Adhäsion von Wasser: Wie Wasser dazu neigt, klebrig zu sein


Wasser auf einer hydrophoben Oberfläche

(hydrophob bedeutet:Wasser, Feuchtigkeit abstoßend; nicht in Wasser löslich )

Haben Sie schon einmal bemerkt, dass Wasser klebrig sein kann?
Wenn Sie schon einmal eine Burg aus Sand gebaut haben, wissen Sie das nasser Sand klebt aber trockener Sand nicht.
Irgendwie hält das Wasser zwischen den Sandkörnern den Sand zusammen, was bedeutet,
dass es eine Anziehungskraft geben muss, die aus dem Wasser entsteht und zwischen ihnen wirkt.

Ein weiteres Beispiel dafür, dass Wasser irgendwie eine feste Oberfläche anzieht, ist die Tatsache, wie jeder, der Bücher gelesen hat,
weiß, dass das Benetzen des Fingers beim Umblättern helfen kann, während ein trockener Finger nicht an der Seite haften bleibt.

Oder wie bleibt ein Gelee zusammen? Es ist weder flüssig noch fest und besteht hauptsächlich aus Wasser und hält trotzdem fest zusammen.
Es ist ein Beispiel für ein sogenanntes Kolloid und auch hier wirkt das Wasser wie ein Klebstoff.
Dies ist für das Leben von größter Bedeutung, da Kolloide überall im Körper zu finden sind.

Diese Anziehungskraft zwischen Wasser (oder einer anderen Flüssigkeit) und einem Feststoff hat einen Namen, sie heißt Adhäsion.
Das Wort Adhäsion kommt aus dem lateinisch adhaerere „anhaften“ und wird auch Adhäsions- oder Anhangskraft genannt.
Das Wort Kohäsion kommt ebenfalls aus dem lateinischen „cohaerere“ und bedeutet: zusammenhängen; aus con- = mit, zusammen und haerere = kleben, stecken

Adhäsion darf nicht mit Kohäsion verwechselt werden, bei der es sich um die Kraft handelt, die in der Flüssigkeit selbst wirkt und alle Moleküle zusammenhält.
Diese Kräfte sind für das Phänomen der Oberflächenspannung verantwortlich. Dies ist auf die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen zurückzuführen.

Wasser hat eine hohe Oberflächenspannung, die höchste unter allen normalen Flüssigkeiten nur Quecksilber hat eine noch höhere Oberflächenspannung.
Wassermoleküle sind gerne zusammen und versuchen das auch zu bleiben. Deswegen versucht Wasser immer, seine Oberflächenenergie zu minimieren, indem es seine Oberfläche so klein wie möglich macht.

Wasser bildet sich immer so kugelförmig wie möglich aus, weil eine Kugel immer die kleinste Oberfläche hat (ohne Schwerkraft ist Wasser immer eine ganze Kugel).
Dies ist jedoch auf die Kohäsion zurückzuführen.


Die Adhäsion erzeugt auch eine Oberflächenspannung, in diesem Fall handelt es sich jedoch um eine "flüssig-festkörper" Oberflächenspannung, bei der das Wasser mit einer festen Oberfläche in Wechselwirkung tritt.
Dies ist ein Maß für die Anziehungskraft zwischen den Wassermolekülen und den Molekülen auf einem Feststoff.

Wenn diese Anziehungskraft größer ist als die Kohäsionskräfte in der Flüssigkeit, neigt das Wasser dazu, sich auf der Oberfläche auszubreiten und diese zu benetzen.




Wenn es kleiner ist, benetzt das Wasser die Oberfläche nicht vollständig und neigt dazu, Tropfen zu bilden, die auf der Oberfläche sitzen ( Darstellung unten - bild oben).

Ob eine feste Oberfläche mit Wasser benetzt wird oder nicht, hängt also davon ab, ob sie hydrophil
(Hydrophil heißt wörtlich übersetzt "Wasser-liebend")
oder hydrophob (hydrophob bedeutet:Wasser, Feuchtigkeit abstoßend; nicht in Wasser löslich) ist.

Hydrophile Oberflächen ziehen die Wassermoleküle an und werden nass, wobei sich das Wasser auf der Oberfläche ausbreitet.
Beispiele für hydrophile Feststoffe sind Glas, Papier und Fasern wie Baumwolle, Wolle oder Leinen. Beispiele für hydrophobe Substanzen sind Öle und Kunststoffe und synthetische Fasern wie Polyester, Acryl und Modacryl. Wasser neigt also dazu, sie nicht zu benetzen.
Der Unterschied zwischen einem Feststoff, der mit Wasser benetzt ist (Darstellung - oberes Bild) und einem Feststoff, der nicht mit Wasser benetzt ist (Darstellung unteres Bild), ist im Bild unten zu sehen.





