Ménisque (chimie)

Ménisque concave et convexe. Source: Wikimedia Commons

Quel est le ménisque (chimie)?

Il ménisque C'est la courbure de la surface d'un liquide. C'est aussi la surface libre d'un liquide dans l'interface liquide-air. Les liquides sont caractérisés par un volume fixe, étant peu compressif.

Cependant, la forme des liquides varie en adoptant la forme du récipient qui les contient. Cette caractéristique est due au mouvement aléatoire des molécules qui les forment.

Les liquides ont la capacité de couler, de haute densité et de se propager rapidement dans d'autres liquides avec lesquels ils sont miscibles. 

Ils occupent la zone la plus basse du récipient, laissant une surface libre et non complètement plate sur le dessus. Dans certaines circonstances, ils peuvent adopter des formes spéciales telles que les gouttes, les bulles et les bulles.

Les propriétés des liquides tels que le point de fusion, la pression de vapeur, la viscosité et la chaleur de vaporisation dépendent de l'intensité des forces intermoléculaires qui donnent de la cohésion aux liquides.

Cependant, les liquides interagissent également avec le conteneur par les forces d'adhésion.

Le ménisque découle alors de ces phénomènes physiques: la différence entre les forces de cohésion entre les particules liquides, et l'adhésion, ce qui leur permet de mouiller les murs.

Qu'est-ce que le ménisque?

Comme expliqué, le ménisque est le résultat de plusieurs phénomènes physiques, parmi lesquels la tension de surface du liquide peut également être mentionnée.

Forces de cohésion

Les forces de cohésion sont le terme physique qui explique les interactions intermoléculaires dans le liquide. Dans le cas de l'eau, les forces de cohésion sont dues à l'interaction dipol-dipolo et aux ponts d'hydrogène.

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La molécule d'eau est la nature bipolaire. En effet.

Il y a une attraction électrostatique entre la charge négative d'une molécule d'eau, située dans l'oxygène, et la charge positive d'une autre molécule d'eau, située dans des hydrogènes.

Cette interaction est ce qu'il connaît comme une interaction ou une force dipol-dipole, qui contribue à la cohésion des fluides.

Forces d'adhésion

D'un autre côté, les molécules d'eau peuvent interagir avec les parois en verre, par charge partielle des atomes d'hydrogène des molécules d'eau qui se lient aux atomes d'oxygène de la surface du verre du verre dans les atomes d'oxygène.

Cela constitue la force d'adhésion entre le liquide et la paroi rigide, ce qui signifie familièrement que le liquide assouplit le mur.

Lorsqu'une solution de silicone est placée sur la surface du verre, l'eau n'imprécie pas complètement le verre, mais se forment sur ces gouttes qui sont facilement éliminées.

Ainsi, il est indiqué qu'avec ce traitement, la force d'adhésion entre l'eau et le verre est réduite.

Un cas très similaire se produit lorsque les mains sont grasses, et lorsqu'ils les lavent avec de l'eau, des gouttes très définies peuvent être vues sur la peau au lieu de la peau humidifiée.

Types de ménisque

Il existe deux types de ménisque: le concave et le convexe. Dans l'image supérieure, le concave est le A et le convexe le b. Les lignes pointillées indiquent la rinçage correct lors de la lecture d'une mesure de volume.

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Ménisque concave

Mesures du ménisque concave. Source: Wikimedia Commons

Le ménisque concave est caractérisé en ce que l'angle de contact θ qui forme la paroi du verre avec une ligne tangente vers le ménisque, qui est introduit dans le sein du liquide, a une valeur inférieure à 90 °.

Si une quantité liquide est placée sur le verre, elle a tendance à se propager sur la surface du verre.

La présence d'un ménisque concave.

Par conséquent, le liquide baigne ou assouppe la paroi en verre, conservant une quantité de liquide et donnant au ménisque concave. L'eau est un exemple de liquide qui forme le ménisque concave.

Ménisque convexe

Dans le cas du ménisque convexe, l'angle de contact θ a une valeur supérieure à 90º. Le mercure est un exemple de liquide qui forme le ménisque convexe. Lorsqu'une goutte de mercure est placée sur une surface en verre, l'angle de contact θ a une valeur de 140º.

Observation d'un ménisque convexe. On dit que le liquide ne mouille pas le verre.

Les forces superficielles de cohésion (liquide-liquide) et d'adhésion (liquide-solide) sont responsables de nombreux phénomènes d'intérêt biologique, tels que le cas de la tension de surface et de la capillarité.

Tension superficielle

La tension en surface est une force d'attraction nette exercée sur les molécules de fluide trouvées à la surface et qui a tendance à les introduire dans le liquide.

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Par conséquent, la tension de surface tend à cohésion du liquide et à donner plus de ménisque concave. En d'autres termes, cette force a tendance à éliminer la surface du fluide de la paroi de verre.

La tension en surface a tendance à diminuer à mesure que la température augmente, par exemple: la tension de l'eau de surface est égale à 0,076 N / m A 0 ° C et 0,059 N / m A 100 ° C.

Tandis que la tension en surface du mercure à 20 ° C est de 0,465 N / m. Cela expliquerait pourquoi le mercure forme du ménisque convexe.

Capillarité

Si l'angle de contact θ est inférieur à 90 ° et que le liquide assouplit la paroi en verre, le liquide à l'intérieur des capillaires de verre peut monter jusqu'à atteindre une condition de bancaire.

Le poids de la colonne liquide est compensé par la composante verticale de la force de cohésion due à la tension de surface. La force d'adhésion n'intervient pas car elle est perpendiculaire à la surface du tube.

Cette loi n'explique pas comment l'eau peut monter des racines aux feuilles à travers les navires de xylème.

En fait, il y a d'autres facteurs impliqués à cet égard, par exemple: lorsque l'eau s'évapore dans les feuilles, il permet aux molécules d'eau d'être allongées dans la partie supérieure des capillaires.

Cela permet à d'autres molécules au bas des capillaires de monter pour occuper le site des molécules d'eau évaporées.

Les références

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chimie. Cengage Learning.
2. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. Comment lire le ménisque en chimie. Récupéré de Thoughtco.com