Vad ärytspänning av vatten?
Ytspänningär tendensen hos flytande viloytor att krympa till den minsta möjliga ytarean. Ytspänningen gör att föremål med högre densitet än vatten som rakblad och insekter (t.ex. vattenspår) kan flyta på en vattenyta utan att bli ens delvis nedsänkt.
Vid vätske-luft-gränssnitt resulterar ytspänningen från den större attraktionen av vätskemolekyler till varandra (på grund av kohesion) än till molekylerna i luften (på grund av adhesion).
Det finns två primära mekanismer i spel. Den ena är en inåtgående kraft på ytmolekylerna som får vätskan att dra ihop sig. För det andra är en tangentiell kraft parallell med vätskans yta. Dettatangentiellkraft kallas i allmänhet för ytspänning. Nettoeffekten är att vätskan beter sig som om dess yta var täckt med ett sträckt elastiskt membran. Men denna analogi får inte dras för långt eftersom spänningen i ett elastiskt membran beror på mängden deformation av membranet medan ytspänning är en inneboende egenskap hos vätskan–luft ellervätska-ångagränssnitt.
På grund av den relativt höga attraktionen av vattenmolekyler till varandra genom en väv av vätebindningar, har vatten en högre ytspänning (72,8 millinewton (mN) per meter vid 20 grader) än de flesta andra vätskor. Ytspänning är en viktig faktor i fenomenet kapilläritet.
Varför bryter tvål vattenytspänningen?
Tvål bryter vattnets ytspänning på grund av dess molekylära struktur, som innehåller både hydrofoba (vattenavstötande) och hydrofila (vattenattraherande) ändar. Vattenmolekyler vid ytan skapar en "hud" på grund av kohesionskrafter mellan dem, vilket leder till hög ytspänning.
När tvål tillsätts vatten stöts de hydrofoba ändarna av tvålmolekylerna bort av vatten och tränger sig upp till ytan, medan de hydrofila ändarna stannar kvar i vattnet. Detta stör de kohesiva krafterna mellan vattenmolekyler vid ytan, vilket minskar ytspänningen. Som ett resultat blir vattnet mindre sammanhängande och sprider sig lättare, vilket gör att det kan blöta ytor bättre.
