표면장력, 모세관 작용, 점성

표면 장력

물질의 동일한 분자 사이의 다양한 ImFs는 응집력의 예입니다. 액체 내의 분자는 다른 분자에 의해 포위되고 액체 내의 응집력에 의해 모든 방향으로 동등하게 끌린다. 그러나, 액체의 표면에 분자는 많은 분자의 대략 반에 의해서만 끌린다. 표면 분자의 불균형 한 분자 어트랙션 으로 인해 액체는 표면의 분자 수, 즉 최소 표면적을 가진 모양의 분자 수를 최소화하는 모양을 형성하기 위해 수축합니다. 액체의 작은 방울구형 모양을 가정 하는 경향이 있다. 이는 구에서 표면적대부율과 피피의 비율이 최소이기 때문입니다. 더 큰 낙하는 중력, 공기 저항, 표면 상호 작용 등에 의해 더 크게 영향을 받고, 그 결과, 덜 구형입니다.

표면 장력은 액체의 표면적을 증가시키는 데 필요한 에너지 또는 주어진 양으로 액체 표면의 길이를 증가하는 데 필요한 힘으로 정의됩니다. 이 특성은 액체 표면의 분자 간의 응집력에서 발생하며 액체 표면이 뻗은 고무 막처럼 행동하게합니다. 일반적인 액체 중, 물은 분자 사이의 강한 수소 결합으로 인해 뚜렷하게 높은 표면 장력을 나타낸다. 이 높은 표면 장력의 결과로, 물의 표면은 파괴하지 않고 상당한 힘을 견딜 수있는 상대적으로 “힘든 피부”를 나타냅니다. 물에 조심스럽게 놓인 강철 바늘이 떠있습니다. 일부 곤충은 물보다 밀도가 높지만 표면 장력에 의해 뒷받침되기 때문에 표면으로 이동합니다.

접착제와 응집력

두 개의 다른 분자 사이 매력의 IMFs 는 접착제 힘 이라고. 물이 일부 표면과 접촉할 때 어떤 일이 일어나는지 생각해 보십시오. 물 분자와 표면의 분자 사이의 접착제 힘이 물 분자 사이의 응집력에 비해 약한 경우, 물은 표면을 “습식”하지 않습니다. 예를 들어, 물은 왁스 표면이나 폴리에틸렌과 같은 많은 플라스틱을 적시지 않습니다. 방울 내의 응집력은 물과 플라스틱 사이의 접착제 힘보다 크기 때문에 이러한 표면에 물방울이 형성됩니다. 물과 유리 사이의 접착제 힘이 물 내의 응집력보다 크기 때문에 물은 유리에 퍼진다. 물이 유리 튜브에 국한되면, 그 반월 상 연골 (표면)은 물이 유리를 적시고 튜브의 측면을 섬뜩하기 때문에 오목한 모양을 가지고 있습니다. 반면에 수은 원자 사이의 응집력은 수은과 유리 사이의 접착제 력보다 훨씬 큽습니다. 따라서 수은은 유리를 적시지 않으며, 수은 내의 응집력이 방울로 끌어들이는 경향이 있기 때문에 튜브에 갇혀있을 때 볼록한 반월상연골을 형성한다.

모세관 작용

종이 타월의 한쪽 끝이 유출된 와인에 넣으면 액체가 종이 타월을 심지 합니다. 샤워 후 건조하는 데 사용할 때 천 수건에서도 비슷한 과정이 발생합니다. 이들은 모세관 작용의 예입니다 – 액체가 물질의 표면및 그밖 액체 분자에 액체 분자의 매력 때문에 다공성 물질 내의 유동하는 때. 액체와 다공성 물질 사이의 접착제 력은 액체 내의 응집력과 결합되어 액체를 중력에 대해 위쪽으로 움직일 만큼 강할 수 있습니다.

수건 섬유는 물 분자에 매료되는 분자로 만들어졌기 때문에 수건은 물과 같은 액체를 흡수합니다. 대부분의 천 수건은 면화로 만들어졌으며 종이 타월은 일반적으로 종이 펄프로 만들어집니다. 둘 다 많은 -OH 그룹을 포함하는 셀룰로오스의 긴 분자로 구성됩니다. 물 분자는 이러한 -OH 그룹에 매료되고 그들과 수소 결합을 형성, 이는 셀룰로오스 분자를 H2O 분자를 그립니다. 물 분자는 또한 서로 매료되기 때문에 많은 양의 물이 셀룰로오스 섬유를 채우게됩니다.

모세관 작용은 작은 직경의 튜브의 한쪽 끝이 액체에 침지될 때도 발생할 수 있습니다. 액체 분자가 튜브 분자에 강하게 끌리는 경우 액체와 접착제 력의 무게가 균형을 잡을 때까지 액체가 튜브 내부를 기어 올라옵니다. 튜브의 직경이 작을수록 액체가 올라갈수록 됩니다.

점도

물 한 잔을 부거나 자동차를 휘발유로 채울 때 물과 휘발유가 자유롭게 흐르게 됩니다. 그러나 팬케이크에 시럽을 붓거나 자동차 엔진에 오일을 추가하면 시럽과 모터 오일이 쉽게 흐르지 않습니다. 액체의 점도는 흐름에 대한 저항의 척도입니다. 자유롭게 흐르는 물, 휘발유 및 기타 액체는 점도가 낮습니다. 꿀, 시럽, 모터 오일 및 자유롭게 흐르지 않는 기타 액체는 점도가 높습니다. 금속공이 액체를 통해 떨어지는 속도를 측정하거나(공이 점성 액체를 통해 더 느리게 떨어지는) 또는 좁은 튜브를 통해 액체가 흐르는 속도를 측정하여 점도를 측정할 수 있습니다(점성 액체가 더 느리게 흐른다).

액체의 분자, 분자의 크기와 모양, 및 온도 사이의 IMF는 액체가 얼마나 쉽게 흐르는지 결정합니다. 분자가 구조적으로 복잡할수록, 그들 사이의 IMF가 강해지고 서로를 지나가는 것이 더 어려워집니다. 이 분자를 가진 액체는 더 점성입니다. 온도가 증가함에 따라 분자는 더 빠르게 이동하고 운동 에너지는 그들을 함께 유지하는 힘을 더 잘 극복 할 수 있습니다. 따라서 액체의 점도가 감소합니다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 10.2: 액체의 속성에서 적용됩니다.