Повърхностно напрежение: обща информация и биологично значение

Между молекулите на флуида има кохезионни сили, различни за повърхностните и дълбоките (вътрешни) слоеве. Молекулите върху повърхностния слой получават едностранно привличане от дълбоките слоеве и в дълбоките слоеве сила на привличане между молекулите са взаимно балансирани. Молекулите на повърхностния слой са привлечени от въздушните и парите молекули по-малко, тяхната произтичаща сила е насочена надолу, а повърхностният слой на молекулите се извлича от дълбоки слоеве. Повърхностното напрежение от своя страна зависи от природата на течността и граничната среда, обкръжаващата температура, наличието на примеси в течности и т.н.

За да се увеличи повърхността на течността, е необходимо да се направи някаква работа, насочена срещу силите на повърхностното напрежение. От стойността коефициент на повърхностно напрежение зависи от размера на капчиците, менискуса, размера на газовите мехурчета, преминаващи през течността, омокряемостта и немощта на течната повърхност на твърдото вещество и т.н.

Силата на повърхностното напрежение също зависи от налягането на парите над течността: колкото по-голяма е парата, толкова по-малко е вътрешното налягане на течността. Ако течността е съседна на въздуха, тогава молекулите на нейния повърхностен слой почти не са подложени на гравитационни сили от страната на газовата фаза. В случаите, когато налягането на парите над течността нараства, повърхностното му напрежение ще бъде по-малко. По този начин молекулите на повърхностния слой не са балансирани и поради това системата във фазовия интерфейс винаги има известен излишък от свободна енергия. При всички други идентични условия този излишък е по-голям от по-голямата повърхност. Според вторият закон на термодинамиката, системата има тенденция да намалява вътрешната енергия. Следователно процесът на намаляване на интерфейса е независим от процеса. Ето защо течност, върху която не действат сили, формира формата на сфера, тъй като такава форма има най-малка повърхност за определен обем.

Стойността на повърхностното напрежение се влияе от въглеводородния радикал на веществото. По този начин, ако вземем повече карбоксилни киселини от същия хомоложна серия (НСООН, CH3COOH, S2N5SOON, S3N7SOON), повърхностното напрежение намалява тяхната карбоксилна верига удължение - 3.2 пъти за всяка СН2 група.

Наличието на примеси от различни вещества в течности влияе върху големината на повърхностното напрежение. Много вещества, главно органични, понижават повърхностното напрежение. Такива съединения се наричат ​​повърхностно активни (протеини, жлъчни киселини, сапуни, алкохоли, алдехиди, естери кетони, таниди и др.). Веществата, чието присъствие не влияе значително върху повърхностното напрежение, се наричат ​​повърхностно неактивни (фруктоза, глюкоза, нишесте и др.). Намаляването на повърхностното напрежение е от голямо значение в процесите на абсорбиране на течни хранителни вещества от епитела на чревната лигавица. По този начин мазнините и другите липиди влизат в хранителния канал под формата на капки. Тези капки се емулгират чрез жлъчката в тънките черва и след това стават достъпни за хидролитично разцепване от липаза и други липолитични ензими. Добавянето на повърхностноактивни вещества към течностите увеличава способността им да намокрят повърхността, която ще се третира. Когато се използват инсектициди, често се добавят сапуни, които им позволяват да осъществят добър контакт с повърхността на тялото на насекомите и да имат инсектициден ефект.

Повърхностно напрежение на течност: методи за нейното определяне

Съществуват редица методи за определяне на повърхностното напрежение: сталагмометрично, височината на издигане на течността в капиляра, най-голямото налягане в мехурчетата и откъсването на пръстена.

Най-често се използва сталагмометричен метод, базиран на използването на специален инструмент - сталагмометър. Това е капилярна тръба с горна и долна маркировка и удължение. Сталагмометърът събира вода до марката, след което се освобождава и се отчита броят на капките. След това същото се прави с тестваната течност. Под въздействието на силите на повърхностното напрежение изтичащата течност и водата приемат формата на глобуларни капчици.

Повърхностно напрежение в живота на организмите

Повърхностното напрежение е един от факторите, определящи формата на клетката и нейните части. Клетката е елементарна частица от жива материя, от която се състои човешкият, животинският и растителният организъм. За клетките, които имат силна и твърда повърхност (растения, микроорганизми), стойността на повърхностното напрежение е малка. Повечето клетки в тялото на животното имат форма, която е близка до сферичната. Ниското повърхностно напрежение позволява клетките лесно да се изолират един от друг. Форма клетки, свързани с други клетки или субстрата, зависи от различни фактори - на цитоскелет образува мембрана комплекс, контактни структури и т.н. Различни видове клетки (например, левкоцити и яйчен) за освобождаване от действието на повърхностното напрежение стават сферична форма и губят активност. , Местните промени в повърхностното напрежение играе важна роля във възприемането и предаването на нервни импулси в фагоцитоза, пиноцитоза, gastrulation движение amoeboid, и особено в пропускливостта на клетъчните мембрани.