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La cohésion (du latin cohaesiō « accrocher » ou « unité ») ou attraction cohésive ou force cohésive est l’action ou la propriété des molécules semblables de se coller ensemble, d’être mutuellement attractives. C’est une propriété intrinsèque d’une substance qui est causée par la forme et la structure de ses molécules, ce qui rend la distribution des électrons environnants irrégulière lorsque les molécules se rapprochent les unes des autres, créant une attraction électrique qui peut maintenir une structure microscopique telle qu’une goutte d’eau. En d’autres termes, la cohésion permet la tension superficielle, créant un état « semblable à un solide » sur lequel on peut placer des matériaux légers ou de faible densité.
L’eau, par exemple, est fortement cohésive car chaque molécule peut établir quatre liaisons hydrogène avec d’autres molécules d’eau dans une configuration tétraédrique. Il en résulte une force de Coulomb relativement forte entre les molécules. En termes simples, la polarité (état dans lequel une molécule est chargée de manière opposée sur ses pôles) des molécules d’eau leur permet d’être attirées les unes par les autres. Cette polarité est due à l’électronégativité de l’atome d’oxygène : l’oxygène est plus électronégatif que les atomes d’hydrogène, de sorte que les électrons qu’ils partagent par le biais des liaisons covalentes sont plus souvent proches de l’oxygène que de l’hydrogène. On parle alors de liaisons covalentes polaires, des liaisons covalentes entre des atomes qui deviennent ainsi de charge opposée. Dans le cas d’une molécule d’eau, les atomes d’hydrogène portent des charges positives tandis que l’atome d’oxygène a une charge négative. Cette polarisation de la charge au sein de la molécule lui permet de s’aligner avec les molécules adjacentes par le biais d’une forte liaison hydrogène intermoléculaire, rendant le liquide en vrac cohésif. Les gaz de Van der Waals tels que le méthane, cependant, ont une faible cohésion due uniquement aux forces de Van der Waals qui opèrent par polarité induite dans les molécules non polaires.
La cohésion, ainsi que l’adhésion (attraction entre des molécules différentes), permet d’expliquer des phénomènes tels que le ménisque, la tension superficielle et l’action capillaire.
Le mercure dans un flacon de verre est un bon exemple des effets du rapport entre les forces cohésives et adhésives. En raison de sa forte cohésion et de sa faible adhérence au verre, le mercure ne s’étale pas pour couvrir le fond du flacon, et si l’on en met suffisamment dans le flacon pour couvrir le fond, il présente un ménisque fortement convexe, alors que le ménisque de l’eau est concave. Le mercure ne mouille pas le verre, contrairement à l’eau et à de nombreux autres liquides, et si le verre est renversé, il » roule » à l’intérieur.
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