Coeziunea și adeziunea apei

Ai umplut vreodată un pahar de apă până sus de tot și, apoi, încet, ai mai adăugat câteva picături? Înainte de a se revărsa, apa creează o formă asemănătoare unui dom, deasupra marginii paharului. Aceasta se formează datorită proprietăților de coeziune ale moleculelor de apă sau a tendinței 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 forțe de coeziune puternice, datorită capacității lor de a forma legături de hidrogen.

Forțele de coeziune sunt responsabile de tensiunea superficială, 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 suprafață (la interfața apă-aer) vor forma legături de hidrogen cu vecinii lor, la fel ca moleculele de apă din profunzimea lichidului. Totuși, pentru că sunt expuse la aer pe o parte, vor avea mai puține molecule de apă învecinate de care să se lege și vor forma legături mai puternice cu vecinii pe care îi au. Tensiunea superficială determină apa să formeze picături sferice și îi permite să susțină obiecte mici, ca o bucată de hârtie sau un ac, dacă sunt așezate cu atenție pe suprafața 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 și 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 atracția dintre moleculele de apă și pereții de sticlă ai tubului (adeziune), precum și de interacțiunile dintre moleculele de apă (coeziune).

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 este cel mai scăzut în mijloc. Suprafața curbată formată de un lichid într-un cilindru sau un tub se numește menisc.

De ce sunt forțele de coeziune și de adeziune importante pentru viață? Ele joacă un rol în multe procese bazate pe apă în biologie, inclusiv deplasarea apei către vârful copacilor și drenajul lacrimilor din canalele lacrimale din colțurile ochilor${}^1$‍. Un exemplu simplu de coeziune în acțiune provine de la țânțarul de apă (de mai jos), o insectă care se bazează pe tensiunea superficială pentru a rămâne pe linia de plutire pe suprafața apei.