Curs 3Curs 3

STAREA LICHIDA STAREA LICHIDA FENOMENE SUPERFICIALEFENOMENE SUPERFICIALE

I. I. StareaStarea LichidaLichidaStareaStarea lichidalichida ocupaocupa o o pozitiepozitie intermediaraintermediara intreintre stareastarea gazoasagazoasa sisi ceacea solidasolida..

PrezintaPrezinta caracteristicicaracteristici comunecomune atatatat cu cu stareastarea gazoasagazoasa cat cat sisi ceacea solidasolida (ex. are (ex. are volumvolumpropriupropriu dardar nunu are forma are forma proprieproprie).).

ExistentaExistenta volumuluivolumului propriupropriu in in cazulcazul lichidelorlichidelor explicaexplica valoareavaloarea mare a mare a densitatiidensitatii lichidelorlichidelor((acelasiacelasi ordinordin de de marimemarime ca ca sisi in in cazulcazul solidelorsolidelor) ) comparativcomparativ cu a cu a gazelorgazelor..

ExistentaExistenta unuiunui volumvolum propriupropriu sisi absentaabsenta formeiformei propriiproprii in in cazulcazul lichidelorlichidelor sugereazasugereazaexistentaexistenta unorunor forte de forte de interactiuneinteractiune molecularamoleculara (forte (forte intermoleculareintermoleculare) ) maimai marimari decatdecat in in cazulcazul gazelorgazelor dardar maimai micimici decatdecat in in cazulcazul solidelorsolidelor..

ExistentaExistenta fortelorfortelor intermoleculareintermoleculare pepe de o de o parteparte ingradesteingradeste libertatealibertatea de de miscaremiscare a a moleculelormoleculelor iariar pepe de de altaalta parteparte, , avandavand intensitatiintensitati preaprea micimici, , nunu favorizeazafavorizeaza formareaformarea unorunorconfiguratiiconfiguratii molecularemoleculare spatialespatiale stabile. stabile.

Au o Au o structurastructura cvasicristalinacvasicristalina caracterizatacaracterizata printrprintr--oo ordineordine la mica la mica distantadistanta..

DimensiunileDimensiunile micimici ale ale configuratiilorconfiguratiilor ordonateordonate cece aparapar in in lichidelichide le le conferaconfera acestoraacestora un un timptimp de de viataviata scurtscurt (10(10--99 s).s).

In In interiorulinteriorul lichiduluilichidului existaexista golurigoluri care permit care permit moleculelormoleculelor sasa migrezemigreze intreintre unitatileunitatileordonateordonate..

DatoritaDatorita lipseilipsei ordiniiordinii la mare la mare distantadistanta, , lichidelelichidele nunu prezintaprezinta proprietatiproprietati anizotropeanizotrope ((exceptieexceptiefacfac doardoar cristalelecristalele lichidelichide).).

MiscareaMiscarea termicatermica esteeste prezentaprezenta in in lichidelichide dardar moleculelemoleculele se se miscamisca relativrelativ lent in lent in interiorulinteriorullichiduluilichidului..

Fig. 1 Fig. 1 VariatiaVariatia cu cu distantadistanta a a fortelorfortelor intermoleculareintermoleculare

ForteleFortele de de interactiuneinteractiune dintredintremoleculelemoleculele de de lichidlichid suntsunt de de naturanaturaelectrostaticaelectrostatica..

La La distantedistante rr22<d<r<d<r11distributia de distributia de sarcinasarcina a a moleculelormoleculelor favorizeazafavorizeazaaparitiaaparitia unorunor interactiuniinteractiuni de tip de tip atractivatractiv..

La La distantedistante micimici (d<r(d<r22) ) suprapunereasuprapunereaorbitalilororbitalilor molecularimoleculari duce la duce la aparitiaaparitiaunorunor forte repulsive.forte repulsive.

Fenomene Fenomene superficialesuperficiale

FenomeneleFenomenele legate de legate de suprafatasuprafata de de separareseparare dintredintre un un lichidlichid sisi mediulmediul carecare--l l inconjoarainconjoara se se numescnumesc fenomenefenomene superficialesuperficiale..

FenomeneleFenomenele legate de legate de suprafatasuprafata de de separatieseparatie dintredintre un un lichidlichid sisi mediulmediul gazosgazos de de deasupradeasupra acestuiaacestuia se se numescnumesc fenomenefenomene de de suprafatasuprafata..

FenomeneleFenomenele legate de legate de suprafatasuprafata de de separatieseparatie dintredintre un un lichidlichid sisi peretiiperetii vasuluivasului in in care care acestaacesta se se gasestegaseste se se numescnumesc fenomenefenomene de de adeziuneadeziune sisi capilarecapilare..

rr11rr22 rr00

I.1 I.1 Fenomene Fenomene de de suprafatasuprafataSuprafataSuprafata de de separatieseparatie dintredintre un un lichidlichid sisi mediulmediul gazosgazos in care in care acestaacesta esteeste

plasatplasat, , constituieconstituie suprafatasuprafata liberalibera a a lichiduluilichidului..

