هم چسبی: نیروی جاذبه بین مولکول‌های مشابه

هم‌چسبی: نیروی نامرئی که مولکول‌های مشابه را به هم پیوند می‌دهد

هم‌چسبی چیست؟ از تعریف تا تشخیص

هم‌چسبی به زبان ساده، نیروی جاذبه‌ای است که بین مولکول‌های همانند یا مشابه عمل می‌کند. تصور کنید شما و دوستانتان که لباس‌های یکسان بر تن دارید، تمایل دارید در یک گروه کنار هم بایستید. مولکول‌های آب نیز چنین حسی نسبت به هم دارند! این جاذبه می‌تواند به دلیل برهم‌کنش‌های مختلف الکتریکی بین مولکول‌ها باشد.

برای تشخیص آسان هم‌چسبی، این سؤال را بپرسید: «آیا مولکول‌های یک مادهٔ واحد به هم می‌چسبند؟» اگر پاسخ مثبت است، با پدیدهٔ هم‌چسبی روبرو هستیم. مثال:

• قطره‌های شبنم روی برگ: مولکول‌های آب داخل یک قطره، به دلیل هم‌چسبی، ترجیح می‌دهند کنار هم بمانند و یک قطعهٔ کروی زیبا تشکیل دهند.
• جاری شدن عسل از قاشق: مولکول‌های چسبندهٔ عسل به یکدیگر می‌چسبند و باعث می‌شوند عسل به‌آهستگی و به صورت رشته‌ای جاری شود.

کشش سطحی: جلوهٔ باشکوه هم‌چسبی

یکی از آشکارترین نتایج نیروی هم‌چسبی، پدیده‌ای به نام «کشش سطحی»³ است. سطح هر مایع مانند یک پوستۀ نازک و کشسان عمل می‌کند. این «پوستۀ» نامرئی به دلیل این شکل می‌گیرد که مولکول‌های داخل مایع از همه طرف توسط مولکول‌های دیگر احاطه شده‌اند و با هم جاذبه دارند، اما مولکول‌های روی سطح، فقط از طرفین و پایین همسایه دارند. این عدم تقارن، باعث می‌شود نیروی خالص به سمت داخل مایع باشد و سطح مایع تمایل داشته کوچک‌ترین حالت ممکن را بگیرد که کُره است.

آزمایش ساده: یک سوزن یا تیغ ریش‌تراشی را به آرامی روی سطح آب قرار دهید. اگر با دقت این کار را انجام دهید، سوزن روی آب شناور می‌ماند. این به خاطر آن پوستۀ کشسان (کشش سطحی) است که در اثر هم‌چسبی مولکول‌های آب ایجاد شده و وزن سبک سوزن را تحمل می‌کند. حشراتی مانند «پا‌شِتری»⁴ نیز از این خاصیت برای راه رفتن روی آب استفاده می‌کنند.

هم‌چسبی در خدمت زندگی: از گیاهان تا بدن انسان

هم‌چسبی یک پدیدهٔ آزمایشگاهی صرف نیست؛ بلکه نقش حیاتی در طبیعت و فناوری ایفا می‌کند.

در گیاهان (ترابری شیرهٔ خام): آب و مواد معدنی از ریشه تا بالاترین برگ‌های درختان غول‌پیکر چگونه بالا می‌روند؟ بخشی از پاسخ، «هم‌چسبی آب» است. مولکول‌های آب به یکدیگر می‌چسبند و زنجیره‌های بلندی را در لوله‌های بسیار باریک چوب گیاه (آوندها) تشکیل می‌دهند. هنگامی که آب از طریق تعرق از برگ‌ها خارج می‌شود، این زنجیرهٔ متصل از مولکول‌ها به سمت بالا کشیده می‌شود، دقیقاً مانند وقتی که یک نی را در نوشابه قرار می‌دهید و می‌مکید.

در بدن جانوران: خاصیت هم‌چسبی خون (که بخش عمدهٔ آن آب است) کمک می‌کند تا جریان خون در رگ‌های خونی باریک و مویرگ‌ها به صورت پیوسته برقرار بماند. همچنین، شکل کروی سلول‌های خونی تا حدی تحت تأثیر کشش سطحی (ناشی از هم‌چسبی) است.

آزمایش‌های ساده برای درک ملموس هم‌چسبی

با وسایل سادهٔ خانه می‌توانید قدرت هم‌چسبی را ببینید و لمس کنید.

۱. مسابقهٔ قطره‌ها: روی یک سطح پلاستیکی صاف (مثل سلفون) و یک سطح کاغذی، قطره‌های آب بریزید. روی کدام سطح، قطره‌ها گردتر و برجسته‌تر می‌مانند؟ روی سطح پلاستیکی، زیرا چسبندگی آب به پلاستیک ضعیف است و نیروی هم‌چسبی بین مولکول‌های آب برنده می‌شود و آنها را گرد می‌کند. این حالت را «تر‌نشوندگی»⁵ می‌نامند.

۲. لایه‌ای از سکه‌ها: یک لیوان را تا لبه پر از آب کنید. حالا به آرامی سکه‌های یک‌ریالی (یا هر سکهٔ کوچک دیگر) را یکی یکی وارد آب کنید. خواهید دید که سطح آب برجسته می‌شود و حتی بالاتر از لبهٔ لیوان می‌ایستد، اما نمی‌ریزد. مولکول‌های آب به دلیل هم‌چسبی محکم به هم چسبیده‌اند و این لایهٔ برجسته را تشکیل می‌دهند. این آزمایش حد نهایی کشش سطحی را نشان می‌دهد.

مواد مختلف، هم‌چسبی متفاوت

هم‌چسبی در همهٔ مواد یکسان نیست. قدرت نیروهای بین مولکولی هر ماده، میزان هم‌چسبی آن را تعیین می‌کند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹ هم‌چسبی (Cohesion): نیروی جاذبه بین مولکول‌های مشابه در یک ماده.

² چسبندگی (Adhesion): نیروی جاذبه بین مولکول‌های دو مادهٔ مختلف.

³ کشش سطحی (Surface Tension): خاصیت سطح مایع که باعث می‌شود مانند یک لایهٔ کشسان رفتار کند؛ ناشی از نیروی هم‌چسبی.

⁴ پا‌شِتری (Water Strider): حشره‌ای که می‌تواند روی سطح آب راه برود.

⁵ تر‌نشوندگی (Hydrophobicity): تمایل یک سطح به دفع آب و عدم خیس شدن.

⁶ سورفکتانت (Surfactant): مولکولی که کشش سطحی مایع (معمولاً آب) را کاهش می‌دهد.