Dlaczego woda jest mokra?

No właśnie, dlaczego? Każdy człowiek obdarzony dziećmi wie, że tego typu pytania tylko z pozoru wydają się proste. W rzeczywistości, chcąc wyjaśnić kwestię mokrości wody, musimy zagłębić się w tajniki chemii, a nawet – o zgrozo – fizyki. Dlatego też, aby zaspokoić dziecięcą ciekawość oraz ocalić resztki rodzicielskiego autorytetu, sprawdźmy, jak to naprawdę jest z tą mokrą wodą.

Misie Uszatki

Pojedyncza cząsteczka wody zbudowana jest z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru. Stąd wzór H2O. Jeśli przyjrzymy się tym cząsteczkom z naprawdę bliska, okaże się, że wyglądają one jak głowy misia: czaszką jest tu dość duży atom tlenu, zaś uszka (umieszczone względem siebie pod kątem 104,5 stopnia) zrobione są z nieco mniejszych atomów wodoru.

Wszystko to trzyma się w kupie, ponieważ atom tlenu ma na swojej ostatniej powłoce 6 elektronów, a chciałby mieć osiem. Z kolei wodory mają po jednym elektronie, a chciałyby mieć po dwa. Rozwiązaniem tej niekorzystnej sytuacji jest współużytkowanie cudzego elektronu; dlatego duży tlen kumpluje się z dwoma mniejszymi wodorami i od każdego „pożycza” elektron, a maluchy cieszą się, że one też mogą używać elektronu dużego kolegi.

Fachowo nazywa się to wiązaniem i działa świetnie... z tym, że duży może jednak więcej. I przyciąga tę wspólnie użytkowaną parę elektronów bliżej siebie, co sprawia, że „Misie Uszatki” mają nierównomiernie rozłożone ładunki elektryczne: tlen naładowany jest ujemnie (bo przyciągnął bliżej siebie naładowane ujemnie elektrony), zaś mniejsze wodory mają ładunek dodatni. Sprawia to, że każdy „miś” jest dipolem, czyli nie jest do końca zrównoważony (fachowo nazywa się to występowaniem elektrycznego momentu dipolowego). W takiej sytuacji naprawdę niewiele potrzeba, by zaburzyć kruchą równowagę.

Lubimy się... ale bez przesady

„Misie”, czyli dipole, przyciągają się wzajemnie... ale niezbyt mocno. Ich wzajemne relacje przypominają trochę taki dogasający związek: ludzie niby są jeszcze razem, ale gdy tylko na horyzoncie pojawi się jakaś lepsza opcja, nie wahają się ani chwili.

W przypadku cząsteczek wody jest tak samo; siła ich wzajemnego przyciągania jest mniejsza, niż siła przyciągania wodnego „misia” do naszej skóry, włosów czy ubrań. Generalnie wszystko, oprócz substancji hydrofobowych, będzie dla cząsteczek wody bardziej atrakcyjne, niż inne cząsteczki wody. 

Z tego powodu, jeśli spojrzymy z bliska na wodę w szklance, zauważymy przy brzegach menisk wklęsły. Świadczy on o tym, że woda „wspina” się po szklance. Oczywiście, czyni to,  dopóki ma taką możliwość. Jeśli nalejemy po sam brzeg i dodamy jeszcze kropelkę, utworzymy menisk wypukły, ale wówczas woda niejako „nie ma wyboru” i może albo przyciągać inne cząsteczki wody, albo wylać się. Natomiast w przypadku substancji, których cząsteczki lubią się nawzajem bardziej niż „misie”, menisk zawsze będzie wypukły; tak działa na przykład rtęć.

Co więcej, jeśli „Misie Uszatki” znajdą w okolicy coś, co posiada ładunek elektryczny, ich moment dipolowy sprawi, że natychmiast się do tego zbliżą. To dlatego jeśli do małego strumyczka wody płynącej z kranu zbliżymy naładowaną statycznie linijkę, zauważymy, że strumyczek odchyla się od pionu, bo elektryczność statyczna przyciąga „misie”.

Co to znaczy „mokra”?

Skoro już wiemy, jakież to zażyłe relacje panują wśród cząsteczek wody, możemy przejść do sedna: co to znaczy, że coś jest mokre? Słownik Języka Polskiego wyjaśnia, iż mokry to znaczy „pokryty po wierzchu, przesiąknięty lub ociekający wodą albo inną cieczą”.

Woda jest zatem mokra z dwóch powodów; po pierwsze, jej cząsteczki pokryte są innymi cząsteczkami wody (chociaż, jak już wiemy, nie do końca są zachwycone tym stanem).

Po drugie, woda jest mokra, bo nas moczy. Jeśli zostaniemy ochlapani wodą, to nie wystarczy, że się otrzepiemy. Woda przylgnie do nas i ochoczo wsiąknie w nasze ubranie, bo każda z jej cząsteczek będzie wolała kumplować się z nami, niż z innymi „Misiami Uszatkami”. Trochę to smutne w sumie...