petmanuals.com
الكثير من عوامل الفاعلية السطحية بإمكانها أن تشكل تجمعات كبيرة في المحاليل الضخمة، يقسم عامل الفعالية السطحية إلى مذيلات وحويصلات، تركيز عامل الفعالية السطحية الذي تبدأه الذي يكون أولاً عبر المذيلات يسمى بالتركيز المذيلي الحرج ، عندما تتكون المذيلات في الماء فان ذيولها تكون في الصميم لتوقف عمل الزيت الاعتيادي، ويبقى رأسها متصلاً مع الماء أيضاً في الوقت نفسه، لكن إذا تجمع عامل الفعالية السطحية في الزيت فان شكله يكون معاكساً حيث أن الرأس يكون في الصميم والذيل متصلاً مع الزيت. يصنف عامل الفعالية السطحية إلى أربعة أقسم رئيسية: أنيوني وكاتيوني وغير أيوني وأمفوتيرية. الديناميكا الحرارية لعامل الفعالية السطحية مهمة جداً نظرياً وعملياً لأنه يمثل أجهزة في حالات مرتبة وغير مرتبة، محاليل قد تتضمن مرحلة مرتبة (كما في المذيلات) ومرحلة غير مرتبة (كما في جزيئات وأيونات فاعل بالسطح). المنظفات مثلاً قد تحتوي عامل فعالية سطحية لأن الأخير يساعد على قدرة اختراق الماء للتربة ويمتد تأثيره لأيام معدودة، ويجدر التنويه إلى أن الكثير من هذه المنظفات تحتوي على مراحل متطورة من مركبات كيميائة مثل الصوديوم والبورون والتي تكون ضارة جداً للنباتات ولا يجب استعمالها، وهذا هو أحد أسباب نصح الناس ما زال العلماء في بحث مستمر لايجاد نوع من الفواعل بالسطح لا تضر النباتات ولكن إلى ذلك الحين ما زالوا يقوموا بعملية حت التربة عن طريق المكروبات (الكائن المتولد المجهري).
كل هذه الأمور تظهر الأهمية البالغة لظاهرة الشد أو التوتر السطحي. ومن الملاحظات الأخرى التي تفسرها ظاهرة التوتر السطحي هو تكوين بعض السوائل لسطح محدب أو سطح مقعر عند وضعها في وعاء أنبوبي. وذلك يعود لتباين قوة التوتر السطحي وقوة التصاق جزيئات السائل بالوعاء المحيط. تربط بين جزيئات المادة المتجانسة قوى تسمى قوى الجذب الجزيئية (قوى التماسك) تعمل على تماسك جزيئات هذه المادة بعضها ببعض، إن قيمة هذه القوى في السوائل تكون أقل مما عليه في الأجسام الصلبة وهذا ما يفسر تغير شكل السائل بتغير الإناء الموجود فيه، بالإضافة على تلك القوى يوجد قوى تؤثر بين جزيئات السائل وجزيئات الأوساط الأخرى التي تلامسها سواء أكانت حالة تلك الأوساط صلبة أو سائلة أو غازية تدعى هذه القوى ب (قوى التلاصق). التعريف الفيزيائي للتوتر السطحي يرمز للتوتر السطحي بالرمز σ, γ أو T، ويعرّف بأنه القوة المؤثرة عموديّا على طول خط عمل وحدة القوى عندما تكون هذه القوة موازية للسطح. ويقاس التوتر السطحي بوحدات نيوتن لكل متر(N·m −1)، أو داين لكل سنتيميتر. وبالنسبة للديناميكا الحرارية يعرف التوتر السطحي على أنه الشغل المبذول لوحدة المساحات. الشد السطحي أو التوتر السطحي كما ذكرنا هو خاصية لسطح السائل إذ يعمل كغشاء مشدود تقف عليه الحشرات وتطفو عليه الإبرة أو الشفرة الفلزية أو حتى قطعة نقدية مع أن كثافتها أكبر من كثافة السائل.
