Tartalom
A vízmolekulák elektromos szempontból semlegesek, de a hidrogénatomok aszimmetrikus elrendezése az oxigénatomon az egyik oldalán nettó pozitív töltést, a másik oldalon negatív töltést ad. Az élő szervezetekre gyakorolt fontos következmények között szerepel a vizek képessége különféle anyagok feloldására, mint bármely más folyadéknál, és erős felületi feszültsége, amely lehetővé teszi cseppek kialakulását és az apró gyökerekön, szárakon és hajszálerekön való áthaladását. A víz az egyetlen anyag, amely gáz, folyékony és szilárd anyag formájában létezik a Földön tapasztalható hőmérsékleten, és a vízmolekula polaritása miatt a szilárd állapot kevésbé sűrű, mint a folyékony állapot. Ennek eredményeként a jég úszik, és ennek súlyos következményei vannak az életre a bolygó minden területén.
Hidrogénkötés
A vízmolekula polaris jellegének felmérésének egyszerű módja az, hogy azt Mickey Mouse fejként ábrázolja. A hidrogénatomok az oxigénmolekula tetején ülnek ugyanúgy, mint a fülek a Mickeys fején. Ez a torz tetraéder elrendezés az elektronok atomok közötti megoszlásának az oka. A hidrogénatomok 104,5 fokos szöget képeznek, és mindegyik molekula elektromos dipólus vagy mágnes tulajdonságait adja meg.
Az egyes vízmolekulák pozitív (hidrogén) oldalát a környező molekulák negatív (oxigén) oldala vonzza a hidrogénkötésnek nevezett folyamat során. Mindegyik hidrogénkötés csak egy másodperc töredékéig tart, és szinte nem elég erős ahhoz, hogy az atomok közötti kovalens kötéseket megszakítsa, de anomáliát ad a víznek más folyadékokkal, például alkohollal összehasonlítva. Három rendellenesség különösen fontos az élő szervezetek számára.
Az élet oldószere
Poláris természetének köszönhetően a víz oly sok anyagot képes feloldani, hogy a tudósok néha univerzális oldószernek nevezik. A szervezetek számos alapvető tápanyagot felszívnak, beleértve a szén, a nitrogén, a foszfor, a kálium, a kalcium, a magnézium és a kén tartalmát a vízből. Sőt, amikor a víz felold egy ionos szilárd anyagot, például nátrium-kloridot, az ionok szabadon lebegnek az oldatban, és elektrolitmá alakulnak. Az elektrolitok vezetik az idegjelek továbbításához szükséges elektromos jeleket, valamint azokat, amelyek más biofizikai folyamatokat szabályozzák. A víz az a közeg, amelyen keresztül az organizmusok eltávolítják az anyagcserének hulladéktermékeit.
A táplálkozás kötelező ereje
A vízmolekulák egymással szembeni elektrosztatikus vonzása a felületi feszültség jelenségét hozza létre, amikor a folyékony víz felülete akadályt képez, amelyen keresztül bizonyos rovarok valóban járhatnak. A felületi feszültség miatt a vízgyöngy cseppekké emelkedik, és amikor az egyik csepp közeledik a másikhoz, vonzzák egymást, és egyetlen cseppet képeznek.
Ennek a vonzásnak a köszönhetően a víz folyamatos áramlásként kis kapillárisokba kerülhet. Ez lehetővé teszi a növények számára, hogy a talajból nedvességet húzzanak a gyökereik révén, és lehetővé teszi a magas fák számára, hogy tápanyagot kapjanak, amikor a pórusukon keresztül szappanot húznak be. A vízmolekulák egymás vonzereje szintén segíti a folyadékok áramlását az állati testekben.
Az úszó jég anomáliája
Ha a jég nem úszna, a világ más hely lenne, és valószínűleg nem tudna támogatni az életet. Az óceánok és a tavak alulról felfelé fagynak és szilárd tömeggé alakulhatnak, amikor a hőmérséklet hidegssé válik. Ehelyett a víztestek jéghéjat képeznek télen; a víz felszíne lefagy, ha a fölötte lévő hidegebb hőmérsékletnek van kitéve, de a jég a víz többi részén marad, mert a jég kevésbé sűrű, mint a víz. Ez lehetővé teszi a halak és más tengeri élőlények túlélését hideg időben, és táplálékot biztosít a szárazföldi élőlények számára.
A víz kivételével minden más vegyület szilárd állapotban sűrűbbé válik, mint folyékony állapotban. A vizek egyedi viselkedése a vízmolekula polaritásának közvetlen eredménye. Amint a molekulák szilárd állapotba ülepednek, a hidrogénkötés rácsszerkezetbe kényszeríti őket, amely több helyet teremt köztük, mint amennyire folyékony állapotban voltak.