Зміст
- Вода є згуртованою та клейкою.
- Вода підтримує відносно постійну температуру.
- Вода - хороший розчинник
- Вода розширюється, коли вона замерзає
- Вода має нейтральний pH.
Вода, як видається, є найважливішою екологічною ознакою, яка дозволяє існувати та підтримувати життя. Є організми, які існують без сонячного світла або кисню, але досі не знайдено жодного, який існує повністю незалежно від води. Навіть витривалі кактуси в далеких районах пустелі потребують деякої кількості води для виживання. Секрет корисності вод для життя полягає в його характеристиці зв’язку водню, яка надає п’ять властивостей, важливих для створення середовища, де життя може існувати і процвітати.
Вода є згуртованою та клейкою.
Молекули води полярні. Тобто один кінець молекули більш електронегативний (негативний заряд), ніж інший кінець (позитивний заряд). Тому протилежні кінці різних молекул води притягуються одна до одної, як протилежні кінці магнітів. Привабливі сили між молекулами води відомі як «водневі зв’язки». Тенденція водневого зв’язку води призводить до її липкості, оскільки молекули води, як правило, злипаються (як у калюжі). Це відомо як згуртованість. Через цю властивість вода має високий поверхневий натяг. Це означає, що потрібно трохи додаткової сили, щоб зламати поверхню калюжі з водою. Вода також є клейкою, це означає, що вона, як правило, прилипає до інших молекул, крім води. Зокрема, він буде дотримуватися водорозчинних (гідрофільних) речовин, таких як крохмаль або целюлоза. Він не буде дотримуватися гідрофобних речовин, таких як олія.
Вода підтримує відносно постійну температуру.
Вода має високу питому теплоту, високу теплоту випаровування та властивість випаровувального охолодження, що разом змушує її зберігати постійну температуру. Температури води можуть змінюватися, звичайно, вони просто змінюються повільніше, ніж температури інших речовин. Кожна з цих властивостей обумовлена властивістю водневого зв’язку води. Розрив та формування зв’язків, які були б необхідні для зміни температури води (температура впливає на швидкість руху молекули), потребує додаткової кількості енергії (або тепла) для завершення.
Висока питома теплоємність означає, що вода поглинає і затримує тепло краще, ніж багато речовин. Тобто для зміни температури води потрібно більше енергії (тепла). Висока теплота випаровування означає, що для перетворення води в газ (пари) потрібно більше енергії (тепла), ніж багато інших речовин. Випарне охолодження - це результат молекул води, які виходять у газоподібний стан (у пари), несучи тепло з собою, а отже, і з води. В результаті калюжа води, як правило, не сильно збільшуватиме температуру і залишатиметься постійною.
Вода - хороший розчинник
Оскільки вода полярна і так легко водневі зв’язки, інші полярні молекули легко розчиняться в ній. Пам’ятайте, що для полярних молекул існує негативний заряд на одному кінці молекули, який притягується до позитивного заряду на іншому кінці інших молекул, як магніт. Ця атракція утворює водневі зв’язки. Полярні молекули також відомі як гідрофільні (водолюбні) або водорозчинні молекули. Однак вода не розчиняє неполярні або гідрофобні (бояться води) молекули. До гідрофобних молекул належать олії та жири.
Вода розширюється, коли вона замерзає
Велика кількість водневих зв’язків, що існують у рідкій воді, призводить до того, що молекули води знаходяться далі, ніж молекули в інших рідинах (зв'язки займають простір самі). У рідкій воді зв’язки постійно утворюються, розриваються та реформуються, щоб вода могла текти без конкретної форми. Однак, коли вода замерзає, зв’язки вже не можуть розірватися, оскільки для цього немає теплової енергії. Тому молекули води утворюють ґрат, який є більш розширеним, ніж вода у рідкій формі. Оскільки заморожена вода містить однакову кількість молекул, але є більш експансивною, вона менш густа, ніж рідка вода. Тому менш щільний лід (тверда вода) буде плавати над більш щільною рідкою водою.
Плівка льоду над водоймою виконує роль ізолятора. В результаті рідка вода під льодом буде захищена від зовнішнього повітря і також менше шансів на замерзання. Це ще одна причина того, що вода здатна підтримувати стабільну температуру.
Вода має нейтральний pH.
Вода може дисоціювати на водні та гідроксильні іони. pH - відносна міра водню до гідроксильних іонів. Оскільки вода має приблизно рівну кількість водневих та гідроксильних іонів, вона не є ні кислим, ні основним, але має нейтральний pH 7. І, оскільки вона містить як водневі, так і гідроксильні іони, вона може забезпечити залежність від необхідності регулювання рН ферментативної реакції, яка відбувається в його присутності. Як результат, це багатоцільовий розчинник, в межах якого потенційно можуть відбуватися мільйони різних ферментативних реакцій з різними потребами pH.