In In lichidelichide fortelefortele de de interactiuneinteractiune intermoleculareintermoleculare devindevin neglijabileneglijabile la o la o distantadistantaegalaegala cu cu razaraza de de actiuneactiune molecularamoleculara (r(r∝∝1010--99 m).m).

MoleculeleMoleculele de de lichidlichid interactioneazainteractioneaza doardoar in in cazulcazul in care in care suntsunt situate in situate in aceeasiaceeasisferasfera de de actiuneactiune molecularamoleculara..

Fig. 2Fig. 2

Fig. 3Fig. 3

r=r=razaraza de de actiuneactiunemolecularamoleculara

R=0R≠0R≠0

ρρgazgaz<<ρρlichidlichid => => fortelefortele de de interactiuneinteractiune molecularamoleculara gazgaz--lichidlichid suntsunt maimai micimici comparativcomparativ cu cu fortelefortele de de interactiuneinteractiune molecularamoleculara lichidlichid--lichidlichid..

FiecareFiecare moleculamolecula de de lichidlichid aflataaflata la d<r la d<r vava fifi supusasupusa uneiunei forte forte rezultanterezultante orientataorientataperpendicular perpendicular pepe suprafatasuprafata liberalibera a a lichiduluilichidului sisi indreptataindreptata sprespre interiorulinteriorul acestuiaacestuia..

MarimeaMarimea forteifortei rezultanterezultante crestecreste odataodata cu cu scadereascaderea distanteidistantei dintredintre moleculamolecula sisi suprafatasuprafataliberalibera a a lichiduluilichidului..

MoleculeleMoleculele siutuatesiutuate la la distantadistanta d<r d<r vorvor exercitaexercita o o presiunepresiune asupraasupra lichiduluilichidului numitanumitapresiunepresiune internainterna..

TotalitateaTotalitatea moleculelormoleculelor care care participaparticipa la la realizarearealizarea presiuniipresiunii interne interne formeazaformeaza paturapaturasuperficialasuperficiala a a lichiduluilichidului ((stratulstratul superficial).superficial).

PresiuneaPresiunea exercitataexercitata de de stratulstratul superficial are superficial are valorivalori foartefoarte marimari (11*10(11*1088 N/mN/m22).).

ValoareaValoarea mare a mare a presiuniipresiunii interne interne explicaexplica de de cece lichidelelichidele suntsunt practicpractic incompresibileincompresibile, , acesteaacestea fiindfiind puternicputernic comprimatecomprimate de de stratulstratul superficial.superficial.

TrecereaTrecerea uneiunei molecule din molecule din lichidlichid in in stratulstratul superficial superficial presupunepresupune efectuareaefectuarea unuiunuilucrulucru mecanicmecanic ((consumconsum de de energieenergie). ).

La La trecereatrecerea moleculeimoleculei in in stratulstratul superficial superficial energiaenergia cineticacinetica scadescade iariar energiaenergiapotentialapotentiala a a acesteiaacesteia crestecreste..

La La trecereatrecerea moleculeimoleculei din din stratulstratul superficial in superficial in lichidlichid, , energiaenergia cineticacinetica a a moleculeimoleculei vavacrestecreste iariar energiaenergia potentialapotentiala se se vava diminuadiminua. .

MoleculeleMoleculele din din stratulstratul superficial au un surplus de superficial au un surplus de energieenergie potentialapotentiala comparativcomparativ cu cu restulrestul lichiduluilichidului..

StratulStratul superficial (ca superficial (ca intregintreg) are un surplus de ) are un surplus de energieenergie comparativcomparativ cu cu restulrestullichiduluilichidului..

EnergiaEnergia potentialapotentiala a a stratuluistratului superficial superficial esteeste proportionalaproportionala cu aria cu aria suprafeteisuprafetei liberelibere a a lichiduluilichidului::

SEps σ= (1)(1)

σσ==coeficientulcoeficientul de de tensiunetensiune superficialasuperficiala a a lichiduluilichidului [ ] [ ][ ] m

NmJ

SE

SI

SIpsSI 11

2===σ

In In stareastarea de de echilibruechilibru energiaenergia potentialapotentiala a a stratuluistratului superficial superficial esteeste minima.minima.

SuprafataSuprafata de de separareseparare lichidlichid mediulmediul extern se extern se curbeazacurbeaza tinzandtinzand sasa devinadevina sfericasferica la la echilibruechilibru..

