Articles

2.2 e: proprietățile coezive și adezive ale apei

proprietățile coezive și adezive ale apei

ați umplut vreodată un pahar de apă până la vârf și apoi ați adăugat încet câteva picături? Înainte de a se revărsa, apa formează o formă de cupolă deasupra marginii paharului. Această apă poate rămâne deasupra sticlei datorită proprietății coeziunii. În coeziune, moleculele de apă sunt atrase una de cealaltă (din cauza legăturii de hidrogen), menținând moleculele împreună la interfața lichid-gaz (apă-aer), deși nu mai există spațiu în sticlă.

coeziunea permite dezvoltarea tensiunii superficiale, capacitatea unei substanțe de a rezista ruperii atunci când este plasată sub tensiune sau stres. Acesta este și motivul pentru care apa formează picături atunci când este plasată pe o suprafață uscată, mai degrabă decât să fie aplatizată de gravitație. Când o mică bucată de hârtie este plasată pe picătura de apă, hârtia plutește deasupra picăturii de apă, chiar dacă hârtia este mai densă (masa pe unitatea de volum) decât apa. Coeziunea și tensiunea superficială mențin intacte legăturile de hidrogen ale moleculelor de apă și susțin elementul plutind în partea de sus. Este chiar posibil să „plutiți” un ac deasupra unui pahar cu apă dacă este așezat ușor fără a rupe tensiunea superficială.

imagine
figura \(\PageIndex{1}\): tensiune superficială: Greutatea acului trage suprafața în jos; în același timp, tensiunea superficială o trage în sus, suspendând-o pe suprafața apei și împiedicând-o să se scufunde. Observați indentarea în apa din jurul acului.

aceste forțe coezive sunt legate de proprietatea de adeziune a apei sau de atracția dintre moleculele de apă și alte molecule. Această atracție este uneori mai puternică decât forțele de coeziune ale apei, mai ales atunci când apa este expusă la suprafețe încărcate, cum ar fi cele găsite în interiorul tuburilor subțiri de sticlă cunoscute sub numele de tuburi capilare. Aderența este observată atunci când apa „urcă” pe tubul plasat într-un pahar cu apă: observați că apa pare să fie mai mare pe părțile laterale ale tubului decât în mijloc. Acest lucru se datorează faptului că moleculele de apă sunt atrase de pereții de sticlă încărcați ai capilarului mai mult decât sunt unul față de celălalt și, prin urmare, aderă la acesta. Acest tip de aderență se numește acțiune capilară.

image
Figure \(\PageIndex{1}\): adeziunea: acțiunea capilară într-un tub de sticlă este cauzată de forțele adezive exercitate de suprafața interioară a sticlei care depășesc forțele de coeziune dintre moleculele de apă.

De ce sunt importante forțele coezive și adezive pentru viață? Forțele coezive și adezive sunt importante pentru transportul apei de la rădăcini la frunzele plantelor. Aceste forțe creează o” tragere ” pe coloana de apă. Această atracție rezultă din tendința ca moleculele de apă să fie evaporate pe suprafața plantei pentru a rămâne conectate la moleculele de apă de sub ele și astfel sunt trase de-a lungul. Plantele folosesc acest fenomen natural pentru a ajuta la transportul apei de la rădăcini la frunze. Fără aceste proprietăți ale apei, plantele nu ar putea primi apa și mineralele dizolvate de care au nevoie. Într-un alt exemplu, insectele precum striderul de apă folosesc tensiunea superficială a apei pentru a rămâne pe linia de plutire pe stratul de suprafață al apei și chiar se împerechează acolo.

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