Oppervlaktespanning: algemene informatie en biologische betekenis

Tussen de moleculen van de vloeistof zijn er samenhangende krachten, die verschillend zijn voor de oppervlakte en diepe (interne) lagen. Molecules op de oppervlaktelaag krijgen eenzijdige aantrekking uit de diepe lagen, en in de diepe lagen zijn de aantrekkingskrachten tussen de moleculen onderling evenwichtig. Molecules van de oppervlaktelaag worden aangetrokken door lucht- en dampmoleculen, hun resulterende kracht wordt naar beneden gericht en de oppervlaktelaag van moleculen wordt door middel van diepe lagen getekend. De oppervlaktespanning hangt af van de aard van de vloeistof en het grensmedium, de omgevingstemperatuur, de aanwezigheid van onzuiverheden in vloeistoffen, enzovoort.

Om het oppervlak van de vloeistof te verhogen, is het nodig om wat te doen aan de krachten van de oppervlaktespanning. De grootte van de oppervlaktespanning hangt af van de grootte van de druppels, de meniscus, de grootte van de gasbellen die door de vloeistof gaan, de bevochtiging en het niet bevochtigen van het vloeibare oppervlak van een vaste stof,

De oppervlaktespanningskracht hangt ook af van de dampdruk boven de vloeistof: hoe groter de damp, des te kleiner de inwendige druk van de vloeistof. Als de vloeistof door lucht wordt begrensd, worden de moleculen van zijn oppervlaktelaag bijna niet onderworpen aan zwaartekrachten aan de zijkant van de gasfase. In gevallen waarin de dampdruk boven de vloeistof toeneemt, zal de oppervlaktespanning minder zijn. Zo zijn de moleculen van de oppervlaktelaag niet evenwichtig, en daarom heeft het systeem bij de faseinterface altijd een bepaald overschot aan vrije energie. Onder alle andere identieke omstandigheden is dit overschot groter dan een groter oppervlak. Volgens de tweede wet van de thermodynamica, heeft het systeem de neiging om interne energie te verminderen. Daarom is het proces om de interface te verminderen een proces onafhankelijk. Daarom vormt de vloeistof, die geen krachten doet, de vorm van een bol, aangezien deze vorm een kleinste oppervlak heeft voor een bepaald volume.

De waarde van de oppervlaktespanning wordt beïnvloed door de koolwaterstofradicaal van de stof. Dus, als we verscheidene carbonzuren van dezelfde homologe serie (HCOOH, CH3COOH, C2H5COOH, C3H7COOH) nemen, neemt hun oppervlaktespanning af als de koolstofketen verlengt, met 3,2 keer voor elke CH2-groep.

De aanwezigheid van onzuiverheden van verschillende stoffen in vloeistoffen heeft invloed op de grootte van de oppervlaktespanning. Veel stoffen, vooral organisch, verlagen de oppervlaktespanning. Dergelijke verbindingen worden oppervlak-actief genoemd (eiwitten, galzuren, zeep, alcoholen, aldehyden, esters, ketonen, tanniden, enz.). Stoffen waarvan de aanwezigheid de oppervlaktespanning niet significant beïnvloedt, worden oppervlak-inactief genoemd (fructose, glucose, zetmeel, enz.). Reductie van de oppervlaktespanning is van groot belang in de processen van absorptie van vloeibare voedingsstoffen door het epitheel van de darmslijmvlies. Zo trekken vetten en andere lipiden het voedselkanaal in de vorm van druppels. Deze druppels worden geëmulgeerd door gal in de dunne darm en daarna worden toegankelijk voor hydrolytische splitsing door lipase en andere lipolytische enzymen. Het toevoegen van oppervlakteactieve stoffen aan de vloeistoffen verhoogt hun vermogen om het te behandelen oppervlak te nat. Bij het gebruik van insecticiden worden zeepjes vaak toegevoegd, waardoor ze goed in contact komen met het oppervlak van het lichaam van insecten en een insecticide effect hebben.

Oppervlakspanning van een vloeistof: methoden van zijn bepaling

Er zijn een aantal methoden voor het bepalen van de oppervlaktespanning: stalagmometrische, de hoogte van de stijging van de vloeistof in de capillaire, de grootste druk in de bellen en de ringafscheiding.

Meestal wordt een stalagmometrische methode gebruikt, gebaseerd op het gebruik van een speciaal instrument - een stalagmometer. Het is een capillaire buis met de bovenste en onderste markeringen en verlenging. De stalagmometer verzamelt water op het merk, waarna het vrijkomt en het aantal druppels wordt geteld. Daarna wordt hetzelfde gedaan als de vloeistof wordt getest. Onder de werking van oppervlaktespanningskrachten komen de uitstroomvloeistof en water in de vorm van bolvormige druppels.

Oppervlaktespanning in het leven van organismen

Oppervlaktespanning is een van de factoren die de vorm van de cel en zijn onderdelen bepalen. Een cel is een elementair deeltje van levende stof, waarvan het menselijk, dierlijk en plantaardig organisme bestaat. Voor cellen waarin een sterk en hard oppervlak (planten, micro-organismen), de waarde van de oppervlaktespanning is klein. De meeste cellen in het lichaam van het dier hebben een vorm die dicht bij bolvormig is. Lage oppervlaktespanning laat de cellen gemakkelijk van elkaar af. De vorm van cellen die aan andere cellen of aan het substraat gehecht zijn, hangt af van andere factoren - hun cytoskelet, gevormd door een complex van membranen, contactstructuren, enz. Afzonderlijke celsoorten (bijv. Leukocyten en ovules) worden los van de werking van de oppervlaktespanning en verliezen hun activiteit . Lokale veranderingen in oppervlaktespanning spelen een belangrijke rol in de processen van perceptie en transmissie van zenuwimpulsen, in fagocytose, pinocytose, gastrulatie, amoeboidbeweging en vooral in de permeabiliteit van celmembranen.