SIŁA KOHEZJI: CHARAKTERYSTYKA CIAŁ STAŁYCH, CIECZY, GAZÓW - FIZYCZNY - 2025

Siły kohezyjne to międzycząsteczkowe siły przyciągania, które utrzymują je razem z innymi cząsteczkami. W zależności od intensywności sił kohezji substancja jest w stanie stałym, ciekłym lub gazowym. Wartość sił kohezji jest nieodłączną właściwością każdej substancji.

Ta właściwość jest związana z kształtem i strukturą cząsteczek każdej substancji. Ważną cechą sił spójności jest to, że szybko maleją wraz ze wzrostem odległości. Następnie siły kohezji nazywane są siłami przyciągania, które istnieją między cząsteczkami tej samej substancji.

Wręcz przeciwnie, siły odpychające to te, które wynikają z energii kinetycznej (energii wynikającej z ruchu) cząstek. Ta energia powoduje, że cząsteczki są w ciągłym ruchu. Intensywność tego ruchu jest wprost proporcjonalna do temperatury, w której znajduje się substancja.

Aby spowodować zmianę stanu substancji, konieczne jest podniesienie jej temperatury poprzez przenoszenie ciepła. Powoduje to wzrost odpychających sił substancji, co w przypadku może skończyć się przy założeniu, że nastąpi zmiana stanu.

Z drugiej strony ważne i konieczne jest rozróżnienie między kohezją a adhezją. Kohezja wynika z sił przyciągania, które występują między sąsiednimi cząstkami tej samej substancji; zamiast tego adhezja jest wynikiem interakcji zachodzącej między powierzchniami różnych substancji lub ciał.

Te dwie siły wydają się być powiązane w różnych zjawiskach fizycznych, które mają wpływ na ciecze, więc dobre zrozumienie obu jest ważne.

Charakterystyka ciał stałych, cieczy i gazów

W ciałach stałych

Ogólnie rzecz biorąc, w ciałach stałych siły kohezji są bardzo duże i występują silnie w trzech kierunkach przestrzeni.

W ten sposób, jeśli siła zewnętrzna zostanie przyłożona do ciała stałego, zachodzą między nimi tylko niewielkie przemieszczenia cząsteczek.

Ponadto, gdy siła zewnętrzna zanika, siły kohezji są wystarczająco silne, aby przywrócić cząsteczki do ich pierwotnej pozycji, przywracając pozycję przed przyłożeniem siły.

W płynach

Wręcz przeciwnie, w cieczach siły kohezji są wysokie tylko w dwóch kierunkach przestrzennych, podczas gdy między warstwami płynu są bardzo słabe.

Tak więc, gdy siła jest przykładana stycznie do cieczy, siła ta przerywa słabe wiązania między warstwami. Powoduje to, że warstwy cieczy ślizgają się po sobie.

Później, gdy przyłożenie siły jest zakończone, siły kohezji nie są wystarczająco silne, aby przywrócić cząsteczki cieczy do ich pierwotnego położenia.

Co więcej, kohezja w cieczach jest również odzwierciedlona w napięciu powierzchniowym, spowodowanym przez niezrównoważoną siłę skierowaną do wnętrza cieczy, działającą na cząsteczki powierzchni.

Podobnie, kohezję obserwuje się również, gdy następuje przejście ze stanu ciekłego do stanu stałego, w wyniku działania kompresji cząsteczek cieczy.

W gazach

W gazach siły kohezji są pomijalne. W ten sposób cząsteczki gazu są w ciągłym ruchu, ponieważ w ich przypadku siły kohezji nie są w stanie utrzymać ich razem.

Z tego powodu w gazach siły kohezji można ocenić tylko wtedy, gdy zachodzi proces upłynniania, który ma miejsce, gdy cząsteczki gazu są ściskane, a siły przyciągania są wystarczająco silne, aby nastąpiło przejście stanu. gaz do stanu ciekłego.

Przykłady

Siły kohezji często łączą się z siłami adhezji, powodując pewne zjawiska fizyczne i chemiczne. Na przykład siły kohezji wraz z siłami adhezji pozwalają wyjaśnić niektóre z najbardziej powszechnych zjawisk zachodzących w cieczach; Tak jest w przypadku menisku, napięcia powierzchniowego i kapilarności.

Dlatego w przypadku cieczy konieczne jest rozróżnienie sił kohezji, które występują pomiędzy cząsteczkami tej samej cieczy; oraz adhezji, która zachodzi między cząsteczkami cieczy i ciała stałego.

Napięcie powierzchniowe

Napięcie powierzchniowe to siła, która występuje stycznie i na jednostkę długości na krawędzi swobodnej powierzchni cieczy będącej w równowadze. Siła ta obkurcza powierzchnię cieczy.

Ostatecznie napięcie powierzchniowe występuje, ponieważ siły w cząsteczkach cieczy są inne na powierzchni cieczy niż w jej wnętrzu.

Menisk

Menisk to krzywizna, która powstaje na powierzchni cieczy, gdy są one zamknięte w pojemniku. Ta krzywa jest spowodowana wpływem, jaki powierzchnia pojemnika, który zawiera, wywiera na ciecz.

Krzywa może być wypukła lub wklęsła, w zależności od tego, czy siły między cząsteczkami cieczy i pojemnika są atrakcyjne - jak w przypadku wody i szkła - czy też odpychają, jak ma to miejsce w przypadku rtęci i szkła. .

Kapilarność

Kapilarność to właściwość płynów, która umożliwia im wznoszenie się lub opadanie przez rurkę kapilarną. Jest to właściwość, która częściowo pozwala na unoszenie się wody do wnętrza roślin.

Ciecz unosi się w górę kapilary, gdy siły kohezji są mniejsze niż siły adhezji między cieczą a ściankami rurki. W ten sposób poziom cieczy będzie wzrastał, aż wartość napięcia powierzchniowego zrówna się z wagą cieczy zawartej w rurce kapilarnej.

Wręcz przeciwnie, jeśli siły kohezji są większe niż siły adhezji, napięcie powierzchniowe obniży ciecz, a jej powierzchnia będzie wypukła.

Bibliografia

1. Spójność (chemia) (nd). W Wikipedii. Pobrane 18 kwietnia 2018 r. Z en.wikipedia.org.
2. Napięcie powierzchniowe (nd). W Wikipedii. Pobrane 18 kwietnia 2018 r. Z en.wikipedia.org.
3. Kapilarność (nd). W Wikipedii. Pobrane 17 kwietnia 2018 r. Z es.wikipedia.org.
4. Ira N. Levine; „Fizykochemia” Tom 1; Piąta edycja; 2004; Mc Graw Hillm.
5. Moore, John W.; Stanitski, Conrad L.; Jurs, Peter C. (2005). Chemia: nauki molekularne. Belmont, Kalifornia: Brooks / Cole.
6. White, Harvey E. (1948). Nowoczesna fizyka akademicka. van Nostrand.
7. Moore, Walter J. (1962). Physical Chemistry, 3rd ed. Prentice Hall.