وظيفة الزمرة الكارهة للماء كجزء من عوامل الفعالية السطحية هي نبذها من الأوساط المائية عندما توضع فيها [1]. يجب أن نذكر أيضاً وجود روابط فان در فالز بين السلسلة الهيدروكربونية (النمط المفضل في الزمرة الكارهة للماء) وجزئيات الماء. من جهة أخرى، فإن جزيئات الماء ترتبط مع بعضها بروابط أقوى وبالتالي تميل لإزاحة السلسلة الهيدروكربونية. وهذا يشرح لماذا يلعب حجم السلسلة الهيدروكربونية دوراً أساسيا في إنحلالية عوامل الفعالية السطحية [1]......................................................................................................................................................................... الخواص [ تحرير | عدل المصدر] أحد الميسلات micelle —الذيول المحبة للدهون لجزيئات المؤثر السطحي تبقى على الجانب الداخلي للميسل بسبب تفاعلات غير محبذة. "الرؤوس" القطبية للميسل، بسبب التفاعلات محبذة مع الماء، تشكل طبقة خارجية محبة للماء هي بالفعل تحمي قلب الميسل الكاره للماء. المركبات التي تؤلف ميسل هم في العادة amphiphilic بطبيعتهم، أي أن اليسلات ليست فقط قابلة للذوبان في مذيبات protic مثل الماء ولكن أيضاً في مذيبات aprotic كميسل عكسي تعمل عوامل الفعالية السطحية على تقليل التوتر السطحي للسائل أو الغاز عن طريق امتصاص السطح الفاصل بين الغاز والسائل ، كما تقلل التوتر الوجهي عن طريق امتصاص السطح الفاصل سائل وسائل (كالزيت والماء مثلاً).
رسم توضيحي لانتشار عامل فعالية سطحية ضمن كأس من الماء وتشكل جزيء غرواني عوامل الفعالية السطحية أو فاعل بالسطح بالإنغليزية: Surfactants: أتى اسمها من أوائل حروف ( sur face act ing a ge nts). وكما عرفها النظام الألماني لعوامل التنظيف والمنظفات (Waschmittelgesetz)، فإنها مركبات قطبية عضوية ذات أجزاء كارهة للماء وزمرة محبة للماء. [1] يحدد المصطلح أيضا المركبات الذوابة في الماء المستخدمة من أجل التبليل، والغسيل، والاستحلاب، والتشتييت، والتي تتراكم عند السطوح الحدودية، فتنقص الشد السطحي. ويبلغ تركيز عوامل الفعالية السطحية في السطح الحدودي حوالي 500 ضعف التركيز داخل المحلول المائي [1]. إن لبنية جزيئات العوامل مقومان مميزان. الجزء الأول من الجزيء هو الذيل الكاره للماء، مثل سلسلة ألكيلية طويلة (C 15 H 31 –)، والجزء الآخر هو الرأس المحب للماء وهو زمرة أيونية أو قطبية مثل شاردة الكربوكسيلات (–CO 2 –). تمثل عوامل الفعالية السطحية برسم تخطيطي يتألف من خط يمثل الجزء العضوي الكاره للماء ( محب للدهن)، الذيل ، وبدائرة تمثل الزمرة المحبة للماء، الرأس. تحتوي الزمرة الكارهة للماء عادة على سلسلة هيدروكربونية مع مركبات ألكيلية و/أو أريلية.
علاقة درجة الحرارة بالتوتر السطحي توجد علاقة عكسية بين التوتر ودرجة الحرارة أي أن درجة الحرارة يوجد لها تأثير على التوتر السطحي وله الدور في هذه العملية. وكلما ارتفعت درجة الحرارة كلما قل التوتر السطحي، على سبيل المثال إذا قمنا بتجميد السائل داخل ثلاجة. ليصبح به بعض قطع من الثلج هذا التجمد يقوي من حدوث تماسك بين الجزيئات. ويقوم بتقوية الروابط، حتى وإن كان هذا السائل ماء الذي كان من البداية سهل في كسر الروابط بينه. ولكن بعد التجمد يصبح الأمر سهل. عند تدخل درجة الحرارة يتم رفع درجة الحرارة وتنكسر الروابط الموجودة بين السائل. سواء كان ماء أو لبن أو عصائر وغيرها، وكلما زادت درجة الحرارة. كلما تم كسر تلك الذرات والجزيئات، وأصبح الفصل بينهم أكثر سهولة. قيم التوتر السطحي التوتر السطحي للماء إلى (20°C 72. 86±0. 05). قيمة البنزين (20°C 28. 88). قيمة الزئبق (20°C 486. 5). اخترنا لك أيضًا: طرق التخلص من التوتر النفسي خاتمة موضوع تعبير عن التوتر السطحي بالعناصر قد نجد فوق الأسطح بعض القطرات من السوائل التي تكون محتفظة بوجودها بين بعضها البعض فنجد هنا أن ا لروابط من الذرات والجزيئات محتفظة مع بعضها البعض في عملية التماسك فقد نجد بعض قطرات من الماء موجودة فوق الأسطح، بالرغم من أن الماء يسهل كسر الروابط الموجودة به.
