Sicher hast du bereits einmal ein Spinnennetz gesehen, in dem Wassertropfen kleben. Diese Tropfen zerlaufen jedoch nicht, sondern bleiben als kugelähnliche Form haften. Das Gleiche tritt auf, wenn ein Wassertropfen auf einem Blatt entlang läuft. Auch dieser behält seine Form, besonders, wenn er sehr langsam wandert.
Grundlage für diese Beispiele ist die Kohäsion. Sie ist neben der Adhäsion eine weitere Bindungskraft.
Kohäsion – Definition
Kohäsion stammt von dem lateinischen Wort cohaerere ab und bedeutet "zusammenhalten". Doch während die Adhäsion zwei verschiedene Stoffe zusammenhält, sorgt die Kohäsion dafür, dass die Moleküle innerhalb eines Stoffes zusammenhalten.
Die Kohäsion beschreibt die Kräfte, die zwischen den Atomen eines Stoffes wirken, sodass dieser zusammenhält. Diese Kraft wirkt auch zwischen den einzelnen Molekülen selbst.
Die Kohäsion ist unter anderem auch die Ursache für weitere Eigenschaften wie die Viskosität und die Oberflächenspannung, die ein Körper besitzt. Daher bilden sich im Spinnennetz oder auf einem Laubblatt auch die zuvor beschriebenen Wassertropfen aus.
Kohäsion – Beispiel
Besonders beim Thema Oberflächenspannung werden verschiedene Stoffe untersucht. Dazu zählt unter anderem auch Quecksilber, das eine sehr hohe Oberflächenspannung aufweist. Ursache dafür sind die entsprechend hohen Kohäsionskräfte, die zwischen den einzelnen Atomen wirken.
Quecksilber ist neben Brom das einzige Element, was bei Raumtemperatur dennoch flüssig ist. Aufgrund dieser Tatsache lassen sich die Kohäsionskräfte genau beobachten.
Abbildung 1: Kohäsionskraft am Beispiel von Quecksilber Quelle: umweltbundesamt.de
Diese Formen, die du in der Abbildung siehst, sind für Quecksilber sehr typisch. Je kleiner die Tropfen sind, desto häufiger bilden sich sogar richtige Kugeln aus, wie das bei dem kleinen Tropfen auf der rechten Seite zu sehen ist.
Früher wurde Quecksilber häufig in Thermometern verwendet, allerdings ist es auch sehr schädlich für die Umwelt, weshalb man darauf inzwischen verzichtet. Es gibt aber noch weitere Beispiele der Kohäsion.
Sicherlich hast auch du als Kind im Schwimmbad einmal den berühmten "Bauchklatscher" gemacht. Dein Bauch brannte, weil das Wasser nicht so schnell nachgegeben hat, wie du hineintauchen wolltest. Auch dafür ist die Ursache die Kohäsion.
Kohäsionskräften lassen sich aber auch leicht aufbrechen. Um auf das Beispiel aus dem Schwimmbad weiter einzugehen: Das Problem, dass das Wasser nicht so schnell nachgibt, entsteht nicht, wenn man mit Füßen oder Händen zuerst eintaucht. Spitze Gegenstände können eintauchen und die einzelnen Moleküle bzw. Atome auseinander drücken.
Um die Kohäsionskräfte also erfolgreich aufzulösen, ist es notwendig, die Kräfte, die dagegen wirken sollen, auf einen Punkt zu konzentrieren.
Ursachen der Kohäsion
Nachdem du nun gelernt hast, was die Kohäsion überhaupt ist und wo du sie antriffst, lernst du jetzt, warum diese Kräfte überhaupt entstehen. Grundsätzlich wird noch einmal zwischen interatomaren (zwischen Atomen) und intermolekularen (zwischen Molekülen) Kräften unterschieden.
Interatomare Kräfte
Die Anziehungskraft zwischen den Atomen eines Moleküls beruht auf der chemischen Bindung, die zwischen diesen existiert. Es entsteht ein komplexes Gleichgewicht aus Anziehung und Abstoßung, das in einer Bindung resultiert, die sogar eine spezifische Bindungslänge entwickelt.
Auch die Bindungsart selbst beeinflusst diese Kräfte. So wirken beispielsweise Ionenbindungen anders als kovalente Bindungen.
Kovalente und Ionenbindungen unterscheiden sich bei der Bestimmung im ersten Moment nur durch die Elektronegativität, die zwischen den Atomen herrscht. Ist die Differenz der Anziehungskräfte der beiden Atome größer als 1,7, handelt es sich laut Definition um eine Ionenbindungen. Ist die Differenz kleiner, hast du eine kovalente Bindung vorliegen.
