Coeziunea și adeziunea apei

Ai umplut vreodată un pahar de apă până sus de tot şi apoi încet să mai adaugi câteva picături? Înainte de a se revărsa, apa creează o formă asemănătoare unui dom, deasupra marginii paharului. Aceasta se formează din cauza proprietăţilor de coeziune ale moleculelor de apă sau a tendinţei lor de a se lipi una de cealaltă. Coeziunea se referă la atracția moleculelor pentru alte molecule de același tip, iar moleculele de apă au forţe de coeziune puternice, datorită capacităţii lor de a forma legături de hidrogen.

Forțele de coeziune sunt responsabile de tensiunea de suprafață, un fenomen care are ca rezultat tendința suprafeței unui lichid de a rezista la rupere atunci când este pusă sub tensiune sau stres. Moleculele de apă de la suprafaţă (la interfaţa apă-aer) vor forma legături de hidrogen cu vecinii lor, la fel ca moleculele de apă din profunzimea lichidului. Totuşi, pentru că sunt expuse la aer pe o parte, vor avea mai puţine molecule de apă învecinate de care să se lege şi vor forma legături mai puternice cu vecinii pe care îi au. Tensiunea de suprafaţă determină apa să formeze picături sferice şi îi permite să susţină obiecte mici, ca o bucată de hârtie sau un ac, dacă sunt aşezate cu atenţie pe suprafaţa sa.

Apei îi place să se lipească de ea însăși, dar în anumite circumstanțe preferă să se lipească de alte tipuri de molecule. Adeziunea este atracția unor molecule de un tip pentru molecule de alt tip şi poate fi destul de puternică pentru apă, în special cu alte molecule purtând sarcini pozitive sau negative.

De exemplu, adeziunea permite apei să „urce” în sus prin tuburi de sticlă subțiri (numite tuburi capilare) plasate într-un pahar cu apă. Această mișcare ascendentă contra gravitației, cunoscută ca acțiune capilară, depinde de atracţia dintre moleculele de apă şi pereţii de sticlă ai tubului (adeziune), precum şi de interacţiunile dintre moleculele de apă (coeziunea).

Moleculele de apă sunt atrase mai puternic de sticlă decât de alte molecule de apă (deoarece moleculele de sticlă sunt chiar mai polare decât moleculele de apă). Poți vedea asta uitându-te la imaginea de mai jos: nivelul apei este cel mai ridicat acolo unde intră în contact cu marginile tubului și scade cel mai jos în mijloc. Suprafața curbată formată de un lichid într-un cilindru sau un tub se numește menisc.

De ce sunt forţele de coeziune şi de adeziune importante pentru viaţă? Ele joacă un rol în multe procese bazate pe apă în biologie, inclusiv deplasarea apei către vârful copacilor şi drenajul lacrimilor din canalele lacrimale din colțurile ochilor$^1$start superscript, 1, end superscript. Un exemplu simplu de coeziune în acţiune provine de la păianjenul de apă (de mai jos), o insectă care se bazează pe tensiunea de suprafață pentru a rămâne pe linia de plutire pe suprafața apei.