O O suprafatasuprafata se se mentinementine curbacurba dacadaca asupraasupra acesteiaacesteia actioneazaactioneaza forte forte tangentetangente la la suprafatasuprafata sisi perpendiculareperpendiculare pepe conturulconturul acesteiaacesteia (forte de (forte de tensiunetensiune superficialasuperficiala).).

StratulStratul superficial al superficial al lichiduluilichidului se se comportacomporta ca o ca o membranamembrana elasticaelastica care care tindetinde sasamicsorezemicsoreze suprafatasuprafata liberalibera a a lichiduluilichidului..

Fig. 4Fig. 4

Fig. 5Fig. 5

Lichid gliceric Lichid gliceric îîn interiorul unui cadru n interiorul unui cadru de sârmă cu latura CD mobilăde sârmă cu latura CD mobilă.(.(Lăsată Lăsată îîn poz. Cn poz. C11DD11 se deplasează se deplasează îîn sensul n sensul micmicşşorării ariei suprafeorării ariei suprafeţţei libere a ei libere a peliculei).peliculei).⇒⇒forforţţele superficiale efectuează lucru ele superficiale efectuează lucru mecanic pe seama micmecanic pe seama micşşorării energiei orării energiei potenpotenţţialeialeLLSS = F= F··ΔΔxxLLSS = = σσ··ΔΔS S ⎬⎬ ⇒⇒ FF··ΔΔx = x = σσ··ΔΔS S ⇒⇒ FF··ΔΔx = x = σσ··ll··ΔΔx x ⇒⇒

F = F = σσ··ll (2)(2)•• Fenomenele superficiale exprimă Fenomenele superficiale exprimă evoluevoluţţia unui sistem spre o stare de ia unui sistem spre o stare de echilibru caracterizată printrechilibru caracterizată printr--un minim un minim energetic.energetic.

FFssFFss

GGLichidLichid (H(H22O)O)

acac

Fig. 6Fig. 6

I.2 I.2 Legea lui LaplaceLegea lui Laplace

RR

Fig. 7Fig. 7

σπσ RlFs 2== (3)(3)

RRR

SFp s σ

πσπ 222 ===Δ (4)(4)

PP00 PP00++ΔΔpp PP00--ΔΔpp

PierrePierre--Simon, marquis de Simon, marquis de LaplaceLaplace (1749(1749 ––1827): 1827): astronomastronom, , matematicianmatematiciansisi fizicianfizician francezfrancez..

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=Δ

21

11RR

p σ

Rp σ2=Δ

Rp σ=Δ

(5)(5)ReprezintaReprezinta expresiaexpresia generalagenerala a a presiuniipresiunii suplimentaresuplimentareexercitataexercitata sub o sub o suprafatasuprafata curbacurba..

RR11 sisi RR22 suntsunt razelerazele de de curburacurbura cece definescdefinesc suprafatasuprafatarespectivarespectiva ((valoareavaloarea maxima maxima sisi respectivrespectiv minima a minima a razelorrazelorde de curburacurbura) ) iariar grosimeagrosimea membraneimembranei esteeste neglijabilaneglijabila..

μμ

ppintint

ppextext

TT

Fig. 8Fig. 8

μRpT ⋅Δ

= (8)(8)

T=T=tensiuneatensiunea in in pereteleperetele vasuluivasului ((fortaforta tangentialatangentiala cece actioneazaactioneazapepe unitateaunitatea de de lungimelungime))

ΔΔpp==diferentadiferenta de de presiunepresiune ((ΔΔpp=p=pintint--ppextext))

μμ==grosimeagrosimea pereteluiperetelui vasuluivasului ((membranamembrana de de grosimegrosime finitafinita))

RR

Fig. 7Fig. 7

ObsObs: : CurburaCurbura uneiunei membrane membrane trebuietrebuie mentinutamentinuta de de o o anumitaanumita diferentadiferenta de de presiunepresiune!!!!!!

(6)(6)

(7)(7)

((membranamembrana de forma de forma sfericasferica))

((membranamembrana de forma de forma cilindricacilindrica))

μ2RpT ⋅Δ

= (9)(9)(forma (forma cilindricacilindrica)) (forma (forma sfericasferica))

((pentrupentru un un cilindrucilindru RR11==∞∞ => => ΔΔpp==σσ/R)/R)pentrupentru o o suprafatasuprafata planaplana RR11=R=R22==∞∞ => => ΔΔpp=0=0

ConsecinteConsecinte::

1) 1) TensiuneaTensiunea parietalaparietala esteeste proportionalaproportionala cu cu presiuneapresiunea sangeluisangelui sisi razaraza arereiarerei..

In In cazulcazul unuiunui anevrismanevrism, , crestereacresterea razeirazei artereiarterei duce la duce la crestereacresterea tensiuniitensiunii parietaleparietaleiariar candcand aceastaaceasta depasestedepaseste capacitateacapacitatea de de tensionaretensionare a a vasuluivasului apareapare rupturaruptura..

