ما هو الشعرية؟ كيف يتسلق الماء النباتات ضد الجاذبية؟

من كتاب "الكيمياء في عمليات الحياة - ردود الفعل في الفعل"، باتيا جلعاد وسارة فرح، مركز تعليم العلوم، الجامعة العبرية في القدس

الخاصية الشعرية هي قدرة السوائل على الارتفاع في أنابيب رفيعة، على ما يبدو ضد الجاذبية. يتم تحديد القدرة الشعرية للسائل من خلال توازن قوتين متعارضتين: من ناحية، القوى الموجودة بين الجزيئات أو بين الذرات في السائل، تسمى قوى التماسك، ومن ناحية أخرى، القوى التي تنشأ بين الجزيئات بين الجزيئات أو بين ذرات السائل وذرات المادة التي يتكون منها السطح (جدار الأنابيب والشعيرات الدموية) وتسمى قوى الالتصاق. يتمتع السائل بقدرة شعرية عالية، عندما تكون قوى التصاقه أقوى من قوى تماسكه.
الماء لديه قدرة شعرية عالية للغاية. عند إدخال أنبوب رفيع في الماء، يرتفع الماء في الأنبوب إلى ارتفاع معين. تنشأ قوى الالتصاق بين الماء والأنبوب نتيجة لوجود روابط هيدروجينية بين جزيئات الماء.
وذرات الأكسجين الموجودة في الزجاج، والمكون الرئيسي لها هو SiO2.
تتسبب قوى الالتصاق في التصاق حواف سطح الماء بجدران الأنبوب وبالتالي تسلقها. يشكل سطح الماء شكلًا نصف كروي مقعر. تتسبب قوى التماسك بين جزيئات الماء وجزيئات الماء نفسها في سحب جزيئات الماء الإضافية أيضًا إلى الأعلى. في الواقع فإن قوى الالتصاق تميل إلى زيادة مساحة سطح الماء وإعطائه شكل مقعر، بينما التوتر السطحي للماء الناتج عن قوى التماسك يميل إلى تقليل مساحة سطح الماء واستقامة المقعر خط أثناء رفع سطح السائل. ويستمر صعود الماء في الأنبوب حتى تتوازن قوى الالتصاق والتماسك مع قوة الجاذبية المؤثرة على الماء وتسحبه إلى الأسفل. وعلى عكس الماء، يتمتع الزئبق بقدرة شعرية منخفضة. إن قوى التماسك المؤثرة على الزئبق أعلى من قوى الالتصاق، وبالتالي فإن الزئبق لن يرتفع إلى أنبوب رفيع بقدر ما سيرتفع الماء.
لا يتمتع الماء بقدرة شعرية عالية في الأنابيب المصنوعة من مادة لا يمكنه تكوين روابط هيدروجينية معها. إن لخاصية الماء الشعرية تأثير كبير على حياة النباتات والحيوانات. يرتفع الماء والأملاح المعدنية في النبات في الأنبوب القمي. الخشب هو أحد الأنسجة المستخدمة لنقل السوائل والمواد المغذية في النباتات الوعائية. ينقل الطرف بشكل رئيسي الماء والأملاح والمعادن، ويتكون في الغالب من الخلايا الميتة. نسيج النقل الثاني هو الهيبا، الذي تتمثل وظيفته في نقل العناصر الغذائية العضوية، وخاصة السكروز.
يشكل الماء الموجود في كل ساق عمودًا متواصلًا على طول النبات بأكمله من الجذور إلى الأوراق في الأعلى. يتمكن عمود الماء من الحفاظ على الاستمرارية بفضل قوى الالتصاق بين جزيئات الماء والنبيبات السنخية التي تتكون من جزيء الجلوكوز C6H12O6.
أمثلة إضافية على الشعيرات الدموية: فتيل الشمعة الذي يسحب الشمع إلى أعلى الفتيل نتيجة انخفاض الضغط في منطقة الاحتراق، وأعواد الرائحة المغموسة في مرطبانات السائل المعطر، وحتى ورق التواليت المبلل حيث يرتفع الماء عكس القوة من الجاذبية.