قيم التوتر السطحي الجدول يبين قيم التوتر السطحي لسوائل معينة عند تلامسها مع سطوح أخرى. القيم في الجدول مقاسة بوحدة ملي نيوتن لكل متر، وهذه الوحدة تساوي وحدة داين لكل سنتيميتر.
يعتمد التوتر السطحي على عاملين: نوع السائل: أي أنه الحشرة لا تقف على أي سائل. حيث أن هناك سوائل ذات توتر سطحي أعلى من سوائل أخرى. درجة الحرارة: إذا كان السائل في درجة غليانه فذلك سيؤدي إلى انعدام قوة التوتر السطحي. وبشكل عام كلما ارتفعت درجة حرارة السائل قل الشد السطحي للسائل. تنشأ خاصية التوتر السطحي لسائل ما بسبب وجود قوة تماسك بين جزيئاته، ويعمل سطح السائل وكأنه غشاء مشدود. أي أن عندما نضع شفرة برفق على ماء في إناء، فإن جزيئات الماء سوف تتماسك وكأنها غشاء مشدود يحمل الشفرة. حتى ولو كانت كثافة الشفرة أكبر من كثافة الماء. ويمكن فهم سبب حدوث ظاهرة الشد السطحي إذا لاحظنا أن أي جزيء داخل السائل يتعرض لقوى متساوية من قبل الجزيئات الحيطة به وفي جميع الاتجاهات. ولكن على النقيض من ذلك فإن جزيئات السائل التي تقع على السطح تتعرض لقوى جذب (تعرف بقوة التماسك) فقط في اتجاه السائل، (انظر الشكل الأول). طرق قياس التوتر السطحي يقاس التوتر السطحي باستخدام الانابيب الشعرية capillary tubes وبقياس ارتفاع السائل(h) داخل الانبوية الشعرية ونصف قطر الانبوية (r)وباستخدام العلاقة الرياضية: حيث t التوتر السطحي للسائل المستخدم وd كثافة السائل وg عجلة الجاذبية الارضية وh ارتفاع السائل داخل الانبوبة الشعرية وr نصف قطر الانبوبة الشعرية.
مبدأ التوتر السطحي [ تحرير | عدل المصدر] عندما يشكل الماء سطحاً مع الهواء, فإن لجزيئات الماء الموجود على السطح قوى جذب تجاه بعضها, ونتيجة لذلك يبقى سطح الماء في محاولة مستمرة للانكماش, مما يجعل قطرات الماء متماسكة فيما بينها. يحدث ما يشابه ذلك على السطوح الداخلية للأسناخ. ففي هذه الحالة تكون السطوح المائية في محاولة مستمرة للتقلص أيضاً, ولكن في هذه الحالة, يأخذ سطح الماء المبطن للأسناخ والمحيط بهواء السنخ, والذي يكون في محاولة مستمرة للتقلص شكل البالون, ومن الواضح أن هذه المحاولات لدفع الهواء خارج الأسناخ عبر القصبات تجعل الأسناخ تحاول الانخماص. السورفاكتانت وتأثيره على التوتر السطحي [ تحرير | عدل المصدر] السورفاكتانت عامل فعال على بالسطح, يعني ذلك أنه عندما ينتشر على سطح السائل, فإنه ينقصلا بشكل كبير التوتر السطحي (عندما ينتشر السورفاكتانت على سطح مائي يكون لهذا السطح قوة توتر سطحي تعادل من 1/12 إلى 1/2 كم لتوتر السطحي لسطح الماء النقي). افرازه: يُفرز السورفاكتانت من خلايا ظهارية خاصة تشكل نحو 10% من مساحة سطح السنخ. تركيبه: يتألف السورفاكتانت من مزيج معقد من الشحميات الفوسفورية والبروتينات والكربوهيدرات والشوارد, وتعد المادة الشحمية داي بالميتول ليسيتين بالإضافة إلى صمائم البروتين الفعال سطحياً وشوارد الكالسيوم أهم العوامل المسؤولة عن خفض التوتر السطحي, وهي لاتنحل بالسائل بل تنتشر على سطحه.