2) In 2) In cazulcazul alveoleloralveolelor pulmonarepulmonare::

Rp σ2=Δ

ΔΔpp==presiuneapresiunea aeruluiaerului alveolaralveolar

R=R=razaraza alveoleialveolei

ΔΔpp=12=12--24 24 torrtorr pentrupentru apaapa

ΔΔpp scadescade datoritadatorita surfactantuluisurfactantului pulmonarpulmonarprevenindprevenind colapsulcolapsul alveoleloralveolelor ((““catastrofacatastrofaspatiilorspatiilor alveolarealveolare”” esteeste determinatadeterminata de de faptulfaptul ca ca razaraza alveolaraalveolara esteeste inversinvers proportionalaproportionala cu cu presiuneapresiunea iariar alveolelealveolele tindtind sasa se se autocolabezeautocolabeze la la sfarsitulsfarsitul expiratieiexpiratiei..

SurfactantulSurfactantul pulmonarpulmonar esteeste un un lichidlichid cu cu proprietatiproprietatitensioactivetensioactive care care acoperaacopera suprafatasuprafata plamanilorplamanilor..

CresteCreste compliantacomplianta pulmonarapulmonara sisi reduce reduce travaliultravaliulrespirator (respirator (compliantacomplianta pulmonarapulmonara--ΔΔVVpulmpulm//ΔΔpp))

PrevinePrevine colapsulcolapsul alveoleloralveolelor la la sfarsitulsfarsitul expiratieiexpiratieiasigurandasigurand o o valoarevaloare aproximativaproximativ constantaconstanta a a presiuniipresiunii LaplaceLaplace prinprin modificareamodificarea concentratieiconcentratiei de de surfactant in surfactant in timpultimpul procesuluiprocesului de de respiratierespiratie..Fig. 9Fig. 9

I.3 I.3 SurfactantiSurfactantiSurfactantiiSurfactantii suntsunt compusicompusi chimicichimici care au care au rolulrolul de a reduce de a reduce coeficientulcoeficientul

de de tensiunetensiune superficialasuperficiala..

SuntSunt molecule molecule hidrocarbonatehidrocarbonate care care prezintaprezinta o o gruparegrupare ionicaionica la la unulunul din din capetecapete..

GrupareaGruparea ionicaionica esteeste hidrofilahidrofila iariar radicalulradicalul hidrocarbonathidrocarbonat esteeste hidrofobhidrofob..

ProprietatileProprietatile surfactantilorsurfactantilor::

••AdsorbtiaAdsorbtia..

••UdareaUdarea suprafetelorsuprafetelor..

Fig. 10Fig. 10

In cazul detergentilor sau sapunuluiprin reducerea tesiunii superficiale a apei faciliteaza ca aceasta sapenetreze mai usor tesaturile.

Penetreaza “mizeria” din tesaturi (in mare parte formata din uleiuri sigrasimi) facilitand indepartareaacesteia.

Fig. 11Fig. 11

I.4 I.4 Tensiunea superficială a lichidelor Tensiunea superficială a lichidelor şşi solui soluţţiiloriilor

••Scade odată cu creScade odată cu creşşterea temperaturii (terea temperaturii (→→ 0 la t0 la tcriticăcritică))..

•• Scade odată cu creScade odată cu creşşterea concentraterea concentraţţiei solvituluiiei solvitului•• Depinde de natura substanDepinde de natura substanţţei (solventului ei (solventului şşi solvitului)i solvitului)

•• Tensiunea superficială a apei Tensiunea superficială a apei →→ mare mare (datori(datorită legăturilor de hidrogen dintre tă legăturilor de hidrogen dintre moleculele de apămoleculele de apă))•• ÎÎn privinn privinţţa influena influenţţei solvitului ei solvitului →→ 3 cazuri:3 cazuri:

-- Nu modifică tensiunea superficială Nu modifică tensiunea superficială (ex. (ex. zahăr dizolvzahăr dizolv. . îîn apăn apă))-- MăreMăreşşte tensiunea superficială te tensiunea superficială (cazul solu(cazul soluţţiilor apoase de iilor apoase de

electrolielectroliţţi)i)-- MicMicşşorează tensiunea superficială orează tensiunea superficială (ex. solu(ex. soluţţii apoase de soluii apoase de soluţţii ii

organice polare)organice polare)•• SubstanSubstanţţele care prin adăugarea lor scad considerabil tensiunea superficele care prin adăugarea lor scad considerabil tensiunea superficială a ială a solusoluţţiei, se numesc TENSIOACTIVE.iei, se numesc TENSIOACTIVE.