Doch was heißt das nun konkret für die Kohäsion?
Im Fall einer kovalenten Bindung bleiben die Atome miteinander verbunden. Außer durch eine chemische Reaktion ist es nicht möglich, sie voneinander zu trennen. Die Kohäsionskräfte sind hoch. Anders sieht das bei Ionenbindungen aus. Die Ionen liegen von vornherein getrennt vor und können leicht separiert werden. Entsprechend herrschen hier interatomar betrachtet nur geringe Kohäsionskräfte.
Intermolekulare Kräfte
Die Moleküle bilden hingegen zwischenmolekulare Kräfte aus, von denen dir sicherlich auch ein paar bekannt sind. Dazu gehören:
- Wasserstoffbrückenbindungen
- Dipol-Dipol-Kräfte
- Van-der-Waals-Wechselwirkungen
Diese Kräfte sind abhängig von den Molekülen unterschiedlich stark. Gleichzeitig können besonders große Moleküle auch Verflechtungen ineinander ausbilden, die dafür sorgen, dass die Kohäsionskräfte stärker werden.
Solche Verflechtungen werden in der Theorie zur mechanischen Adhäsion auch als Ursache dieser Kräfte angesehen. Allerdings konnte noch nicht bestätigt werden, dass es diese Verklammerungen auch innerhalb des gleichen Stoffes gibt.
Kohäsion und Adhäsion im Vergleich
Zum Abschluss erhältst du noch einmal eine Übersicht, wie du Kohäsion und Adhäsion am besten unterscheiden kannst. Dafür siehst du die folgende Abbildung:
Abbildung 2: Adhäsionskräfte und Kohäsionskräfte Quelle: physikbuch.schule
Die Abbildung zeigt dir die Stoffe Wasser (H) und Quecksilber (Hg). Besonders charakteristisch ist hier die unterschiedliche Formung der Flüssigkeiten am Röhrchen.
Wasser weist hier nun größere Adhäsionskräfte auf. Die Reaktion mit seiner Umgebung ist bevorzugt. Es breitet sich aus, um so viel Fläche wie möglich zu benetzen, was auch als Spreitung bezeichnet wird. In der Abbildung scheint das Wasser am Röhrchen zu "kleben". Tatsächlich hat es sich entgegen der Schwerkraft ausgebreitet, da dieser Zustand thermodynamisch betrachtet vorteilhaft ist. Die Anzahl der Wechselwirkungen zwischen den beiden Stoffen wird maximiert.
Genauere Informationen findest du dazu im StudySmarter Original der Adhäsion. Schau ihn dir am besten gleich im Anschluss an.
Im Fall von Quecksilber hingegen ist die Kohäsion stärker. Quecksilber besitzt so wenig wie möglich Kontaktfläche mit dem Röhrchen, da diese in der Thermodynamik nicht energetisch vorteilhaft ist. Die energetischen Vorteile innerhalb des Stoffes überwiegen die Vorteile, die eine Benetzung mit sich bringen könnte. Daher zieht sich Quecksilber so weit wie möglich in sich zusammen beziehungsweise von dem Röhrchen weg.
Zusammenfassend lässt sich sagen:
Wenn die Kohäsionskräfte größer sind als die Adhäsionskräfte, zieht sich der Stoff in sich selbst zurück und es bilden sich kugelähnliche Formen wie ein Tropfen auf einem Laubblatt.
Ist die Adhäsion jedoch größer als die Kohäsion, breitet sich der Stoff aus und benetzt seine Unterlage.
Kohäsion - Das Wichtigste
- Kohäsion beschreibt die Kraft, die innerhalb eines Stoffes wirkt und diesen zusammenhält. Gemeinsam mit der Adhäsion gehört sie zu den Bindungskräften.
- Durch die Kohäsion werden weitere Eigenschaften wie Viskosität und Oberflächenspannung beeinflusst.
- Quecksilber ist ein bei Raumtemperatur flüssiges Metall, dass eine sehr hohe Kohäsion besitzt. Bei Wasser hingegen wird die Kohäsion in Form von Oberflächenspannung deutlich, wenn man beispielsweise verschiedene Sprünge ins Wasser vollführt.
- Die Ursachen der Kohäsion sind die chemischen Bindungen zwischen den Atomen sowie die intermolekularen Kräfte wie Wasserstoffbrückenbindungen und Van-der-Waals-Wechselwirkungen.
- Je größer die Kohäsion ist, desto eher zieht sich ein Stoff in sich zurück und minimiert den Oberflächenkontakt. Wenn die Adhäsion größer ist, zerfließt dieser Stoff und benetzt seine Unterlage.
Erklärungen 
Magazine 
