メニスカスは、液体の表面の曲率です。また、液体と空気の界面における液体の自由表面です。液体の特徴は、体積が一定で圧縮性が低いことです。
ただし、液体の形状は、液体が入っている容器の形状によって異なります。この特性は、それらを形成する分子のランダムな動きによるものです。
出典：WikipediaによるJleedev。
液体は、流動し、高密度で、混和性のある他の液体に急速に拡散する能力があります。それらは重力によって容器の最も低い領域を占め、上部に完全に平らではない自由表面を残します。状況によっては、水滴、泡、泡などの特殊な形をとることがあります。
融点、蒸気圧、粘度、気化熱などの液体の特性は、液体を凝集させる分子間力の強さに依存します。
しかしながら、液体はまた、付着力を通じて容器と相互作用する。次に、メニスカスはこれらの物理現象から発生します。液体の粒子間の凝集力と、壁を濡らすことのできる付着力の差です。
メニスカスとは何ですか？
先ほど説明したように、メニスカスはさまざまな物理現象の結果であり、その中に液体の表面張力も含まれます。
凝集力
凝集力は、液体内の分子間相互作用を説明する物理的な用語です。水の場合、凝集力は双極子間相互作用と水素結合によるものです。
水分子は本質的に双極性です。これは、分子内の酸素は水素よりも電子に対して貪欲であり、酸素が負に帯電し、水素が正に帯電していることを決定するため、分子内の酸素は電気陰性であるという事実によるものです。
酸素上にある1つの水分子の負電荷と水素上にある別の水分子の正電荷の間に静電引力があります。
この相互作用は、双極子間相互作用または力として知られているものであり、液体の凝集に寄与します。
粘着力
一方、水分子は、ガラス表面の酸素原子に強く結合する水分子の水素原子を部分的に帯電させることにより、ガラス壁と相互作用することができます。
これは、液体と剛壁の間の付着力を構成します。口語的には、液体が壁を濡らすと言われています。
シリコン溶液をガラスの表面に配置すると、水はガラスに完全に浸透しませんが、ガラス上に液滴が形成され、簡単に除去されます。したがって、この処理により、水とガラスの間の付着力が低下することが示されている。
非常によく似たケースは、手が油性で、水で洗うと、湿った皮膚ではなく、非常に明確な滴が皮膚に見られる場合があります。
メニスカスの種類
メニスカスには、凹面と凸面の2種類があります。画像では、凹型がA、凸型がBです。点線は、ボリューム測定値を読み取るときの正しいフラッシュを示します。
凹面
出典：Wikipediaによるカトラー。
凹面メニスカスの特徴は、ガラス壁とメニスカスに接する線との間に形成され、液体に導入される接触角θの値が90°未満であることです。ガラスの上に液体を置くと、ガラスの表面に広がる傾向があります。
凹面のメニスカスの存在は、液体内の凝集力が液体ガラス壁の接着力よりも小さいことを示しています。
したがって、液体はガラス壁を浸すか濡らし、一定量の液体を保持し、メニスカスに凹型の形状を与えます。水は凹面の半月板を形成する流体の例です。
凸
凸状メニスカスの場合、接触角θは９０°より大きい値を有する。水銀は、凸状のメニスカスを形成する液体の例です。水銀の滴がガラス表面に置かれると、接触角θの値は140度になります。
凸状のメニスカスの観察は、液体の凝集力が液体とガラス壁の間の付着力よりも大きいことを示しています。液体はガラスを濡らさないと言われています。
凝集力（液体-液体）および接着力（液体-固体）の表面力は、生物学的に重要な多くの現象の原因です。これは、表面張力と毛管現象の場合です。
表面張力
表面張力は、表面にある液体の分子に作用し、それらを液体に導入する傾向がある正味の引力です。
したがって、表面張力は液体を結合し、それらに凹面のメニスカスを与える傾向があります。または別の言い方をすると、この力はガラス壁から液体の表面を取り除く傾向があります。
表面張力は、温度が上昇するにつれて低下する傾向があります。たとえば、水の表面張力は、0°Cで0.076 N / m、100°Cで0.059 N / mです。
一方、20ºCでの水銀の表面張力は0.465 N / mです。これは、水銀が凸状の半月板を形成する理由を説明します。
毛細血管
接触角θが90°未満で、液体がガラス壁を濡らすと、ガラス毛細管内の液体が平衡状態に上昇する可能性があります。
液柱の重量は、表面張力による凝集力の垂直成分によって相殺されます。接着力はチューブの表面に垂直なので干渉しません。
この法則は、水が木部の血管を通って根から葉まで上昇する方法を説明していません。
実際には、この点に関して他の要因が介入します。たとえば、水が葉で蒸発すると、毛細管の上部の水分子が吸い上げられます。
これにより、キャピラリーの下部にある他の分子が上昇し、蒸発した水分子の代わりになります。
参考文献
- ガノン、WF（2002）。医学生理学。2002.第19版。編集マニュアルモデルノ。
- ウィッテン、デイビス、ペック、スタンリー。（2008）。化学。（第8版）。CENGAGEラーニング。
- ヘルメンスティン、アンマリー、Ph.D。（2018年8月4日）。化学のメニスカスの読み方。から回復：thoughtco.com
- ウィキペディア。（2018）。メニスカス（液体）。から回復：en.wikipedia.org
- Friedl S.（2018）。メニスカスとは？調査。回収元：study.com
- 表面張力。回収元：chem.purdue.edu