Oberflächenspannung

Was passiert, wenn man eine Nähnadel in ein Glas Wasser legt?

Sie geht sofort unter.

Wenn du die Nadel aber ganz vorsichtig mit Hilfe einer Pinzette auf die Wasseroberfläche legst, bleibt sie an der Oberfläche und schwimmt! Auf diese Weise kannst du auch Büroklammern, leichte Münzen etc. schwimmen lassen. Besonders gut geht das, wenn du sie erst auf ein Stück Löschpapier gibst, dieses aufs Wasser legst und sobald es sich vollgesaugt hat vorsichtig unter dem Gegenstand herausziehst.

Wieso funktioniert das?

Wenn man die Wasseroberfläche genau betrachtet, sieht sie fast aus wie eine Haut, auf der die Gegenstände liegen. Etwas Ähnliches beobachtet man auch, wenn man ein Glas randvoll mit Wasser anfüllt und vorsichtig noch ein paar Tropfen hinzufügt: Das Wasser läuft nicht sofort über, sondern man kann einen richtigen "Gupf" aufschütten. Seine Oberfläche wirkt wie eine gespannte Haut, durch die nichts ausrinnt.

Es ist tatsächlich so, dass in der Wasseroberfläche Kräfte wirken, die die Oberfläche fest zusammenhalten. Sie werden durch die gegenseitige Anziehung zwischen den Wassermolekülen verursacht und als Oberflächenspannung bezeichnet.

In anderen Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Benzin, ist der Zusammenhalt zwischen den Teilchen nicht so stark, sie haben daher im Vergleich zum Wasser eine viel niedrigere Oberflächenspannung.

Wo macht sich die Oberflächenspannung sonst noch bemerkbar?

Sie ist zum Beispiel der Grund dafür, dass Wassertropfen immer versuchen, eine möglichst kleine Oberfläche anzunehmen und deshalb eine kugelige Form haben.

Wasserläufer können dank der Oberflächenspannung auf der Wasseroberfläche laufen ohne einzusinken, sie werden wie die Nadel im Experiment von der "Haut" gehalten.

Kann diese Oberflächenspannung auch störend sein?

Die hohe Oberflächenspannung des Wassers ist aber auch manchmal unerwünscht: Sie ist schuld daran, dass Wasser in bestimmte Stoffe und Gewebe schlecht eindringen kann und stattdessen abperlt. Beim Wäschewaschen gibt man dem Wasser deshalb bestimmte Stoffe zu, die die Oberflächenspannung verringern: Seife, Waschpulver und Spülmittel enthalten solche Stoffe, die Tenside genannt werden. Sie stören den Zusammenhalt der Wassermoleküle und setzen dadurch die Oberflächenspannung stark herab. So kann der Stoff vom Wasser besser benetzt werden.

Wiederhole den Versuch vom Beginn mit Wasser, dem du einen Tropfen Spülmittel zugesetzt hast.

Nun reicht die Oberflächenspannung nicht mehr aus, um Gegenstände schwimmen zu lassen, und man kann auch keinen Wasserberg mehr im Glas aufschütten.

Auch ein Wasserläufer würde durch Spülmittel im Wasser zum Abstürzen gebracht werden!