σσ(1

0(1

0--33

N/m

)N

/m)

Fig. 12Fig. 12

•• SUBSTANSUBSTANŢŢELE TENSIOACTIVE : acizi graELE TENSIOACTIVE : acizi graşşi cu lani cu lanţţuri lungi de C, auri lungi de C, alcooli, lcooli, săruri săruri biliare,etc. biliare,etc.

ExplicaExplicaţţie:ie:

La La îîntâlnirea dipolilor apei, moleculele polare ale lichidelor organntâlnirea dipolilor apei, moleculele polare ale lichidelor organice se ice se orientează cu grupele polare una orientează cu grupele polare una îîn fan faţţa celeilalte ceea ce duce la o interaca celeilalte ceea ce duce la o interacţţiune iune (desemna(desemnată prin termenul de hidrofilietă prin termenul de hidrofilie) c) care se manifestă printrare se manifestă printr--o bună o bună solubilitate a acestor lichide solubilitate a acestor lichide îîn apăn apă. .

Aceste molecule pătrund Aceste molecule pătrund îîntre dipolii apei, sntre dipolii apei, slăbind forlăbind forţţele intermoleculare ele intermoleculare îîn n stratul superficial, ceea ce duce la micstratul superficial, ceea ce duce la micşşorarea tensiunii superficiale (orarea tensiunii superficiale (îîn măsură cu n măsură cu atât mai mare cu cât este mai mare concentraatât mai mare cu cât este mai mare concentraţţia soluia soluţţiei).iei).

Pătrund Pătrund îîntre dipolii apei din stratul superficial unde se aglomerează ntre dipolii apei din stratul superficial unde se aglomerează →→adsorbadsorbţţie pozitivăie pozitivă..

Concluzie:Concluzie:ÎÎn contact cu apa,n contact cu apa, gruparea polară gruparea polară (hidrofi(hidrofilălă) s) se orientează e orientează îîn stratul n stratul

superficial spre faza apoasăsuperficial spre faza apoasă, i, iar cea nepolară ar cea nepolară (hidrofo(hidrofobăbă) s) spre partea opusăpre partea opusă..

••Cantitatea de substanCantitatea de substanţţă adsorbită ă adsorbită îîn stratul superficial este o funcn stratul superficial este o funcţţie ie dependentă dependentă (cres(crescătoare cătoare ) de concentra) de concentraţţia soluia soluţţiei.iei.••DacăDacă: c: c↑↑ ⇒⇒ MMadsorbităadsorbită ↑↑ ⇒⇒ Tens. Sup.Tens. Sup.↓↓••Are loc până când suprafaAre loc până când suprafaţţa liberă este a liberă este ““saturatăsaturată””. A. Astfel,T ajunstfel,T ajunge la o ge la o valoare minimăvaloare minimă..

Fig. 13Fig. 13

••Fenomenul invers, când substanFenomenul invers, când substanţţele care măresc tensiunea superficială ele care măresc tensiunea superficială se se îîndepărtează de suprafandepărtează de suprafaţţă spre profunzime ă spre profunzime →→ adsorbadsorbţţie negativăie negativă..

I.5 I.5 ImportanImportanţţa tensiunii superficiale a tensiunii superficiale îîn medicinăn medicină::•• Coeficientul de tensiune superficială a lichidelor biologice dinCoeficientul de tensiune superficială a lichidelor biologice din

organismul uman este organismul uman este îîn general mai mic decât al apei (n general mai mic decât al apei (ceea ce ceea ce probează că moleculele de interes biologic sunt agenprobează că moleculele de interes biologic sunt agenţţi i tensioactivi).tensioactivi).

•• Organismul uman dispune de două categorii mari de agenOrganismul uman dispune de două categorii mari de agenţţi i tensioactivi:tensioactivi:SubstanSubstanţţe care ace care acţţionează ionează îîn mod secundar ca agenn mod secundar ca agenţţi tensioactivi.i tensioactivi.

•• ÎÎn această categorie intră majoritatea substann această categorie intră majoritatea substanţţelor metabolizate de elor metabolizate de către organism ajunse către organism ajunse îîn stadiul de acizi organici. n stadiul de acizi organici.

•• PrincipiiPrincipiilele alimentaralimentare,e, îîn special lipidele n special lipidele şşi glucidele pe măsură ce i glucidele pe măsură ce sunt oxidate trec prin stadiul de catabolisunt oxidate trec prin stadiul de cataboliţţi acizi, substani acizi, substanţţe care e care joacă un rol tensioactivjoacă un rol tensioactiv. A. Astfel scad tensiunea superficială a stfel scad tensiunea superficială a mediilor mediilor îîn care se află n care se află şşi favorizează procesele de permeabilitatei favorizează procesele de permeabilitate..SubstanSubstanţţe care au ca rol principal e care au ca rol principal îîn organism scăderea tensiunii n organism scăderea tensiunii superficiale a lichidelor biologice.superficiale a lichidelor biologice.

