Articles

2.2 e: właściwości spoiste i klejące wody

właściwości spoiste i klejące wody

Czy kiedykolwiek napełniłeś szklankę wody do góry i powoli dodałeś jeszcze kilka kropli? Zanim się przelewa, woda tworzy kształt przypominający kopułę nad krawędzią szkła. Ta woda może pozostać nad szkłem ze względu na właściwość spójności. W kohezji cząsteczki wody są przyciągane do siebie (z powodu wiązania wodorowego), utrzymując cząsteczki razem na styku ciecz-gaz (woda-powietrze), chociaż w szkle nie ma więcej miejsca.

spójność pozwala na rozwój napięcia powierzchniowego, zdolności substancji do wytrzymania pęknięcia, gdy znajduje się pod napięciem lub naprężeniem. Z tego powodu woda tworzy krople, gdy jest umieszczona na suchej powierzchni, a nie jest spłaszczana grawitacyjnie. Gdy mały skrawek papieru jest umieszczany na kropli wody, papier unosi się na kropli wody, mimo że papier jest gęstszy (masa na jednostkę objętości) niż woda. Spójność i napięcie powierzchniowe utrzymują wiązania wodorowe cząsteczek wody w stanie nienaruszonym i podtrzymują przedmiot unoszący się na górze. Możliwe jest nawet „unoszenie” igły na szklance wody, jeśli zostanie ona delikatnie umieszczona, bez naruszania napięcia powierzchniowego.

obraz
rysunek \(\PageIndex{1}\): napięcie powierzchniowe: Ciężar igły ciągnie powierzchnię w dół; w tym samym czasie napięcie powierzchniowe ciągnie ją do góry, zawieszając ją na powierzchni wody i zapobiegając jej zatonięciu. Zauważ Wcięcie w wodzie wokół igły.

te siły kohezyjne są związane z właściwością adhezji wody lub przyciąganiem między cząsteczkami wody a innymi cząsteczkami. Przyciąganie to jest czasami silniejsze niż siły spajające wody, zwłaszcza gdy woda jest narażona na naładowane powierzchnie, takie jak te znajdujące się wewnątrz cienkich szklanych rurek zwanych rurkami kapilarnymi. Przyczepność obserwuje się, gdy woda „wspina się” po rurce umieszczonej w szklance wody: zauważ, że woda wydaje się być wyższa po bokach rurki niż w środku. Dzieje się tak dlatego, że cząsteczki wody są przyciągane do naładowanych szklanych ścian kapilary bardziej niż do siebie i dlatego przylegają do niej. Ten rodzaj adhezji nazywa się działaniem kapilarnym.

obraz
rysunek \(\PageIndex{1}\): przyczepność: działanie kapilarne w szklanej rurce jest spowodowane siłami przyczepności wywieranymi przez wewnętrzną powierzchnię szkła przekraczającymi siły spoiste między cząsteczkami wody.

Dlaczego siły spoiste i przylegające są ważne dla życia? Siły spoiste i przylegające są ważne dla transportu wody z korzeni do liści w roślinach. Siły te tworzą „ciągnięcie” na słup wody. To przyciąganie wynika z tendencji parowania cząsteczek wody na powierzchni rośliny do pozostania połączonym z cząsteczkami wody pod nimi, a więc są one ciągnięte wzdłuż. Rośliny wykorzystują to naturalne Zjawisko do transportu wody z korzeni do liści. Bez tych właściwości wody rośliny nie byłyby w stanie otrzymać wody i rozpuszczonych minerałów, których potrzebują. W innym przykładzie owady takie jak Water strider wykorzystują napięcie powierzchniowe wody, aby utrzymać się na powierzchni wody, a nawet kojarzyć się tam.

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