Yüzey gerilimi, bir sıvının yüzeyindeki moleküllerin, sıvının içindeki moleküllerle arasındaki kohezyon kuvvetleri nedeniyle yüzeyde oluşturduğu ince ve gerilmiş bir tabakadır. Yüzey gerilimi, sıvının yüzeyinde bir zar varmış gibi davranmasını sağlar ve bu durum, sıvı moleküllerinin birbirine olan çekim kuvvetinden kaynaklanır. 9. sınıf kimya müfredatında yüzey gerilimini etkileyen faktörler önemli bir konudur.

Sıvıların Yüzey Gerilimini Etkileyen Faktörler

Sıvı içindeki bir molekül, komşu moleküller tarafından her yöne doğru eşit kuvvetlerle çekilirken, yüzeydeki molekül ise sadece sıvının içindeki ve yüzeydeki moleküller tarafından aşağıya ve yanlara doğru çekilir. İçteki molekül dengelenmiş bir kuvvetle çekildiğinden ortalama bir kuvvet hissetmez. Yüzeydeki molekül ise sıvının içine doğru net bir kuvvetle çekilir. Yüzeydeki molekül, içteki moleküller tarafından uygulanan çekme kuvveti, yüzey üzerindeki gaz molekülleri tarafından dengelenemez. Dolayısıyla yüzeydeki moleküller ile içteki moleküller arasındaki uzaklık azalır ve dengelenmemiş kuvvetlerden doğan enerji fazlalığı ortaya çıkar. Bu olay, yüzey gerilimi olarak adlandırılır ve bu gerilim dengelenmemiş kuvvetlerin bileşkesi ile eşittir.

Sıvı yüzeyindeki moleküller, sıvının içine çeken bu kuvvet nedeniyle minimum yüzeye sahip olur ve sıvı yüzeyi zar gibi gerilir. Bu davranış, sıvı damlalarının küresel olma eğilimini açıklar. Bu durum yağmur damlalarının küresel oluşunda ve yağ içindeki su damlalarında görülebilir.

Bir sıvının damla büyüklüğü ve damlasının şekli, sıvının yüzey gerilimi ile ilgilidir.

Sıvıların yüzey gerilimi farklı yöntemlerle ölçülebilir. Bu yöntemlerden bazıları aşağıda verilmiştir:

• Belirli bir hacimdeki sıvının damlaları sayılabilir. Bunun için Traube stalagmometresi kullanılır.

a ve b arasındaki sıvının kaç damla olduğu sayılarak sıvının yüzey gerilimi belirlenir.

• Yüzey gerilimi pipet, büret veya damlalıkta bulunan belirli hacimdeki sıvının damlaları sayılarak da bulunabilir. Aynı malzemeler kullanılarak belirli bir süre boyunca damlayan sıvının miktarı ölçülerek de yüzey gerilimi belirlenebilir.
• Metal bir paranın üzerine damlatılan sıvının damla sayısı ve sıvının para üzerinde duruş şekli ile sıvının yüzey gerilimi ölçülebilir. Damla ne kadar bombeli duruyorsa, sıvının yüzey gerilimi o kadar yüksektir.

Yüzey geriliminin büyüklüğünü etkileyen faktörler:

1. Sıvının cinsi: Moleküller arası etkileşimlerin gücü arttıkça, sıvı molekülleri arasındaki kohezyon kuvveti artar. Dolayısıyla yüzey gerilimi artar.
2. Sıcaklık: Sıcaklık arttıkça, moleküller arasındaki çekim gücü zayıflar, kohezyon kuvveti azalır ve yüzey gerilimi azalır.
3. Safsızlık: Sıvıya sıvıda çok çözünen bir safsızlık eklendiğinde, sıvının yüzey gerilimi artar. Az çözünen ya da hiç çözünmeyen bir safsızlık eklendiğinde ise yüzey gerilimi azalır. Örneğin suya tuz eklendiğinde yüzey gerilimi artar. Suya sabun veya deterjan ilavesi ise yüzey gerilimini azaltır.

Sıvıların Yüzey Gerilim Değerleri:

Çözümlü Örnek Sorular

Soru 1
Aşağıdakilerden hangisi bir sıvının yüzey gerilimini artıran faktörlerden biridir?
A) Sıvının sıcaklığının artırılması
B) Yüzey aktif maddelerin eklenmesi
C) Moleküller arası kuvvetlerin artması
D) Sıvının viskozitesinin azalması

Çözüm:
Bir sıvının yüzey gerilimini artıran en önemli faktörlerden biri, moleküller arası çekim kuvvetlerinin artmasıdır. Yüzey gerilimi, sıvı moleküllerinin birbirine daha güçlü çekilmesiyle artar.
Doğru cevap: C

Soru 2
Sıcaklık artışının suyun yüzey gerilimi üzerindeki etkisi aşağıdakilerden hangisidir?
A) Yüzey gerilimi artar
B) Yüzey gerilimi azalır
C) Yüzey gerilimi değişmez
D) Yüzey gerilimi önce azalır sonra artar

Çözüm:
Sıcaklık arttıkça, sıvı molekülleri daha fazla enerji kazanır ve bu da moleküller arası çekim kuvvetlerinin azalmasına neden olur. Sonuç olarak yüzey gerilimi azalır.
Doğru cevap: B

Soru 3
Bir kaba dökülen suya deterjan eklendiğinde yüzey gerilimi nasıl etkilenir?
A) Artar
B) Azalır
C) Değişmez
D) Sabun miktarına göre değişir

Çözüm:
Deterjan, suyun yüzeyine yerleşerek moleküller arasındaki çekim kuvvetlerini zayıflatır ve yüzey gerilimini azaltır.
Doğru cevap: B

Soru 4
Yüzey gerilimi yüksek olan bir sıvı, aşağıdaki özelliklerden hangisine sahip olabilir?
A) Daha küçük damlalar oluşturur
B) Daha büyük damlalar oluşturur
C) Moleküller arası çekim kuvvetleri zayıftır
D) Islak yüzeylere daha kolay yayılır

Çözüm:
Yüzey gerilimi yüksek olan sıvılar, moleküller arası çekim kuvvetleri güçlü olduğundan, yüzeylerini minimum alana indirgeyerek daha küçük damlalar oluşturur.
Doğru cevap: A

Soru 5
Aşağıdaki olaylardan hangisi yüzey gerilimi sayesinde gerçekleşir?
A) Yağmur damlalarının küresel şekil alması
B) Katı bir cisme yapışan sıvının yayılması
C) Suyun sıcaklıkla buharlaşması
D) Sıvının kap içinde hareket etmesi

Çözüm:
Yüzey gerilimi, sıvıların yüzey alanını en küçük seviyeye indirmek istemesinden kaynaklanır, bu nedenle yağmur damlaları küresel şekil alır.
Doğru cevap: A