Articles

2.2 E: vattenets sammanhängande och vidhäftande egenskaper

vattenets sammanhängande och vidhäftande egenskaper

har du någonsin fyllt ett glas vatten till toppen och sedan långsamt lagt till några droppar? Innan det överflödar bildar vattnet en kupolliknande form ovanför glasets kant. Detta vatten kan stanna över glaset på grund av egenskapen av sammanhållning. I sammanhållning lockas vattenmolekyler till varandra (på grund av vätebindning), vilket håller molekylerna ihop vid vätske-gas-gränssnittet (vatten-luft), även om det inte finns mer utrymme i glaset.

sammanhållning möjliggör utveckling av ytspänning, förmågan hos ett ämne att motstå att brista när det placeras under spänning eller stress. Det är också därför vatten bildar droppar när de placeras på en torr yta snarare än att plattas ut av tyngdkraften. När ett litet papperskrot placeras på vattendroppen flyter papperet ovanpå vattendroppen trots att papperet är tätare (massan per volymenhet) än vattnet. Sammanhållning och ytspänning håller vätebindningarna av vattenmolekyler intakta och stöder föremålet som flyter på toppen. Det är till och med möjligt att ”flyta” en nål ovanpå ett glas vatten om den placeras försiktigt utan att bryta ytspänningen.

bild
figur \(\PageIndex{1}\): Ytspänning: Nålens vikt drar ytan nedåt; samtidigt drar ytspänningen upp den, suspenderar den på vattenytan och hindrar den från att sjunka. Lägg märke till indragningen i vattnet runt nålen.

dessa sammanhängande krafter är relaterade till vattnets vidhäftningsegenskap eller attraktionen mellan vattenmolekyler och andra molekyler. Denna attraktion är ibland starkare än vattnets sammanhängande krafter, särskilt när vattnet utsätts för laddade ytor som de som finns på insidan av tunna glasrör som kallas kapillärrör. Vidhäftning observeras när vatten ”klättrar” upp röret placerat i ett glas vatten: observera att vattnet verkar vara högre på rörets sidor än i mitten. Detta beror på att vattenmolekylerna lockas till kapillärens laddade glasväggar mer än de är mot varandra och därför följer den. Denna typ av vidhäftning kallas kapillärverkan.

bild
figur \(\PageIndex{1}\): vidhäftning: kapillärverkan i ett glasrör orsakas av de vidhäftningskrafter som utövas av glasets inre yta överstiger de sammanhängande krafterna mellan själva vattenmolekylerna.

Varför är sammanhängande och självhäftande krafter viktiga för livet? Sammanhängande och självhäftande krafter är viktiga för transport av vatten från rötterna till bladen i växter. Dessa krafter skapar ett” drag ” på vattenkolonnen. Detta drag beror på tendensen hos vattenmolekyler som förångas på plantans yta för att hålla kontakten med vattenmolekyler under dem, och så dras de med. Växter använder detta naturfenomen för att hjälpa till att transportera vatten från sina rötter till sina löv. Utan dessa egenskaper hos vatten skulle växter inte kunna ta emot vattnet och de upplösta mineralerna de behöver. I ett annat exempel använder insekter som vattenstrider ytspänningen av vatten för att hålla sig flytande på ytskiktet av vatten och till och med para sig där.

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