Die kohäsiven und adhäsiven Eigenschaften von Wasser

Haben Sie schon einmal ein Glas Wasser ganz nach oben gefüllt und dann langsam noch ein paar Tropfen hinzugefügt? Bevor es überläuft, bildet das Wasser eine kuppelartige Form über dem Rand des Glases. Dieses Wasser kann aufgrund der Eigenschaft der Kohäsion über dem Glas bleiben. Bei der Kohäsion werden Wassermoleküle (aufgrund der Wasserstoffbindung) voneinander angezogen, wodurch die Moleküle an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Gas (Wasser-Luft) zusammengehalten werden, obwohl im Glas kein Platz mehr vorhanden ist.

Kohäsion ermöglicht die Entwicklung von Oberflächenspannung, die Fähigkeit einer Substanz, einem Bruch zu widerstehen, wenn sie unter Spannung oder Stress steht. Dies ist auch der Grund, warum Wasser Tröpfchen bildet, wenn es auf eine trockene Oberfläche gelegt wird, anstatt durch die Schwerkraft abgeflacht zu werden. Wenn ein kleines Stück Papier auf den Wassertropfen gelegt wird, schwimmt das Papier auf dem Wassertropfen, obwohl das Papier dichter ist (die Masse pro Volumeneinheit) als das Wasser. Kohäsion und Oberflächenspannung halten die Wasserstoffbrückenbindungen von Wassermolekülen intakt und unterstützen den auf der Oberseite schwimmenden Gegenstand. Es ist sogar möglich, eine Nadel auf einem Glas Wasser zu „schweben“, wenn sie vorsichtig platziert wird, ohne die Oberflächenspannung zu brechen.

Diese Kohäsionskräfte hängen mit der Adhäsionseigenschaft von Wasser oder der Anziehung zwischen Wassermolekülen und anderen Molekülen zusammen. Diese Anziehungskraft ist manchmal stärker als die Kohäsionskräfte von Wasser, insbesondere wenn das Wasser geladenen Oberflächen ausgesetzt ist, wie sie sich auf der Innenseite dünner Glasröhren befinden, die als Kapillarröhren bekannt sind. Die Haftung wird beobachtet, wenn Wasser in ein Glas Wasser „klettert“: Beachten Sie, dass das Wasser an den Seiten des Rohrs höher zu sein scheint als in der Mitte. Dies liegt daran, dass die Wassermoleküle mehr von den geladenen Glaswänden der Kapillare angezogen werden als voneinander und daher daran haften. Diese Art der Adhäsion wird Kapillarwirkung genannt.

Warum sind kohäsive und adhäsive Kräfte wichtig für das Leben? Kohäsions- und Adhäsionskräfte sind wichtig für den Transport von Wasser von den Wurzeln zu den Blättern in Pflanzen. Diese Kräfte erzeugen einen „Zug“ an der Wassersäule. Dieser Zug resultiert aus der Tendenz von Wassermolekülen, die auf der Oberfläche der Pflanze verdampft werden, um mit Wassermolekülen unter ihnen verbunden zu bleiben, und so werden sie mitgezogen. Pflanzen nutzen dieses natürliche Phänomen, um Wasser von ihren Wurzeln zu ihren Blättern zu transportieren. Ohne diese Eigenschaften von Wasser wären Pflanzen nicht in der Lage, das Wasser und die gelösten Mineralien aufzunehmen, die sie benötigen. In einem anderen Beispiel nutzen Insekten wie der Wasserläufer die Oberflächenspannung von Wasser, um auf der Oberflächenschicht des Wassers über Wasser zu bleiben und sich dort sogar zu paaren.