Biolin | Tensão Superficial da água – Porque é que é tão elevada?

A Tensão Superficial da Água é de cerca de 72 mN/m à temperatura ambiente, sendo uma das mais elevadas nos líquidos. Há apenas um líquido com maior tensão superficial: o mercúrio, que é um metal líquido com tensão superficial de quase 500 mN/m. A justificação para este valor extraordinário será apresentada durante a leitura deste pequeno artigo.

 

A elevada tensão superficial da água é causada por fortes interações moleculares

A tensão superficial surge devido às interações coesivas entre as moléculas do líquido. No interior do líquido, as moléculas têm moléculas vizinhas em cada lado. As mesmas estão a ser puxadas umas pelas outras de forma igual e em todas as direções, promovendo uma anulação das forças. No entanto, na superfície, as moléculas têm apenas metade das moléculas vizinhas em comparação com o volume do líquido. Isto contribui para que as moléculas se associem mais fortemente com as moléculas próximas e promove uma força para dentro em direção ao líquido. Esta força que resiste à rutura da superfície é chamada de tensão superficial.

Com esta explicação em mente é então claro que todos os líquidos terão esta propriedade. Mas por que razão a tensão superficial da água é muito maior do que a do etanol, por exemplo?

Para compreender isto, precisamos de pensar nas ligações entre as moléculas. Como explicado, a força coesiva entre as moléculas causa a tensão superficial. Quanto mais forte for a força coesiva, mais alta será a tensão superficial. A molécula da água tem dois átomos de hidrogénio que se ligam a um átomo de oxigénio por ligações covalentes. Devido à elevada eletronegatividade do oxigénio, este terá uma maior quantidade de carga negativa do seu lado, enquanto que o hidrogénio terá uma carga mais positiva. Como tal, provoca uma atração eletrostática entre o átomo de hidrogénio numa molécula e o átomo de oxigénio noutra. Estas ligações formadas são chamadas de pontes de hidrogénio e levam a fortes forças coesivas entre as moléculas de água e a altos valores da tensão superficial.

Como mencionado no início, desta forma também é possível explicar o porque o mercúrio ter uma tensão superficial tão elevada. Como o mercúrio é um metal, as ligações metálicas entre as suas moléculas são bem mais fortes do que as pontes de hidrogénio, produzindo forças coesivas muito elevadas e alta tensão superficial.

 

Fonte: Biolin Scientific