De vloeibare toestand van de materie is een tussenfase tussen vast en gas. Net als de deeltjes van een vaste stof, zijn de deeltjes in een vloeistof onderhevig aan intermoleculaire aantrekkingskracht; echter, vloeibare deeltjes hebben meer ruimte tussen hen, zodat ze niet gefixeerd zijn in positie. De aantrekkingskracht tussen de deeltjes in een vloeistof houdt het volume van de vloeistof constant.
De beweging van de deeltjes zorgt ervoor dat de vloeistof variabel van vorm is. Vloeistoffen zullen stromen en het onderste gedeelte van een vat vullen, waarbij ze de vorm van het vat aannemen, maar niet in volume veranderen. De beperkte ruimte tussen de deeltjes betekent dat vloeistoffen slechts een zeer beperkte samendrukbaarheid hebben.
Cohesie en adhesie
Cohesie is de neiging van dezelfde soort deeltjes om tot elkaar aangetrokken te worden. Deze cohesieve “kleverigheid” verklaart de oppervlaktespanning van een vloeistof. Oppervlaktespanning kan worden gezien als een zeer dunne “huid” van deeltjes die sterker tot elkaar worden aangetrokken dan tot de hen omringende deeltjes. Zolang deze aantrekkingskrachten ongestoord zijn, kunnen zij verrassend sterk zijn. De oppervlaktespanning van water is bijvoorbeeld groot genoeg om het gewicht van een insect zoals een waterskipper te dragen. Water is de meest samenhangende niet-metalen vloeistof, volgens de U.S. Geological Survey.
De samenhangende krachten zijn het grootst onder het oppervlak van de vloeistof, waar de deeltjes aan alle kanten tot elkaar worden aangetrokken. Deeltjes aan het oppervlak worden sterker aangetrokken tot identieke deeltjes in de vloeistof dan tot de omringende lucht. Dit verklaart de neiging van vloeistoffen om bollen te vormen, de vorm met de minste oppervlakte. Wanneer deze vloeistofbollen door de zwaartekracht worden vervormd, vormen zij de klassieke regendruppelvorm.
Adhesie is wanneer er aantrekkingskrachten bestaan tussen verschillende soorten deeltjes. Deeltjes van een vloeistof zullen niet alleen tot elkaar worden aangetrokken, maar zij worden in het algemeen aangetrokken tot de deeltjes die de houder vormen waarin de vloeistof zich bevindt. De vloeistofdeeltjes worden boven het vloeistofoppervlak getrokken aan de randen waar zij in contact komen met de zijkanten van de container.
Door de combinatie van cohesie- en kleefkrachten ontstaat aan het oppervlak van de meeste vloeistoffen een lichte holle kromming, de meniscus genoemd. De nauwkeurigste meting van het volume van een vloeistof in een maatcilinder wordt verkregen door te kijken naar de volumemarkeringen die zich het dichtst bij de bodem van deze meniscus bevinden.
Adhesie verklaart ook de capillaire werking wanneer een vloeistof in een zeer nauwe buis wordt opgezogen. Een voorbeeld van capillaire werking is wanneer iemand een bloedmonster afneemt door een piepklein glazen buisje aan te raken aan de bloeddruppel op het topje van een geprikte vinger.
Viscositeit
Viscositeit is een maat voor de mate waarin een vloeistof zich verzet tegen vrij stromen. Een vloeistof die zeer langzaam stroomt, wordt viskeuzer genoemd dan een vloeistof die gemakkelijk en snel stroomt. Een stof met een lage viscositeit wordt als dunner beschouwd dan een stof met een hogere viscositeit, die gewoonlijk als dikker wordt beschouwd. Honing is bijvoorbeeld viskeuzer dan water. Honing is dikker dan water en stroomt langzamer. Viscositeit kan meestal worden verminderd door de vloeistof te verwarmen. Bij verhitting bewegen de vloeistofdeeltjes sneller, waardoor de vloeistof gemakkelijker stroomt.
Verdamping
Omdat de deeltjes van een vloeistof voortdurend in beweging zijn, zullen zij tegen elkaar botsen, en tegen de wanden van de recipiënt. Dergelijke botsingen dragen energie over van het ene deeltje op het andere. Wanneer genoeg energie wordt overgebracht op een deeltje aan de oppervlakte van de vloeistof, zal het uiteindelijk de oppervlaktespanning overwinnen die het aan de rest van de vloeistof vasthoudt. Verdamping treedt op wanneer oppervlaktedeeltjes genoeg kinetische energie krijgen om uit het systeem te ontsnappen. Naarmate de snellere deeltjes ontsnappen, hebben de resterende deeltjes een lagere gemiddelde kinetische energie, en koelt de temperatuur van de vloeistof af. Dit verschijnsel staat bekend als verdampingsafkoeling.
Volatiliteit
Volatiliteit kan worden opgevat als de waarschijnlijkheid dat een stof bij normale temperatuur verdampt. Vluchtigheid is meestal een eigenschap van vloeistoffen, maar sommige zeer vluchtige vaste stoffen kunnen bij normale kamertemperatuur sublimeren. Sublimatie gebeurt wanneer een stof rechtstreeks van vaste stof in gas overgaat zonder door de vloeibare toestand te gaan.
Wanneer een vloeistof in een gesloten vat verdampt, kunnen de deeltjes niet uit het systeem ontsnappen. Sommige van de verdampte deeltjes zullen uiteindelijk in contact komen met de overblijvende vloeistof en genoeg van hun energie verliezen om terug te condenseren in de vloeistof. Wanneer de verdampingssnelheid en de condensatiesnelheid gelijk zijn, zal er geen netto afname van de hoeveelheid vloeistof zijn.
De druk die wordt uitgeoefend door het damp/vloeistof-evenwicht in het gesloten vat wordt de dampspanning genoemd. Het verhogen van de temperatuur van het gesloten systeem zal de dampspanning verhogen, volgens de afdeling scheikunde van de Purdue University. Stoffen met een hoge dampdruk kunnen een hoge concentratie gasdeeltjes vormen boven de vloeistof in een gesloten systeem. Dit kan brandgevaar opleveren als de damp ontvlambaar is. Elke kleine vonk, zelfs een die ontstaat door de wrijving tussen de gasdeeltjes onderling, kan voldoende zijn om een catastrofale brand of zelfs een explosie te veroorzaken. De U.S. Occupational Safety and Health Administration (OSHA) eist dat materiaalveiligheids- en gegevensbladen informatie geven over de vluchtigheid en ontvlambaarheid van vloeistoffen om ongevallen te helpen voorkomen.
Verdere lectuur
- Florida State University Chemistry & Biochemistry: Eigenschappen van vloeistoffen
- Chem4Kids.com: Liquid Basics
- The USGS Water Science School