接着と凝集

接着と凝集は、原子と分子の間の2種類の引力です。この 2 つの言葉は似ていますが、意味は異なります。

• 粘着力 異なる種類の分子間の引力です。
• 結束 は、同じタイプの分子間の引力です。
• 凝集力により、液体は可能な限り小さな表面積に収縮します。これが表面張力です。
• メニスカスと毛細管現象は、接着と結合に依存します。

分子間力により、接着と凝集の両方が発生します。水は、水分子が他の水分子と水素結合を形成するため、凝集力が高くなります。水は、分子の部分的な電荷のために、極性面への付着力が高くなります。一方、水分子を引き付けるものが何もないため、水は非極性表面への付着力が低くなります。たとえば、水はガラスには強く付着しますが、ワックス紙には付着しません。

接着と結合の例

接着は、分子が異なる分子に引き付けられるときに発生します。ほとんどの場合、これは水素結合、ロンドン分散力、ファン デル ワールス力などの分子間力に起因します。ただし、物理的な構造のために表面がくっつくことがあります。

以下に接着の例を示します:

• 紙にくっつくテープ
• 指にくっつくハチミツ
• 葉先に付く露のしずく
• 落ちずに窓にくっつく水滴
• プラスチックのまな板を水で濡らす
• 金属表面を濡らす水銀

凝集は、原子または分子がそれ自体に引き付けられるときに発生します。これは、水素結合を形成できる化合物内および金属内で発生します。

以下は結束の例です:

• 窓にビーズを形成する水
• ガラス容器に入った水銀形成ビーズ
• 水星は流れながらくっついています
• 水に浮かぶアメンボ (凝集による高い表面張力による)

人々が接着と凝集をまっすぐに保つのに苦労する理由の一部は、両方のプロセスが同時に発生するためです.たとえば、窓に付着する水滴は、両方の概念を示しています。水が丸い形を形成することは、凝集の一例です。滴がすぐに落ちるのではなくガラスにくっつくことは、付着を示しています。

接着、結合、メニスカス

メニスカスは、容器内の液体の上面に形成される曲線です。メニスカスの形状は、液体と容器表面の接着力と液体分子間の凝集力の違いによって異なります。

• 液体がそれ自体よりも容器に引き付けられると、凹状のメニスカスが形成されます。言い換えれば、接着力は凝集力よりも大きいということです。ガラス管内の水は、凝集力が高いにもかかわらず、凹状のメニスカスを持っています。
• 液体が容器よりも液体自体に引き寄せられると、凸状のメニスカスが形成されます。凝集力は接着力よりも大きい。ガラス容器内の水銀は、凸状のメニスカスを持っています。
• 粘着力と凝集力のバランスが取れていると、平坦なメニスカスが発生します。プラスチック容器の水は、ほぼ平らなメニスカスを持っています。

メニスカスのカーブは、コンテナの壁の狭さにも依存することに注意してください。カーブは細いチューブでより顕著です。

凝集力と接着力を表面張力に関連付ける

表面張力は、表面積を最小化する液体の外側の膜の張力です。粘着力と接着力の関係を説明しています。表面張力の良い例は、コップ一杯の水を少し過剰に満たすことです。水は表面張力が高いため、ガラスの縁を越えて丸みを帯びた、または凸状の表面を形成します。凝集力と接着力が高いため、ガラスが水でいっぱいになります。

表面張力は、主に類似分子間の凝集によるものです。そのため、水のような凝集性の高い液体も高い表面張力を持っています。同様に、水銀は高い表面張力を持っています.

液体が表面を濡らすかどうかは、その表面張力に依存します。界面活性剤やその他の湿潤剤は、表面張力を低下させます。たとえば、アヒルやガチョウは水より重いですが、水の高い表面張力のために浮いています。水の凝集力が油性の羽毛への付着力を上回っているため、水は羽毛を濡らしません。石鹸などの界面活性剤を加えると、表面張力が低下します。アヒルやガチョウは石鹸水に沈む。一部の表面処理は、表面の性質を変え、液体と表面の間の接着力を高めます。

毛管作用

毛細管現象は、接着と凝集の相互作用に基づくもう 1 つの現象です。毛細管現象では、液体が細い管の中を、時には重力に逆らって移動します。毛細管現象は、接着によって液体が容器の壁にくっつき、凝集によって他の液体分子が引き寄せられるときに発生します。

水の入った容器に毛細管を直立させた場合、水は毛細管現象によって表面よりも高いレベルまで上昇します。一方、キャピラリー チューブを水銀の容器に入れると、チューブ内の水銀レベルは表面よりも低くなります。水銀原子間の高い凝集力により、チューブから液体が引き出されます。

参考文献

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