Menisco (химия): от какво се състои и вида

Менискусът е кривината на повърхността на течността. Също така, това е свободната повърхност на течност в интерфейса течност-въздух. Течностите се характеризират с фиксиран обем, който е некомпресиран.

Въпреки това, формата на течностите се променя, като се използва формата на контейнера, който ги съдържа. Тази характеристика се дължи на случайното движение на молекулите, които ги образуват.

Течностите имат способността да текат, висока плътност и бързо се разпространяват в други течности, с които се смесват. Те заемат от гравитацията най-ниската част на контейнера, оставяйки в горната част свободна повърхност, която не е напълно равна. При някои обстоятелства те могат да приемат специални форми като капки, мехурчета и мехурчета.

Свойствата на течности като точка на топене, налягане на парите, вискозитет и топлина на изпаряване зависят от интензивността на междумолекулните сили, които придават кохезия на течности.

Течностите обаче взаимодействат с контейнера чрез сили на сцепление. Менискът след това възниква от тези физични явления: разликата между силите на сцепление между частиците на течността и адхезията, която им позволява да навлажнят стените.

Какво представлява менискуса?

Както току-що беше обяснено, менискусът е резултат от няколко физически явления, сред които може да се спомене и повърхностното напрежение на течността.

Сили на сближаване

Силите на сцепление са физическия термин, който обяснява междумолекулните взаимодействия в течността. В случая на вода, кохезионните сили се дължат на дипол-диполното взаимодействие и водородните връзки.

Водната молекула е биполярна по природа. Това е така, защото кислородът в молекулата е електроотрицателен, защото има по-голяма жажда за електроните, отколкото водородите, което определя, че кислородът остава с отрицателен заряд и водородът е положително зареден.

Налице е електростатично привличане между отрицателния заряд на молекулата на водата, намираща се в кислорода, и положителния заряд на друга молекула на водата, разположен в водородите.

Това взаимодействие е това, което е известно като дипол-диполно взаимодействие или сила, което допринася за кохезията на течността.

Силите на сцепление

От друга страна, водните молекули могат да взаимодействат със стъклени стени чрез частично зареждане на водородните атоми на водните молекули, които се свързват силно с кислородните атоми на повърхността на стъклото.

Това представлява сила на сцепление между течността и твърдата стена; Разговорно се казва, че течността намокри стената.

Когато върху повърхността на стъклото се постави силиконов разтвор, водата не просмуква напълно чашата, но върху нея се образуват капчици, които лесно се отстраняват. По този начин се посочва, че при тази обработка силата на сцепление между водата и стъклото намалява.

Много подобен случай се появява, когато ръцете са мазни, а когато се мият с вода, можете да видите много дефинирани капки върху кожата вместо влажна кожа.

Видове менискус

Има два вида менискус: вдлъбнат и изпъкнал. В образа, вдлъбнатината е А, а изпъкналата Б. Точковите линии показват правилната маркировка при четене на измерване на обема.

вдлъбнат

Вдлъбнатият мениск се характеризира с това, че ъгълът на контакт θ, образуван от стената на стъклото с линия, допираща се до мениска и вкарана в течността, има стойност, по-малка от 90 °. Ако количеството течност се постави върху стъклото, то има тенденция да се разпространява по повърхността на стъклото.

Наличието на вдлъбнат мениск показва, че кохезионните сили в течността са по-малки от адхезионната сила на стъклената стена.

Следователно, течността се къпе или намокри стъклената стена, задържайки количество течност и вдлъбнати менискуса. Водата е пример за течност, която образува вдлъбнат мениск.

изпъкнал

В случая на изпъкнал мениск, ъгълът на контакт θ има стойност, по-голяма от 90 °. Живакът е пример за течност, която образува изпъкнали мениски. Когато капка живак е поставена върху стъклена повърхност, ъгълът на контакт θ има стойност от 140 °.

Наблюдението на изпъкнал мениск показва, че кохезионните сили на течността са по-големи от силата на сцепление между течността и стъклената стена. Казва се, че течността не намокри стъклото.

Повърхностните сили на сцепление (течност-течност) и адхезия (течно-твърдо) са отговорни за много явления от биологичен интерес; такъв е случаят на повърхностно напрежение и капилярност.

Повърхностно напрежение

Повърхностното напрежение е нетна сила на привличане, която се упражнява върху молекулите на течността, която е върху повърхността и има тенденция да ги въвежда в течността.

Следователно, повърхностното напрежение има склонност да свързва течността и им дава повече вдлъбнати мениски; или с други думи: тази сила има тенденция да отстранява повърхността на течността от стъклената стена.

Повърхностното напрежение има тенденция да намалява с увеличаване на температурата, например: повърхностното напрежение на водата е равно на 0.076 N / m при 0 ° С и 0.059 N / m при 100 ° С.

Междувременно, повърхностното напрежение на живака при 20 ° C е 0, 465 N / m. Това би обяснило защо живакът образува изпъкнали мениски.

капилярност

Ако ъгълът на контакт θ е по-малък от 90 °, и течността намокри стъклената стена, течността вътре в стъклените капиляри може да се повиши, докато се достигне равновесно състояние.

Теглото на колоната за течност се компенсира от вертикалната компонента на кохезионната сила, дължаща се на повърхностното напрежение. Силата на сцепление не се намесва, тъй като те са перпендикулярни на повърхността на тръбата.

Този закон не обяснява как водата може да се издигне от корените до листата през съдовете на ксилема.

Всъщност има други фактори, свързани с това, например: когато водата се изпарява в листата, водните молекули в горната част на капилярите се всмукват.

Това позволява на други молекули от дъното на капилярите да се издигнат, за да заемат мястото на изпарените водни молекули.