Articles

2.2 E: vandets sammenhængende og klæbende egenskaber

vandets sammenhængende og klæbende egenskaber

har du nogensinde fyldt et glas vand helt til toppen og derefter langsomt tilføjet et par dråber mere? Før det løber over, danner vandet en kuppellignende form over glasets kant. Dette vand kan forblive over glasset på grund af samhørighedens egenskab. I samhørighed tiltrækkes vandmolekyler til hinanden (på grund af hydrogenbinding) og holder molekylerne sammen ved Væske-gas (vand-luft) interface, selvom der ikke er mere plads i glasset.

samhørighed muliggør udvikling af overfladespænding, et stofs kapacitet til at modstå brud, når det placeres under spænding eller stress. Dette er også grunden til, at vand danner dråber, når de placeres på en tør overflade i stedet for at blive fladt ud af tyngdekraften. Når et lille papirskrot placeres på vanddråben, flyder papiret oven på vanddråben, selvom papiret er tættere (massen pr. Samhørighed og overfladespænding holder vandmolekylernes hydrogenbindinger intakte og understøtter genstanden, der flyder på toppen. Det er endda muligt at “flyde” en nål oven på et glas vand, hvis den placeres forsigtigt uden at bryde overfladespændingen.

billede
figur \(\Sideindeks{1}\): overfladespænding: Nålens vægt trækker overfladen nedad; på samme tid trækker overfladespændingen den op, suspenderer den på overfladen af vandet og forhindrer den i at synke. Bemærk fordybningen i vandet omkring nålen.

disse sammenhængende kræfter er relateret til vandets egenskab af vedhæftning eller tiltrækningen mellem vandmolekyler og andre molekyler. Denne attraktion er undertiden stærkere end vandets sammenhængende kræfter, især når vandet udsættes for ladede overflader som dem, der findes på indersiden af tynde glasrør kendt som kapillarrør. Vedhæftning observeres, når vand “klatrer” op i røret placeret i et glas vand: bemærk, at vandet ser ud til at være højere på siderne af røret end i midten. Dette skyldes, at vandmolekylerne tiltrækkes til kapillærens ladede glasvægge mere end de er til hinanden og derfor klæber til det. Denne type vedhæftning kaldes kapillær handling.

billede
figur \(\Sideindeks{1}\): vedhæftning: Kapillærvirkning i et glasrør er forårsaget af de klæbende kræfter, der udøves af glasets indre overflade, der overstiger de sammenhængende kræfter mellem vandmolekylerne selv.

hvorfor er sammenhængende og klæbende kræfter vigtige for livet? Sammenhængende og klæbende kræfter er vigtige for transport af vand fra rødderne til bladene i planter. Disse kræfter skaber en” pull ” på vandkolonnen. Dette træk skyldes tendensen til, at vandmolekyler fordampes på overfladen af planten for at forblive forbundet med vandmolekyler under dem, og så trækkes de sammen. Planter bruger dette naturlige fænomen til at hjælpe med at transportere vand fra deres rødder til deres blade. Uden disse egenskaber ved vand ville planter ikke være i stand til at modtage vandet og de opløste mineraler, de har brug for. I et andet eksempel bruger insekter som vandstrider overfladespændingen af vand for at holde sig flydende på overfladelaget af vand og endda parre sig der.

image
Figure \(\PageIndex{1}\): Cohesion & Adhesion: Water’s cohesive and adhesive properties allow this water strider (Gerris sp.) to stay afloat.