Le proprietà coesive e adesive dell’acqua

Hai mai riempito un bicchiere d’acqua fino in cima e poi aggiunto lentamente qualche goccia in più? Prima che trabocchi, l’acqua forma una forma a cupola sopra il bordo del vetro. Questa acqua può rimanere sopra il vetro a causa della proprietà della coesione. Nella coesione, le molecole d’acqua sono attratte l’una dall’altra (a causa del legame dell’idrogeno), mantenendo le molecole insieme all’interfaccia liquido-gas (acqua-aria), anche se non c’è più spazio nel vetro.

La coesione consente lo sviluppo della tensione superficiale, la capacità di una sostanza di resistere alla rottura quando viene posta sotto tensione o stress. Questo è anche il motivo per cui l’acqua forma goccioline quando viene posizionata su una superficie asciutta piuttosto che essere appiattita per gravità. Quando un piccolo pezzo di carta viene posizionato sulla goccia d’acqua, la carta galleggia sopra la goccia d’acqua anche se la carta è più densa (la massa per unità di volume) rispetto all’acqua. La coesione e la tensione superficiale mantengono intatti i legami idrogeno delle molecole d’acqua e sostengono l’oggetto che galleggia sulla parte superiore. È anche possibile “galleggiare” un ago sopra un bicchiere d’acqua se viene posizionato delicatamente senza rompere la tensione superficiale.

Queste forze coesive sono legate alla proprietà di adesione dell’acqua, o all’attrazione tra molecole d’acqua e altre molecole. Questa attrazione è a volte più forte delle forze coesive dell’acqua, specialmente quando l’acqua è esposta a superfici cariche come quelle che si trovano all’interno di tubi di vetro sottili noti come tubi capillari. L’adesione si osserva quando l’acqua “sale” sul tubo posto in un bicchiere d’acqua: si noti che l’acqua sembra essere più alta sui lati del tubo che nel mezzo. Questo perché le molecole d’acqua sono attratte dalle pareti di vetro cariche del capillare più di quanto non siano tra loro e quindi aderiscono ad esso. Questo tipo di adesione è chiamato azione capillare.

Perché le forze coesive e adesive sono importanti per la vita? Le forze coesive e adesive sono importanti per il trasporto dell’acqua dalle radici alle foglie nelle piante. Queste forze creano una “trazione” sulla colonna d’acqua. Questa attrazione deriva dalla tendenza delle molecole d’acqua che vengono evaporate sulla superficie della pianta a rimanere collegate alle molecole d’acqua sotto di loro, e quindi vengono tirate lungo. Le piante usano questo fenomeno naturale per aiutare a trasportare l’acqua dalle loro radici alle loro foglie. Senza queste proprietà dell’acqua, le piante non sarebbero in grado di ricevere l’acqua e i minerali disciolti di cui hanno bisogno. In un altro esempio, insetti come il water strider usano la tensione superficiale dell’acqua per rimanere a galla sullo strato superficiale dell’acqua e persino accoppiarsi lì.