Кохезия и адхезия на водата

Някога случвало ли ти се е да напълниш чаша вода до самия ръб и после бавно да добавиш още няколко капки? Преди да прелее, чашата оформя подобна на купол форма над ръба на чашата. Тази подобна на купол форма се образува поради кохезивните свойства на водните молекули, или тенденцията им да се придържат една към друга. Кохезия представлява привличането на молекули към молекули от същия вид. Водните молекули притежават силни кохезивни сили благодарение на способността си да образуват водородни връзки помежду си.

Кохезивните сили са отговорни за повърхностното напрежение, явление, което определя способността на повърхностния слой на една течност да се съпротивлява на разкъсване, когато е поставен под напрежение или стрес. Водните молекули в повърхностния слой (на границата вода-въздух) образуват водородни връзки със съседите си, точно както водните молекули по-дълбоко в течността. Но понеже са изложени на въздух от едната страна, те ще имат по-малко съседни молекули, с които да се свържат, и ще образуват по-силни връзки със съседите, които имат. Повърхностното напрежение кара водата да образува сферични капки и ѝ позволява да поддържа на повърхността си дребни предмети като листче хартия или игла, ако са поставени внимателно на повърхността ѝ.

Водните молекули обичат да се свързват помежду си, но при определени обстоятелства предпочитат да се прикрепят към различни други молекули. Адхезия е привличането на молекули от един вид от молекули от различен вид и може да е доста силна за водата, особено с други молекули, които имат положителни или отрицателни заряди.

Например адхезията позволява на водата да се "изкачва" нагоре в тесни стъклени тръбички (наречени капилярни тръбички), поставени в съд с вода. Това възходящо движение срещу гравитацията, познато като капилярно движение, зависи от привличането между водните молекули и стъклените стени на тръбичката (адхезия), както и от взаимодействията между водните молекули (кохезия).

Водните молекули са привлечени много по-силно от стъклото, отколкото от други водни молекули (понеже молекулите на стъклото са още по-полярни от водните молекули). Можеш да видиш това, като разгледаш изображението по-долу: водата се изкачва най-нависоко там, където е в контакт със стените на тръбичката, и се намира най-ниско в средата. Тази извита повърхност, образувана от течност в цилиндър или тръбичка, се нарича менискус.

Защо кохезивните и адхезивните сили са важни за живота? Те играят роля в много биологични процеси, основани на водата, включително движението на вода към върховете на дърветата и изтичането на сълзи от слъзните канали в ъглите на очите ти${}^1$‍. Прост пример за кохезия в действие представлява водното насекомо (по-долу), което разчита на повърхностното напрежение, за да стои върху повърхността на водата.