Menisco (chimica)

Menisco concavo e convesso. Fonte: Wikimedia Commons

Cos'è il menisco (chimica)?

Lui menisco È la curvatura della superficie di un liquido. È anche la superficie libera di un liquido nell'interfaccia a vita liquida. I liquidi sono caratterizzati dall'avere un volume fisso, essendo dispressivi.

Tuttavia, la forma dei liquidi varia adottando la forma del contenitore che li contiene. Questa caratteristica è dovuta al movimento casuale delle molecole che le formano.

I liquidi hanno la capacità di fluire, alta densità e diffusione rapidamente in altri liquidi con cui sono miscibili. 

Occupano l'area più bassa del contenitore, lasciando una superficie libera non completamente piatta nella parte superiore. In alcune circostanze possono adottare forme speciali come gocce, bolle e bolle.

Le proprietà dei liquidi come il punto di fusione, la pressione del vapore, la viscosità e il calore della vaporizzazione dipendono dall'intensità delle forze intermolecolari che danno coesione ai liquidi.

Tuttavia, i liquidi interagiscono anche con il contenitore attraverso le forze di adesione.

Il menisco deriva quindi da questi fenomeni fisici: la differenza tra le forze di coesione tra particelle liquide e adesione, che consente loro di bagnare le pareti.

Qual è il menisco?

Come spiegato, il menisco è il risultato di diversi fenomeni fisici, tra cui può anche essere menzionata la tensione superficiale del liquido.

Forze di coesione

Le forze di coesione sono il termine fisico che spiega le interazioni intermolecolari all'interno del liquido. Nel caso dell'acqua, le forze di coesione sono dovute all'interazione dipolo-dipolo e ai ponti idrogeno.

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La molecola d'acqua è natura bipolare. Questo perché l'ossigeno della molecola è elettronegativo perché ha una maggiore avidità dovuta a elettroni rispetto agli idrogeni, il che determina che l'ossigeno rimane con un carico negativo e gli idrogeni sono caricati positivamente.

C'è un'attrazione elettrostatica tra il carico negativo di una molecola d'acqua, situata in ossigeno, e il carico positivo di un'altra molecola d'acqua, situata in idrogeni.

Questa interazione è ciò che conosce come interazione o forza dipolo-dipolo, che contribuisce alla coesione dei fluidi.

Forze di adesione

D'altra parte, le molecole d'acqua possono interagire con le pareti di vetro, per carico parziale degli atomi di idrogeno delle molecole d'acqua che legano gli atomi di ossigeno della superficie del vetro del vetro negli atomi di ossigeno.

Ciò costituisce la forza di adesione tra il liquido e la parete rigida, il che colloquialmente significa che il liquido bagna il muro.

Quando una soluzione di silicone viene posizionata sulla superficie del vetro, l'acqua non impregna completamente il vetro, ma si forma su questo alcune gocce che vengono facilmente eliminate.

Pertanto, è indicato che con questo trattamento la forza di adesione tra acqua e vetro è ridotta.

Un caso molto simile si verifica quando le mani sono oleose e quando le lavano con acqua, si possono vedere gocce molto definite sulla pelle anziché sulla pelle inumidita.

Tipi di menisc

Esistono due tipi di menisco: il concavo e il convesso. Nell'immagine superiore, il concavo è A e il convesso B. Le linee tratteggiate indicano il flusso corretto quando si legge una misura del volume.

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Menisco concavo

Misure del menisco concave. Fonte: Wikimedia Commons

Il menisco concavo è caratterizzato dal fatto che l'angolo di contatto θ che forma la parete del vetro con una linea tangente al menisco, che viene introdotto nel seno del liquido, ha un valore inferiore a 90º.

Se una quantità liquida viene posizionata sul vetro, tende a diffondersi sulla superficie del vetro.

La presenza di un menisc concavo.

Pertanto, il liquido si bagna o bagna la parete di vetro, mantenendo una quantità di liquido e dando il menisco concavo. L'acqua è un esempio di un liquido che forma menisco concavo.

Menisco convesso

Nel caso del menisco convesso, l'angolo di contatto θ ha un valore superiore a 90º. Il mercurio è un esempio di un liquido che forma il menisco convesso. Quando una goccia di mercurio è posizionata su una superficie di vetro, l'angolo di contatto θ ha un valore di 140º.

Osservazione di un menisc convesso. Si dice che il liquido non bagni il vetro.

Le forze superficiali della coesione (liquido-liquido) e dell'adesione (solido liquido) sono responsabili di molti fenomeni di interesse biologico, come il caso di tensione superficiale e capillarità.

Tensione superficiale

La tensione superficiale è una forza di attrazione netta esercitata sulle molecole del fluido presenti sulla superficie e che tende a introdurle nel liquido.

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Pertanto, la tensione superficiale tende a coestare il liquido e dare menisco più concavi. In altre parole, questa forza tende a rimuovere la superficie del fluido della parete di vetro.

La tensione superficiale tende a diminuire all'aumentare della temperatura, ad esempio: la tensione delle acque superficiali è pari a 0,076 n/m a 0 ° C e 0,059 n/m a 100 ° C.

Mentre la tensione superficiale del mercurio a 20 ° C è 0,465 N/m. Questo spiegherebbe perché le forme di mercurio convessano menisco.

Capillarità

Se l'angolo di contatto θ è inferiore a 90º e il liquido bagna la parete di vetro, il liquido all'interno dei capillari di vetro può salire fino a raggiungere una condizione di equilibrio.

Il peso della colonna liquida viene compensato dalla componente verticale della forza di coesione dovuta alla tensione superficiale. La forza di adesione non interviene perché è perpendicolare alla superficie del tubo.

Questa legge non spiega come l'acqua possa salire dalle radici alle foglie attraverso i vasi di xilema.

In realtà, ci sono altri fattori coinvolti in questo senso, ad esempio: quando l'acqua evapora nelle foglie, consente alle molecole d'acqua di essere allattate nella parte superiore dei capillari.

Ciò consente ad altre molecole nella parte inferiore dei capillari di salire per occupare il sito delle molecole d'acqua evaporate.

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. Chimica. Apprendimento del Cengage.
2. Helmestine, Anne Marie, PH.D. Come leggere il menisco in chimica. Recuperato da Thoughtco.com