Адгезия и когезия воды

Капли на сосновых иглах

Бывало, я просыпался в холодном поту от осознания того, что неспособен четко сформулировать у себя в голове понятия адгезии и когезии воды. Если у Вас та же проблема, то продолжайте читать дальше, чтобы узнать об этих свойствах.

Адгезия и когезия являются важными свойствами воды, влияющими на ее поведение независимо от того, где она находится - будь то на листьях растений или в организме человека. Запомните: когезия – это когда вода «прилипает» к воде; адгезия – это когда вода «прилипает» к другим поверхностям. По существу, эти свойства представляют собой «липкость» молекул воды по отношению друг к другу и по отношению к другим поверхностям.

Эти свойства наглядно демонстрируются на верхней картинке. Водяная капля состоит из молекул воды, которым свойственно «прилипать» друг к другу - это пример когезии. Водяная капля удерживается на кончике сосновой иглы, что является примером адгезии. Также на этой картинке виден результат воздействия на водяные капли силы тяжести.

Сила тяжести действует и против адгезии, и против когезии, пытаясь «стащить» капли вниз. Как мы видим, адгезия и когезия пока что выигрывают сражение, поскольку капли продолжают оставаться на сосновых иглах.

Когезия заставляет воду падать вниз в виде капель

Если посмотреть на изображение находящейся на листе водяной капли, то можно подумать, что у нее есть «кожица», стягивающая ее в похожую на приплюснутую сферу форму (хотя форма падающих капель и капель, находящихся в открытом космосе, отличается от формы капли, находящейся на листе). Оказывается, что наблюдаемое поверхностное натяжение является результатом стремления молекул воды «прилипнуть» друг к другу.

Естественная форма водяной капли приобретается при достижении «самого низкого энергетического состояния», при котором атомы молекул затрачивают наименьшее количество энергии. Молекула воды находится в таком состоянии, когда она окружена со всех сторон другими молекулами воды, что означает формирование сферы или шара (идеально круглого, если вода находится в космосе). На Земле воздействие силы тяжести сплющивает эту идеальную сферу в ту форму капли, которую мы видим на картинке.

Хотя и создается впечатление, что между водой и воздухом находится некая «кожица», это не соответствует действительности, поскольку в капле нет ничего, кроме воды.

Почему вода «липкая»?

Когезивность воды очень высока — вода является самой когезивной из всех неметаллических жидкостей. Из-за своей когезивности она является «липкой» и собирается в капли, но при более подробном рассмотрении оказывается, что все это становится возможным благодаря химии и электричеству. Точнее говоря, положительные и отрицательные заряды атомов водорода и кислорода, из которых состоят молекулы воды, заставляют их притягиваться друг другу. Если Вы знакомы со стержневыми магнитами, то знаете, что северный полюс одного магнита отталкивается от северного полюса другого, но притягивается к его южному полюсу. Противоположные магнитные полюса притягиваются друг к другу совсем как положительно заряженные атомы молекул воды притягиваются к их отрицательно заряженным атомам.

Молекулярная структура жидкой воды

В молекуле воды два атома водорода располагаются с одной стороны атома кислорода, вследствие чего «кислородная» сторона молекулы имеет частичный отрицательный заряд, а ее «водородная» сторона - частичный положительный заряд. Поэтому, когда положительная сторона одной молекулы воды приближается к отрицательной стороне другой, они притягиваются друг к другу, создавая связь. Именно такая «биполярность» молекул воды обеспечивает ее когезивность, и, соответственно, ее «липкость» и «сгрупировываемость» (или лучше сказать «капельность»?).

Водородные связи показаны пунктирными линиями

(По материалам источника: https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/adhesion-and-cohesion-water?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects)