Propriétés Cohésives et Adhésives de l’Eau

Avez-vous déjà rempli un verre d’eau tout en haut, puis ajouté lentement quelques gouttes de plus? Avant qu’elle ne déborde, l’eau forme une forme de dôme au-dessus du bord du verre. Cette eau peut rester au-dessus du verre en raison de la propriété de cohésion. Dans la cohésion, les molécules d’eau sont attirées les unes par les autres (à cause de la liaison hydrogène), maintenant les molécules ensemble à l’interface liquide-gaz (eau-air), bien qu’il n’y ait plus de place dans le verre.

La cohésion permet le développement de la tension superficielle, la capacité d’une substance à résister à la rupture lorsqu’elle est placée sous tension ou sous contrainte. C’est aussi pourquoi l’eau forme des gouttelettes lorsqu’elle est placée sur une surface sèche plutôt que d’être aplatie par gravité. Lorsqu’un petit morceau de papier est placé sur la gouttelette d’eau, le papier flotte sur la gouttelette d’eau même si le papier est plus dense (la masse par unité de volume) que l’eau. La cohésion et la tension superficielle maintiennent intactes les liaisons hydrogène des molécules d’eau et soutiennent l’élément flottant sur le dessus. Il est même possible de « faire flotter” une aiguille sur un verre d’eau si elle est placée doucement sans casser la tension superficielle.

Ces forces de cohésion sont liées à la propriété d’adhérence de l’eau, ou à l’attraction entre les molécules d’eau et d’autres molécules. Cette attraction est parfois plus forte que les forces de cohésion de l’eau, en particulier lorsque l’eau est exposée à des surfaces chargées telles que celles que l’on trouve à l’intérieur de tubes de verre minces appelés tubes capillaires. L’adhérence est observée lorsque l’eau « monte » dans le tube placé dans un verre d’eau: remarquez que l’eau semble plus haute sur les côtés du tube qu’au milieu. En effet, les molécules d’eau sont attirées par les parois de verre chargées du capillaire plus qu’elles ne le sont les unes par rapport aux autres et y adhèrent donc. Ce type d’adhérence est appelé action capillaire.

Pourquoi les forces de cohésion et d’adhérence sont-elles importantes pour la vie? Les forces de cohésion et d’adhérence sont importantes pour le transport de l’eau des racines aux feuilles des plantes. Ces forces créent une « traction » sur la colonne d’eau. Cette traction résulte de la tendance des molécules d’eau évaporées à la surface de la plante à rester connectées aux molécules d’eau en dessous d’elles, et ainsi elles sont entraînées le long. Les plantes utilisent ce phénomène naturel pour aider à transporter l’eau de leurs racines vers leurs feuilles. Sans ces propriétés de l’eau, les plantes seraient incapables de recevoir l’eau et les minéraux dissous dont elles ont besoin. Dans un autre exemple, des insectes tels que le water strider utilisent la tension superficielle de l’eau pour rester à flot sur la couche superficielle de l’eau et même s’y accoupler.