Das Phänomen der Kapillarität (
ist das Verhalten von Flüssigkeiten, das sie bei Kontakt mit Kapillaren, z.B. engen Röhren, Spalten oder Hohlräumen, in Feststoffen zeigen),
bei dem das Fluid (z. B. Wasser) in dünnen Kapillaren gegen die Schwerkraft ansteigt, ist auf die Oberflächenspannung zwischen dem Feststoff und Wasser zurückzuführen.

Kapillarität: gefärbtes Wasser steigt in einem Papiertuch auf

  Kapillarität: gefärbtes Wasser steigt auf einen Zuckerturm


Dies erklärt sich auch durch die Adhäsion. Kapillarität ist der Grund, warum Wasser vom Boden auf die Baumkronen steigt und die Schwerkraft besiegt. Daher ist es ein Phänomen von äußerster Wichtigkeit für das Leben.

Es gibt mehrere Theorien, die versuchen, den Ursprung der Adhäsionskräfte zu erklären. Diese Theorien gelten für alle Klebstoffe, nicht nur für Wasser.
Es ist sehr schwierig zu erkennen, was tatsächlich zwischen den Molekülen geschieht, daher ist keine dieser Theorien schlüssig oder wurde für jeden Fall demonstriert, und verschiedene Theorien könnten die Wechselwirkung in verschiedenen Fällen erklären.

Hier werden wir nur einige davon erwähnen.
Es ist bekannt, dass die Kräfte, die die Wassermoleküle zusammenhalten, durch die sogenannte "Wasserstoffbindung" entstehen, wobei der positive Wasserstoffanteil eines Moleküls den negativ geladenen Sauerstoffanteil eines anderen Moleküls anzieht.
Aber welche Kräfte wirken zwischen Wasser und Feststoff? Sind sie auch auf Wasserstoffbrücken zurückzuführen?
Nun, das ist eine Möglichkeit, aber in diesem Fall müssen die Moleküle im Feststoff auch durch Wasserstoffbrücken gebunden sein, was in den meisten Fällen wahrscheinlich nicht der Fall ist.

Eine andere mögliche Erklärung ist, dass, da die Wassermoleküle polar sind (
ein polares Molekül ist eines, bei dem die positiven und negativen elektrischen Ladungen relativ zueinander verschoben sind),
der Feststoff auch etwas polar ist oder einfach, dass die elektrischen Dipole im Wasser die Feststoff induzieren und eine Nettoanziehung dazu erzeugen.
Dies ist ein Beispiel für die sogenannte dispersive Adhäsion.

Laut Gerald Pollack, einem Forscher in den USA, findet im Wasser an der Grenzfläche eine Ladungstrennung statt, zumindest wenn das Wasser mit einer hydrophilen Oberfläche in Kontakt steht.
Sein Lösungsansatz ist, dass es diese elektrische Nettoladung im Wasser an der Grenzfläche ist, die für die Haftung des Wassers an der hydrophilen Oberfläche verantwortlich ist.

Nun, dies wäre ein Beispiel für die sogenannten elektrostatischen Theorien, die in verschiedenen Zusammenhängen vorgeschlagen worden sind.
Die Sache ist, dass wir nicht wirklich wissen, was an der Oberfläche vor sich geht.
Damit dies zutrifft, sollten auch freie Ladungen auf der festen Oberfläche vorhanden sein, was bei elektrischen Isolatoren nicht der Fall sein kann.
In anderen Fällen könnte dies jedoch möglich sein. Dies muss aber noch nachgewiesen werden.
Es gibt verschiedene andere Adhäsionstheorien, wie z. B. chemische Theorien (z.B. Adhäsion aufgrund von Wasserstoffbrückenbindung)
oder solche aufgrund von Diffusion usw., aber sie sind möglicherweise für andere Stoffe relevanter und nicht für Wasser, daher lassen wir sie beiseite.

Zusammenfassend könnten wir sagen, das Wasser eine ihm eigene „Klebekraft“ hat, die uns bei einigen Dingen hilft aber bei anderen wiederum auch hinderlich sein kann.
Zum Beispiel wenn zwei Gegenstände ineinander“kleben“ und sich nicht so leicht lösen lassen.
Es ist wie bei so vielen Dingen rund um das Thema Wasser - eine Faszination für sich!









 

https://www.acalawasserfilter.de/de/ Execution time (seconds): ~0.111207