Wat is oppervlaktespanning?

Oppervlaktespanning is het natuurkundig verschijnsel dat het oppervlak van een vloeistof aan een vloeistof-gasovergang zich gedraagt als een veerkrachtige laag. Vanderwaalskrachten tussen moleculen in de vloeistoffase veroorzaken de oppervlaktespanning. Schaatsenrijders en lichte voorwerpen zinken niet dankzij de oppervlaktespanning. Losse druppels krijgen een bolvorm.

Voor moleculen aan het oppervlak van de vloeistof is de netto vanderwaalskracht gericht naar de vloeistof toe. In de vloeistof wordt de kracht wel van alle kanten uitgeoefend waardoor die elkaar daar opheffen.

Sommige stoffen verlagen de oppervlaktespanning van een vloeistof. Voorbeelden zijn zeep en glansspoelmiddel in water
Bepaalde insecten maken gebruik van deze spanning om over het wateroppervlak te lopen. Indien afwasmiddel in het water wordt gemengd, verdrinkt dit insect. Verlaging van de oppervlaktespanning maakt het ook mogelijk een zeepbel te blazen, die enige tijd kan blijven bestaan.

Oppervlaktespanning ontstaat aan het oppervlakte tussen twee fases (b.v. gas, vloeibaar, vast).
Laat ik het uitleggen aan de hand van water. Een water molecuul wil graag omringd worden door andere water moleculen. Dit vind het water het prettigst (laagste energie). Als er dus een overgang is naar lucht bijvoorbeeld is dit minder gunstig en zal het water als nog proberen zo veel mogelijk naar zicht toe trekken. Het oppervlakte verkleinen, bijvoorbeeld een druppel! Dit effect heet oppervlaktespanning.

De grootte van de oppervlaktespanning is o.a. afhankelijk van de onderlinge aantrekkingskracht tussen de moleculen (b.v. van der waals krachten). Watermoleculen hebben een sterke interactie dus een grote oppervlaktespanning. In het geval van de punaise zorgt de oppervlaktespanning er voor dat het contact oppervlakte tussen het water en de punaise zo klein mogelijk wordt. Het water duwt eigenlijk de punaise weg zodat er zo veel mogelijk water moleculen door water moleculen worden omringd. Als deze kracht groter is dan de zwaarte kracht op een voorwerp zal het dus drijven (onafhankelijk van de wat van Archimedes).

Als je afwasmiddel toevoegt verklein je de oppervlakte spanning. Zoals je misschien weet heeft zeep twee kanten een kant mengt goed met water de ander met vet (hydrofiele en fobe kant). Als je zeep aan het water toevoegt zal het aan het oppervlakte gaan zitten met de hydrofiele kant naar het water toe en de ander kant naar de lucht. Dit zorgt er voor dat water-water interactie aan het oppervlak verstoort wordt en dus minder sterk is. Als je nu een punaise op het water ligt wint de zwaarte kracht het van de oppervlakte spanning en zinkt het.