2.18: Adhezja

Adhezja ma miejsce, gdy jeden rodzaj cząsteczki jest przyciągany do innej cząsteczki. Woda wykazuje właściwości adhezyjne w obecności powierzchni polarnych, takich jak szkło lub celuloza w roślinach. Na przykład, gdy do szklanki naleje się wodę, dodatnio naładowane cząsteczki wodoru w wodzie są bardziej przyciągane przez ujemnie naładowane cząsteczki tlenu w krzemionce niż przez tlen w sąsiednich cząsteczkach wody.

Działanie kapilarne jest wynikiem tendencji do adhezji wody. Kiedy wąską szklaną rurkę wkłada się do zlewki wypełnionej wodą, cząsteczki wody przyczepiają się do powierzchni rurki, a poziom wody w rurce podnosi się. Im mniejsza średnica rurki, tym wyżej woda się unosi, ponieważ więcej cząsteczek wody jest wystawionych na szklaną powierzchnię. Działanie kapilarne trwa tak długo, jak siła przylegania jest większa niż siła spójności pomiędzy cząsteczkami wody.

U roślin adhezja i spójność umożliwiają cząsteczkom wody przemieszczanie się z korzeni do liści w drodze transpiracji. Rośliny zawierają naczynia ksylemowe składające się z długich, wąskich komórek zwanych elementami tchawicy, które transportują wodę. Ponieważ cząsteczki wody wykazują przyciąganie do celulozy, przylegają do ściany komórkowej ksylemu i przeciwstawiają się przyciąganiu grawitacyjnemu w dół. Siły spójności pomiędzy cząsteczkami wody umożliwiają przyciąganie pomiędzy cząsteczkami wody w komórkach tchawicy. Razem te dynamiczne siły adhezji i kohezji tworzą kolumnę cząsteczek wody. Przyczepność wody do celulozy jest większa niż siła spójności, umożliwiając wodzie przemieszczanie się w górę od korzeni do liści.

Adhezja występuje, gdy przyciągają się do siebie dwa różne typy cząsteczek.

Na przykład adhezję można zaobserwować, gdy rurkę kapilarną umieszcza się w zlewce wypełnionej wodą.

Cząsteczki wody w pobliżu boków rurki kapilarnej przylegają do ścianki za pomocą wiązań wodorowych i opierają się przyciąganiu grawitacyjnemu w dół. To ciągnięcie cieczy w górę na krawędziach prowadzi do powstania wklęsłego menisku.

Ponieważ siła przylegania wody do ściany kapilary jest silniejsza niż siły kohezyjne między cząsteczkami wody, poziom wody wewnątrz rurki podnosi się w wyniku działania kapilarnego.

Podobnie rośliny zawierają naczynia ksylemu wykonane z polarnych cząsteczek celulozy.

Ze względu na silniejsze siły adhezji, działanie kapilarne umożliwia ruch wody w górę wbrew sile grawitacji.

Średnica ksylemu zmniejsza się w kierunku wierzchołków większych drzew, umożliwiając wodzie dalsze wznoszenie się od korzeni do liści i tam, gdzie niewykorzystana woda może wydostać się przez transpirację.