•• ÎÎn această categorie intră acizii biliarin această categorie intră acizii biliari, acidul glicocolic , acidul glicocolic şşi taurocolic i taurocolic care formează cu ionii metalelor alcaline săruri solubile care formează cu ionii metalelor alcaline săruri solubile îîn apă n apă (glicocolat de Na, taurocolat de Na), substan(glicocolat de Na, taurocolat de Na), substanţţe puternic e puternic tensioactive.tensioactive.

••Acizii biliari care sunt eliminaAcizii biliari care sunt eliminaţţi prin coledoc i prin coledoc îîn duoden n duoden îîntâlnesc bolul ntâlnesc bolul alimentar ( conalimentar ( conţţine lipide aproape ine lipide aproape îîn totalitate nedigerate) n totalitate nedigerate) şşi vor contribui i vor contribui la scăderea tensiunii superficiale a grăsimilor alimentarela scăderea tensiunii superficiale a grăsimilor alimentare, ceea ce , ceea ce uuşşurează emulsionarea lorurează emulsionarea lor. A. Această emulsionare are ca efect ceastă emulsionare are ca efect transformarea grăsimilor transformarea grăsimilor îîn particule cu volume foarte mici n particule cu volume foarte mici şşi cu i cu suprafasuprafaţţa de contact cu mediul de arie foarte mare. Astfe, aria interfea de contact cu mediul de arie foarte mare. Astfe, aria interfeţţelor elor grăsimilor se măregrăsimilor se măreşşte considerabil prin emulsionare iar acestea pot fi mai te considerabil prin emulsionare iar acestea pot fi mai eficient metabolizate.eficient metabolizate.

ObservaObservaţţii:ii:

Tens. superf. condiTens. superf. condiţţionează permeabilitatea membranelorionează permeabilitatea membranelor, schimbul , schimbul dintre celule dintre celule şşi mediul interstii mediul interstiţţial. ial.

Subst. tensSubst. tensioactive favorizează permeabilitatea membranelorioactive favorizează permeabilitatea membranelor, absorb, absorbţţia ia intestinală intestinală →→ o serie de medicamente se administrează cu subst o serie de medicamente se administrează cu subst. . tensioactive.tensioactive.

Anestezicele (subst. tensAnestezicele (subst. tensioact.) deteioact.) determină scăderea tensiunii rmină scăderea tensiunii superficiale a sângelui.superficiale a sângelui.

Lichidele din organism au tensiuni superficiale < decât a apei Lichidele din organism au tensiuni superficiale < decât a apei →→ σσ se se poatepoate modificmodificaa îîn cazul stărilor patologicen cazul stărilor patologice..

Ex. UEx. Urina normală are tensrina normală are tens. sup ~ 70. sup ~ 70··1010--33 N/m. N/m. ÎÎn cazul unor afecn cazul unor afecţţiuni iuni (icter, (icter, leziuni hepatice) datorleziuni hepatice) datorită apariită apariţţiei unor acizi iei unor acizi şşi săruri biliare i săruri biliare →→5050··1010--33 N/mN/m

I.6 I.6 InterfaInterfaţţa solida solid--lichidlichid, , Fenomene capilareFenomene capilare••Fenomenele superficiale care au loc la contactul dintre lichide Fenomenele superficiale care au loc la contactul dintre lichide şşi solide i solide →→ fenomene de udarefenomene de udare

••La contactul dintre solid La contactul dintre solid şşi lichid apar fori lichid apar forţţe de coeziune Fe de coeziune FCC îîntre ntre moleculele lichidului moleculele lichidului şşi fori forţţe de adeziune Fe de adeziune FAA îîntre moleculele lichidului ntre moleculele lichidului şşi i ale solidului.ale solidului.

ÎÎn raport cu lichidele, o suprafan raport cu lichidele, o suprafaţţă solidă poate fiă solidă poate fi::

Liofilă Liofilă (hidrofi(hidrofilălă) (F) (FAA> F> FCC), ), udă pereudă pereţţii vasului (lii vasului (lichidul aderă la ichidul aderă la suprafasuprafaţţa solidului)a solidului)

Indiferentă Indiferentă (caz (caz ideal)ideal)Liofobă Liofobă (hidrofo(hidrofobăbă) (F) (FAA< F< FCC), ), evită contactul cu pereevită contactul cu pereţţii vasului ii vasului

(lichidul (lichidul nu aderă la solidnu aderă la solid).).

OBS.OBS.ÎÎn imediata vecinătate a peren imediata vecinătate a pereţţilor vasului meniscul devineilor vasului meniscul devine::

concav (concav (îîn raport cu aerul)n raport cu aerul) la lichidele care udă pere la lichidele care udă pereţţii vasului ii vasului convex la lichidele care nu udă pereconvex la lichidele care nu udă pereţţii vasului.ii vasului.

Fig. 14Fig. 14

h = gr ⋅⋅

⋅ρσ2

(10)(10) ((legealegea luilui JurainJurain))

AplicaAplicaţţii:ii:Există unele substanExistă unele substanţţe numite e numite „„agenagenţţi udani udanţţii”” care introduse care introduse îîn lichide n lichide favorizează udarea unor solidefavorizează udarea unor solide..Macromoleculele mediilor biologice au o structură complexăMacromoleculele mediilor biologice au o structură complexă, a, asimetricăsimetrică→→ grupări polare grupări polare (ionizante): carboxil (ionizante): carboxil −−COOHCOOH−− , amino , amino −−NHNH22

++ , hidroxil , hidroxil ––OHOH−− , , acesteaacestea sunt hidrofile (atrag sunt hidrofile (atrag îîn jur molecule de apăn jur molecule de apă).).→→ grupări nepolare grupări nepolare: g: grupări hidrocarbonice rupări hidrocarbonice CHCH,, sunt hidrofobe sunt hidrofobe (interac(interacţţ. mai puternic . mai puternic îîntre ele decât cu apa)ntre ele decât cu apa)

≡

••Efect hidrofob Efect hidrofob →→ macromoleculele biologice macromoleculele biologice îîn mediu apos tind să se n mediu apos tind să se ““pliezeplieze”” şşi să se plaseze astfel i să se plaseze astfel îîncât să expună spre mediu cât mai multe ncât să expună spre mediu cât mai multe grupări hidrofile grupări hidrofile şşi să i să ““orientezeorienteze”” spre zone interioare grupări hidrofobe spre zone interioare grupări hidrofobe..

••Ex. Proteinele membranare intrinseci care expun spre mediile intEx. Proteinele membranare intrinseci care expun spre mediile intern ern şşi i extern apoase grupări hidrofile iar spre interiorul membranar grextern apoase grupări hidrofile iar spre interiorul membranar grupări upări hidrofobe.hidrofobe.

OBS.OBS.

Macromoleculele se organizează astfel Macromoleculele se organizează astfel îîncât ncât îîmpreună cu solventul să mpreună cu solventul să atingă o energie potenatingă o energie potenţţială termodinamică minimăială termodinamică minimă..

tvdtx 22 )( −=

BFKII.1 Miscarea rectilinie si uniforma

xO xx00 xx

A B

)()( 00 ttvxtx −+=

Legea de miscare

Exemplu:

Din punctele A si B, aflate la distanta de 100 m, pleaca simultan unul sprecelalalt doua mobile cu vitezele v1=5 m/s si v2=15 m/s. Sa se detemine dupa cat timp si la ce distanta fata de punctul A se vor intalni cele doua mobile.

2vr

xO xx00 xx

A B1vr

CCd

tvtx 11 )( =Alegem originea sistemului de referinta in punctul A si t0=0 =>

Conditia de intalnire: x1(t)=x2(t) => v1t=d-v2t

21 vvdt+

= TimpulTimpul de de intalvireintalvire

2111 ''

vvdvtvx+

=⋅=

DistantaDistanta la care se la care se intalnescintalnesc((fatafata de de punctulpunctul A)A)

Viteza relativa

1vr 2vr

xO

transportabsolutrelativ vvv rrr−=

VitezaViteza relativarelativa a a mobiluluimobilului 2 2 fatafata de de mobilulmobilul 1, v1, v2121

vv2121==--vv22--vv11

VitezaViteza relativarelativa a a mobiluluimobilului 1 1 fatafata de de mobilulmobilul 2, v2, v1212

vv1212=v=v11+v+v22

xO xx00 xx

A B

II.2 Miscarea rectilinie uniform accelerata

ar

acceleratia: a=constant

20000 )(

21)()( ttattvxtx −+−+=LegeaLegea de de miscaremiscare::

LegeaLegea vitezeivitezei:: )( 00 ttavv −+=

0vr vr

)(2 020

2 xxavv −+=LegeaLegea luilui GalileiGalilei

O0vr

gr

y

MiscareaMiscarea pepe verticalaverticala

20000 )(

21)( ttgttvyy −−−+=

LegeaLegea de de miscaremiscare

((aruncareaaruncarea pepe verticalaverticala))

g=9.806665 m/s2

(standard)(standard)

ExempluExemplu:: Un Un corpcorp esteeste lansatlansat vericalverical cu cu vitezaviteza vv00=30 =30 m/sm/s. . DupaDupa cat cat timptimp ajungeajunge la la inaltimeainaltimeamaxima?maxima?

