ćelijskih membrana.