MÉNISQUE (CHIMIE): DE QUOI IL S'AGIT ET TYPES - CHIMIE - 2025

Le ménisque est la courbure de la surface d'un liquide. C'est aussi la surface libre d'un liquide à l'interface liquide-air. Les liquides se caractérisent par leur volume fixe, étant peu compressibles.

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.

Source: Jleedev via Wikipedia.

Les liquides ont la capacité de s'écouler, d'une densité élevée et de se diffuser rapidement dans d'autres liquides avec lesquels ils sont miscibles. Ils occupent la zone la plus basse du conteneur par gravité, laissant une surface libre non totalement plane au sommet. Dans certaines circonstances, ils peuvent prendre des formes spéciales telles que des gouttes, des bulles et des bulles.

Les propriétés des liquides telles 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 la cohésion des liquides.

Cependant, les liquides interagissent également avec le récipient par des forces d'adhésion. Le ménisque résulte alors de ces phénomènes physiques: la différence entre les forces de cohésion entre les particules du liquide, et celles d'adhésion qui leur permet de mouiller les parois.

Quel est le ménisque?

Comme on vient de l'expliquer, le ménisque est le résultat de divers phénomènes physiques, parmi lesquels la tension superficielle du liquide peut également être mentionnée.

Forces de cohésion

Les forces de cohésion sont le terme physique qui explique les interactions intermoléculaires au sein du liquide. Dans le cas de l'eau, les forces de cohésion sont dues à l'interaction dipôle-dipôle et aux liaisons hydrogène.

La molécule d'eau est de nature bipolaire. Cela est dû au fait que l'oxygène dans la molécule est électronégatif car il a une plus grande avidité pour les électrons que pour les hydrogènes, ce qui détermine que l'oxygène est chargé négativement et que les hydrogènes sont chargés positivement.

Il existe une attraction électrostatique entre la charge négative d'une molécule d'eau, située sur l'oxygène, et la charge positive d'une autre molécule d'eau, située sur les hydrogènes.

Cette interaction est ce que l'on appelle l'interaction ou force dipôle-dipôle, qui contribue à la cohésion du liquide.

Forces d'adhésion

D'autre part, les molécules d'eau peuvent interagir avec les parois de verre, en chargeant partiellement les atomes d'hydrogène des molécules d'eau qui se lient fortement aux atomes d'oxygène à la surface du verre.

Ceci constitue la force d'adhérence entre le liquide et la paroi rigide; familièrement, on dit que le liquide mouille le mur.

Lorsqu'une solution de silicone est placée à la surface du verre, l'eau n'imprègne pas complètement le verre, mais des gouttelettes se forment sur le verre qui s'enlèvent facilement. Ainsi, il est indiqué qu'avec ce traitement la force d'adhérence entre l'eau et le verre est réduite.

Un cas très similaire se produit lorsque les mains sont grasses, et lorsqu'elles sont lavées à l'eau, des gouttes très définies peuvent être vues sur la peau au lieu d'une peau humide.

Types de ménisques

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

Concave

Source: Cutler via Wikipedia.

Le ménisque concave est caractérisé en ce que l'angle de contact θ formé par la paroi de verre avec une ligne tangente au ménisque et, qui est inséré dans le liquide, a une valeur inférieure à 90 °. Si une certaine quantité de liquide est placée sur le verre, elle a tendance à se répandre sur la surface du verre.

La présence d'un ménisque concave montre que les forces de cohésion à l'intérieur du liquide sont inférieures à la force d'adhésion à la paroi du verre liquide.

Par conséquent, le liquide baigne ou mouille la paroi de verre, retenant une quantité de liquide et donnant au ménisque une forme concave. L'eau est un exemple de fluide qui forme des ménisques concaves.

Convexe

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

L'observation d'un ménisque convexe indique que les forces de cohésion du liquide sont supérieures à la force d'adhésion entre le liquide et la paroi de verre. 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; c'est le cas de la tension superficielle et de la capillarité.

Tension superficielle

La tension superficielle est une force nette d'attraction qui s'exerce sur les molécules du liquide qui se trouve à la surface et qui tend à les introduire dans le liquide.

Par conséquent, la tension superficielle a tendance à lier le liquide et à leur donner des ménisques plus concaves; Ou en d'autres termes: cette force a tendance à éliminer la surface du liquide de la paroi de verre.

La tension superficielle a tendance à diminuer avec l'augmentation de la température, par exemple: la tension superficielle de l'eau est égale à 0,076 N / m à 0 ° C et 0,059 N / m à 100 ° C.

Pendant ce temps, la tension superficielle du mercure à 20 ° C est de 0,465 N / m. Cela expliquerait pourquoi le mercure forme des ménisques convexes.

Capillarité

Si l'angle de contact θ est inférieur à 90 ° et que le liquide mouille la paroi en verre, le liquide à l'intérieur des capillaires en verre peut atteindre un état d'équilibre.

Le poids de la colonne liquide est compensé par la composante verticale de la force de cohésion due à la tension superficielle. La force d'adhérence n'intervient pas car elles sont perpendiculaires à la surface du tube.

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

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

Cela permet à d'autres molécules au fond des capillaires de s'élever pour prendre la place des molécules d'eau évaporées.

Références

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