Het gedrag van water en kwik in capillaire buisjes

Het gedrag van water en kwik in capillaire buisjes Als je in de scheikundeles een volume moet bepalen van een waterige oplossing in bijvoorbeeld een maatcilinder, moet je steeds het volume aflezen aan de meniscus van de oplossing. Bij waterige oplossingen zie je dat aan de wanden van de maatcilinder het water wat is opgestegen. Je krijgt dus geen vlak oppervlakte en je dient het volume af te lezen aan de onderkant van de holle oppervlakte. Bij kwik krijg je echter een bol oppervlak en zal je het volume aan de bovenkant van deze oppervlakte moeten aflezen.

Inhoud


Adhesie en cohesie

Cohesie

Cohesiekrachten zijn aantrekkingskrachten die werken tussen moleculen van dezelfde soort. Zonder cohesiekrachten zouden alle stoffen gewoon uit elkaar vallen. Zowel water als kwik vormen ronde druppels door de aantrekkingskrachten die tussen de moleculen bestaan. Bij kwik zijn deze druppels echter veel meer uitgesproken dan bij water. Dit komt omdat er tussen kwikmoleculen veel sterkere cohesiekrachten bestaan in vergelijking met die tussen watermoleculen.

Adhesie

Adhesiekrachten zijn aantrekkingskrachten die werken tussen moleculen van verschillende stoffen. Zonder adhesiekrachten zou het bijvoorbeeld onmogelijk zijn om met een krijtje op een bord te schrijven. Waterdruppels die op een oppervlakte vallen, spatten vloeiend uit elkaar en bevochtigen het oppervlakte. Dit wijst op een aantrekking tussen water en het oppervlak. Wanneer kwikdruppels een oppervlakte raken, breken ze in kleinere druppels die ongestoord verder rollen over het oppervlak. Kwik vertoont dus maar weinig adhesie met het oppervlak.

Grensvlakspanning vloeistof/vaste wand

Een vloeistofdeeltje in contact met een wand ondervindt enerzijds cohesiekrachten vanwege de andere vloeistofmoleculen en anderzijds adhesiekrachten vanwege de wandmoleculen.

In onderstaande figuren worden drie verschillende situaties voorgesteld met:
  • Fa: de adhesiekrachten van de wandmoleculen op de vloeistof.
  • Fc: de cohesiekrachten tussen de vloeistofmoleculen.
  • Fr: de resulterende kracht op de vloeistofmoleculen.

Een niet-bevochtigende stof

De resulterende kracht is naar de vloeistof toe gericht. Het grensoppervlak van de vloeistof heeft een bolle vorm. De vloeistof bevochtigt de wand niet. Een voorbeeld hiervan is kwik. Kwikmoleculen beperken het contact met de wand door deze bolle vorm aan te nemen.

Een bevochtigende stof

De resulterende kracht is naar de wand gericht. Het grensoppervlak van de vloeistof heeft een holle vorm. Hier bevochtigt de vloeistof de wand. Een voorbeeld hiervan is water. Watermoleculen worden aangetrokken door de wand en door deze holle vorm aan te nemen, vergroten ze hun contact met de wand.

Een vloeistof die noch bevochtigt, noch niet bevochtigt

De resulterende kracht loopt langs de wand. Deze situatie komt zelden voor.

Capillariteit en toepassingen

Bron: Zeichner: Bd, Wikimedia Commons (Publiek domein)Bron: Zeichner: Bd, Wikimedia Commons (Publiek domein)
In een vat met verbonden open vaten zal een vloeistof in elk vat op dezelfde hoogte staan, ongeacht de vorm van de vaten. Dit is logisch daar de druk, de luchtdruk, op de vloeistof in elk vat even groot is. Zowel water als kwik zullen in elk vat dus even hoog staan met het verschil dat bij water de oppervlakken hol zijn en kwik bolle oppervlakken zal vertonen.

In een vat voorzien van een reeks capillaire vaatjes met verschillende diameters zal de situatie anders zijn. In elk buisje zal de vloeistof op een andere hoogte staan, afhankelijk van de diameter van het capillair. Water heeft de eigenschap om op te stijgen in capillaire vaatjes en hoe fijner het vaatje, hoe hoger water zal opstijgen. Kwik vertoont het omgekeerde effect, hoe fijner het vaatje, hoe lager kwik zal staan.

Het gedrag van water in capillaire buisjesHet gedrag van water in capillaire buisjes
Het gedrag van kwik in capillaire buisjesHet gedrag van kwik in capillaire buisjes

Dit verschijnsel wordt capillariteit of haarbuiskracht genoemd. Capillariteit is het verschijnsel waarbij vloeistoffen in nauwe buisjes een abnormaal peil vertonen. Of vloeistoffen opstijgen of dalen, hangt af van het samenspel tussen cohesie- en adhesiekrachten die heersen tussen de vloeistofmoleculen en tussen de vloeistof- en de wandmoleculen. Bij vloeistoffen die wanden bevochtigen, zoals water, en waar adhesie dus overheerst, zal de vloeistof opstijgen in nauwe buisjes. Bij vloeistoffen die wanden niet bevochtigen, zoals kwik, en waar cohesie overheerst, zal de vloeistof dalen.
© 2020 Guust2016, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Solidariteit in de verzorgingsstaatSolidariteit in de verzorgingsstaatEen samenleving kan niet bestaan zonder een wij-gevoel, maar dat gevoel is de afgelopen jaren behoorlijk op de proef ges…
Bloedplaatjes (trombocyten)Bloedplaatjes of trombocyten zijn onderdelen van het bloed die zorgen voor de stolling van het bloed bij wondjes of besc…
Minamataziekte; oorzaak, symptomen en behandelingMinamataziekte; oorzaak, symptomen en behandelingKwik is een metaal dat zwaar toxisch (giftig) is voor de mens. Dit overgangsmetaal is vloeibaar bij kamertemperatuur. We…
Hemostase: het stollingsproces in het menselijk lichaamHemostase: het stollingsproces in het menselijk lichaamBij een verwonding is het van groot belang dat de bloeding die ontstaan is, gestelpt wordt. Als dit niet gebeurd kan je…

Hygrometrie: studie van de luchtvochtigheidHygrometrie: studie van de luchtvochtigheidHygrometrie is het deel van de natuurkunde dat het gehalte aan waterdamp in de atmosfeer bestudeert. Het is dus de weten…
Van poly- naar monochromatisch licht met een monochromatorVan poly- naar monochromatisch licht met een monochromatorEen monochromator wordt gebruikt om uit een continue lichtbron een bepaald golflengtegebied te isoleren. Monochromatoren…
Bronnen en referenties
  • Afbeelding bron 1: Zeichner: Bd, Wikimedia Commons (Publiek domein)

Reageer op het artikel "Het gedrag van water en kwik in capillaire buisjes"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Guust2016
Gepubliceerd: 19-03-2020
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Natuurkunde
Bronnen en referenties: 1
Schrijf mee!