Γιατί το νερό σχηματίζει σταγόνες;

Υπεύθυνες για το σχηματισμό σταγόνων είναι οι διαμοριακές δυνάμεις. Στην περίπτωση του νερού οι διαμοριακές δυνάμεις είναι οι λεγόμενοι δεσμοί υδρογόνου, τους οποίους θα αναλύσουμε στο τέλος του post, για όποιον ενδιαφέρεται.
Για την ώρα ας δεχτούμε ότι υπάρχουν για να συνεχίσουμε. Λόγω των δεσμών υδρογόνου τα μόρια του νερού έλκονται μεταξύ τους. Σκεφτείτε, λοιπόν, τα μόρια του νερού ενωμένα μεταξύ τους με λαστιχάκια. Αν τα αφήσουμε ελεύθερα, όπως είπαμε και στην περίπτωση των πλανητών, αυτά θα σχηματίσουν μια σφαίρα.
Γιατί, όμως, σχηματίζουν σταγόνες και όχι σφαίρες; Επειδή βρίσκονται στο πεδίο βαρύτητας της Γης. Η βαρύτητα τις έλκει προς τα κάτω, επιμηκύνοντας τες προς αυτή την κατεύθυνση. Έτσι παίρνουν το σχήμα της σταγόνας.
Σε περίπτωση που δεν υπάρχει βαρύτητα ή φαινομενικά δεν υπάρχει, όπως στην περίπτωση του διαστημοπλοίου σε τροχιά, το νερό σχηματίζει τέλειες σφαίρες.
Αυτό το φαινόμενο μακροσκοπικά το ονομάζουμε επιφανειακή τάση. Δηλαδή την τάση η επιφάνεια να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη.
Ας δούμε τώρα γιατί σχηματίζονται οι δεσμοί υδρογόνου. Για να το καταλάβουμε αυτό πρέπει να δούμε πώς είναι τα άτομα. Χονδρικά στα άτομα υπάρχει ένας πυρήνας μεγάλης μάζας, θετικά φορτισμένος, και γύρω του περιστρέφονται ηλεκτρόνια, τα οποία έχουν μικρή μάζα και αρνητικό φορτίο. Στο νερό ενώνονται ένα άτομο οξυγόνου και δύο υδρογόνου. Για να γίνει αυτή η χημική ένωση το κάθε υδρογόνο “μοιράζεται” το μοναδικό του ηλεκτρόνιο με το οξυγόνο.
Όμως το οξυγόνο είναι πολύ πιο ηλεκτραρνητικό από το υδρογόνο, δηλαδή η δύναμη που ασκεί στο “κοινό” ηλεκτρόνιο είναι πολύ μεγαλύτερη. Αυτό συμβαίνει γιατί ο πυρήνας του έχει οκτώ φορές μεγαλύτερο φορτίο σε σχέση με τον πυρήνα του υδρογόνου. Αυτή όμως η διαφορά στην ηλεκτραρνητικότητα ουσιαστικά αφήνει τους πυρήνες του οξυγόνου “γυμνούς” από ηλεκτρόνια. Έτσι, στο σημείο του ατόμου που βρίσκεται ο κάθε πυρήνας υδρογόνου είναι θετικά φορτισμένο και στο σημείο που βρίσκεται ο πυρήνας του οξυγόνου αρνητικά. Με αυτόν τον τρόπο το υδρογόνο του ενός μορίου έλκεται με το οξυγόνου ενός άλλου. Αυτοί είναι οι δεσμοί υδρογόνου.

Πηγή

Posted in: Γιατί;, επιστήμη