Menisco (kimya): ne oluşur ve çeşitleri

Menisküs, bir sıvının yüzeyinin eğriliğidir. Ayrıca, sıvı-hava ara-yüzündeki bir sıvının serbest yüzeyidir. Sıvılar, sıkıştırılamaz bir hacme sahip sabit bir hacme sahip olmalarıyla karakterize edilir.

Bununla birlikte, sıvıların şekli, onları içeren kabın şeklinin benimsenmesine göre değişir. Bu özellik, onları oluşturan moleküllerin rastgele hareketlerinden kaynaklanmaktadır.

Sıvılar, karışabilecekleri diğer sıvılarda hızlı bir şekilde akma, yüksek yoğunlukta ve yayılma özelliğine sahiptir. Kabın en alçak alanını yerçekimi ile kaplarlar, üst kısımda tamamen düz olmayan serbest bir yüzey bırakırlar. Bazı durumlarda, damlalar, kabarcıklar ve kabarcıklar gibi özel şekiller alabilirler.

Erime noktası, buhar basıncı, viskozite ve buharlaşma ısısı gibi sıvıların özellikleri, sıvılara yapışmayı sağlayan moleküller arası kuvvetlerin yoğunluğuna bağlıdır.

Bununla birlikte, sıvılar ayrıca yapışma kuvvetleriyle konteynerle etkileşime girer. Menisküs daha sonra şu fiziksel olaylardan doğar: sıvının parçacıkları arasındaki uyum kuvvetleri ve duvarları ıslatmasına izin veren yapışma arasındaki fark.

Menisküs nedir?

Az önce açıklandığı gibi, menisküs, sıvının yüzey geriliminin de belirtilebileceği çeşitli fiziksel olayların sonucudur.

Uyum kuvvetleri

Uyum kuvvetleri, sıvı içindeki moleküller arası etkileşimleri açıklayan fiziksel terimdir. Su durumunda, uyum kuvvetleri dipol-dipol etkileşimi ve hidrojen bağları nedeniyledir.

Su molekülü doğada bipolardır. Bunun nedeni, moleküldeki oksijenin elektronegatif olmasıdır, çünkü elektronlar için hidrojene göre daha fazla avidite vardır, bu, oksijenin negatif bir yük ile kalacağını ve hidrojenlerin pozitif olarak yüklendiğini belirler.

Hidrojenlerde bulunan bir su molekülünün negatif yükü ile hidrojene yer alan bir başka su molekülünün pozitif yükü arasında elektrostatik bir çekim vardır.

Bu etkileşim, sıvının yapışmasına katkıda bulunan dipol-dipol etkileşimi veya kuvveti olarak bilinir.

Yapışma kuvvetleri

Diğer yandan, su molekülleri, cam yüzeyindeki oksijen atomlarına kuvvetlice bağlanan su moleküllerinin hidrojen atomlarını kısmen yükleyerek cam duvarlarla etkileşime girebilir.

Bu, sıvı ve sert duvar arasındaki yapışma kuvvetini oluşturur; Halk arasında sıvının duvarı ıslattığı söylenir.

Camın yüzeyine silikon bir çözelti yerleştirildiğinde, su, camı tamamen emdirmez, ancak üzerinde kolayca çıkarılabilen damlacıklar oluşur. Dolayısıyla, bu işlemle su ve cam arasındaki yapışma kuvvetinin azaldığı belirtilmektedir.

Çok benzer bir durum, eller yağlı olduğunda ve suyla yıkandığında, nemli cilt yerine cilt üzerinde çok tanımlanmış damlalar görebilirsiniz.

Menisküs tipleri

İki tür menisküs vardır: içbükey ve dışbükey. Resimde, içbükey A ve dışbükey B'dir. Noktalı çizgiler, bir hacim ölçümü okurken doğru işaretlemeyi gösterir.

içbükey

İçbükey menisküs, camın duvarı tarafından menisküs teğet bir çizgi ile oluşturulan ve sıvının içine sokulan temas sıvısının 90 ° 'nin altında bir değere sahip olmasıyla karakterize edilir. Cam üzerine bir miktar sıvı konursa, camın yüzeyine yayılma eğilimindedir.

İçbükey bir menisküsün varlığı, sıvı içindeki uyum kuvvetlerinin cam duvar yapışma kuvvetinden daha az olduğunu gösterir.

Bu nedenle, sıvı cam duvarı banyo eder veya ıslatır, bir miktar sıvı tutarak menisküsün içbükeyini yapar. Su içbükey menisküsü oluşturan bir sıvı örneğidir.

konveks

Dışbükey menisküs durumunda, temas açısı θ 90 ° 'den büyük bir değere sahiptir. Civa, dışbükey menisci oluşturan bir sıvı örneğidir. Cam bir yüzeye bir damla cıva yerleştirildiğinde, temas açısı θ 140 ° değerine sahiptir.

Dışbükey bir menisküsün gözlemlenmesi, sıvının yapışma kuvvetlerinin, sıvı ile cam duvar arasındaki yapışma kuvvetinden daha büyük olduğu anlamına gelir. Sıvının camı ıslatmadığı söylenir.

Yüzeysel uyum kuvvetleri (sıvı-sıvı) ve yapışma (sıvı-katı) biyolojik olarak ilgilenilen birçok fenomenden sorumludur; yüzey gerilimi ve kılcallık durumu böyledir.

Yüzey gerilimi

Yüzey gerilimi, yüzeydeki sıvının molekülleri üzerine uygulanan ve bunları sıvıya sokma eğiliminde olan net bir çekim kuvvetidir.

Bu nedenle, yüzey gerilimi sıvıyı birleştirme ve içbükey menisküs oluşturma eğilimindedir; veya başka bir deyişle: bu kuvvet, sıvının yüzeyini cam duvardan ayırma eğilimindedir.

Yüzey gerilimi, sıcaklık arttıkça düşme eğilimindedir, örneğin: suyun yüzey gerilimi, 0 ° C'de 0, 076 N / m'ye ve 100 ° C'de 0, 059 N / m'ye eşittir.

Bu arada, 20 ° C'deki cıva yüzey gerilimi 0.465 N / m'dir. Bu cıva neden dışbükey menisküs oluşturduğunu açıklar.

kapilarite

Temas açısı θ 90 ° 'nin altındaysa ve sıvı cam çeperi ıslatıyorsa, cam kılcalların içindeki sıvı bir denge durumuna ulaşılıncaya kadar yükselebilir.

Sıvı kolonun ağırlığı, yüzey gerilimi nedeniyle yapışma kuvvetinin dikey bileşeni ile telafi edilir. Yapışma kuvveti araya girmez, çünkü bunlar tüpün yüzeyine diktir.

Bu yasa, suyun köklerden yapraklara ksilonun damarlarından nasıl yükseldiğini açıklamıyor.

Aslında bu konuda başka faktörler de var, örneğin: Yapraklarda su buharlaştığında, kılcal damarların üst kısmındaki su moleküllerinin emilmesini sağlar.

Bu, kılcal damarların dibindeki diğer moleküllerin, buharlaşmış su moleküllerinin bölgesini işgal etmek için yükselmesine izin verir.