utgv ⋅−= 00 (din legea vitezei) => ssgv

tu 3)10(

300 =≈

==

1. Un tub 1. Un tub capilarcapilar cu cu diametruldiametrul d=0.15 mm d=0.15 mm esteeste scufundatscufundat vertical in vertical in alcoolalcool((ddalcoolalcool=979 kg/m=979 kg/m33). ). InaltimeaInaltimea panapana la care se la care se ridicaridica alcoolulalcoolul in tub in tub esteeste h=7.6 cm. h=7.6 cm. Sa se Sa se calculezecalculeze coeficientulcoeficientul de de tensiunetensiune superficialasuperficiala al al alcooluluialcoolului..

grh

⋅⋅=ρ

σ2

mNhgr /1011.272

3−⋅≈⋅⋅⋅

=ρσ

(1)(1)

(2)(2)

Aplicatii

IntrebariIntrebari test test grilagrila1) Care din 1) Care din urmatoareleurmatoarele afirmatiiafirmatii suntsunt corectecorecte::

StratulStratul superficial se superficial se comportacomporta ca o ca o membranamembrana elasticaelastica..In stare de In stare de echilibruechilibru energiaenergia potentialapotentiala a a stratuluistratului superficial superficial esteeste maxima.maxima.In stare de In stare de echilibruechilibru energiaenergia potentialapotentiala a a stratuluistratului superficial superficial esteeste minima.minima.StratulStratul superficial superficial nunu exercitaexercita nicinici o o presiunepresiune asupraasupra lichiduluilichidului..

2) Care din 2) Care din urmatoareleurmatoarele afirmatiiafirmatii suntsunt corectecorecte::LichideleLichidele suntsunt practicpractic incompresibileincompresibile datoritadatorita stratuluistratului superficial al superficial al

acestoraacestora..Forma Forma sfericasferica a a picaturilorpicaturilor de de lichidlichid esteeste determinatadeterminata de de proprietatileproprietatile

stratuluistratului superficial al superficial al acestoraacestora..CoeficientulCoeficientul de de tensiunetensiune superficialasuperficiala al al apeiapei crestecreste odataodata cu cu crestereacresterea

temperaturiitemperaturii..CoeficientulCoeficientul de de tensiunetensiune superficialasuperficiala scadescade odataodata cu cu scadereascaderea temperaturiitemperaturii..

3) 3) Care din urmatoarele afirmatii sunt corecte:Care din urmatoarele afirmatii sunt corecte:Coeficientul de tensiune superficiala a unei solutii depinde de Coeficientul de tensiune superficiala a unei solutii depinde de natura natura

solutului.solutului.Zaharul este o substanta tensioactiva.Zaharul este o substanta tensioactiva.Alcoolul etilic este o substanta tensioinactiva.Alcoolul etilic este o substanta tensioinactiva.In cazul solutului tensioactiv, coeficientul de tensiune superfiIn cazul solutului tensioactiv, coeficientul de tensiune superficiala al solutiei ciala al solutiei

depinde de concentratia acesteia.depinde de concentratia acesteia.

4) Bifaţi răspunsurile corecte:Lichidele au o structura cvasicristalină caracterizate printr-o ordine la mică

distanţă.Intensitatea mişcarii de agitaţie termică in licide este mai mică decât in cazul

gazelor.Stratul superficial exercită o presiune foarte mare asupra lichidului.Lichidele sunt practic incompresibile datorită stratului superficial al acestora.Stratul superficiual se comportă ca o membrană rigidă.

5) Bifaţi răspunsurile corecte:In stare de echilibru energia potenţială a stratului superficial este maximă.In stare de echilibru energia potenţială a stratului superficial este minimă.Fenomenele superficiale exprimă evoluţia unui sistem spre o stare de echilibru

caracterizată printr-un minim energetic.Forţele de tensiune superficială sunt normale la suprafaţa liberă a lichidului şi

tangente la conturul acesteia.Forma sferica a picaturilor de lichid este determinata de proprietatile stratului

superficial al acestora.

6) Bifaţi răspunsurile corecte:Coeficientul de tensiune superficiala al apei creste odata cu cresterea

temperaturii.Valoarea coeficientului de tensiune superficială al apei este determinat de

legăturile de hidrogen dintre moleculele de apă.Coeficientul de tensiune superficiala scade odata cu scaderea temperaturiiAlcoolul etilic este o substanta tensioinactiva.In cazul solutului tensioactiv, coeficientul de tensiune superficiala al solutiei

depinde de concentratia acesteia.

7) Bifaţi răspunsurile corecte:Tensiunea superficială nu influenţează permeabilitatea membranelor.Anestezicile determină scăderea tensiunii superficiale a sângelui.Suprafaţa libera a lichidelor care udă pereţii vasului este un menisc convex.Zaharul este o substanta tensioactiva.Vâscozitatea sângelui este mai mică in vasele capilare decât in artere.