Voda se jeví jako nejdůležitější prvek životního prostředí, který umožňuje existenci a udržení života. Existují organismy, které existují bez slunečního světla nebo kyslíku, ale dosud nebyly nalezeny žádné, které by existovaly zcela nezávisle na vodě. Dokonce i odolné kaktusy ve vzdálených pouštích vyžadují pro přežití určité množství vody. Tajemství užitečnosti vody pro život spočívá v charakteristice vodíkových vazeb, která propůjčuje pět vlastností důležitých pro vytvoření prostředí, kde může život existovat a prospívat.
Voda je soudržná a přilnavá.
Molekuly vody jsou polární. To znamená, že jeden konec molekuly je více elektronegativní (záporný náboj) než druhý konec (kladný náboj). Proto jsou opačné konce různých molekul vody navzájem přitahovány jako opačné konce magnetů. Atraktivní síly mezi molekulami vody jsou známé jako „vodíkové vazby“. Vodíková vazba tendence vody způsobuje, že je „lepkavá“ v tom, že molekuly vody mají tendenci se lepit k sobě (jako v a louže). Toto se nazývá soudržnost. Díky této vlastnosti má voda vysoké povrchové napětí. To znamená, že k rozbití povrchu vodní louže je zapotřebí trochu další síly. Voda je také lepicí, což znamená, že má tendenci držet se kromě vody i jiných molekul. Zejména se bude držet ve vodě rozpustných (hydrofilních) látek, jako jsou škroby nebo celulóza. Nelepí se na hydrofobní látky, jako je olej.
Voda udržuje relativně konstantní teplotu.
Voda má vysoké specifické teplo, vysoké teplo odpařování a schopnost odpařovacího chlazení, které společně způsobují tendenci udržovat konstantní teplotu. Teploty vody se samozřejmě mohou měnit, mění se jen pomaleji než teploty jiných látek. Každá z těchto vlastností je dána vlastností vodíkové vazby vody. Lámání a formování vazeb, které by bylo zapotřebí ke změně teploty vody (teplota ovlivňuje rychlost pohybu molekul), vyžaduje další množství energie (nebo tepla) kompletní.
Vysoké specifické teplo znamená, že voda absorbuje a udržuje teplo lépe než mnoho jiných látek. To znamená, že ke změně teploty vody je zapotřebí více energie (tepla). Vysoké výparné teplo znamená, že k přeměně vody na plyn (páru) je zapotřebí více energie (tepla) než u mnoha jiných látek. Odpařovací chlazení je výsledkem molekul vody, které unikají do plynného stavu (do páry) a přenášejí s sebou teplo, a tedy z vodní louže. Výsledkem je, že vodní kaluž bude mít tendenci příliš se nezvyšovat a zůstane konstantní.
Voda je dobré rozpouštědlo
Protože voda je polární a snadno se váže na vodíkové vazby, snadno se v ní rozpustí další polární molekuly. Pamatujte, že u polárních molekul je na jednom konci molekuly záporný náboj, který je přitahován ke kladnému náboji na druhém konci jiných molekul, jako je magnet. Tato přitažlivost tvoří vodíkové vazby. Polární molekuly jsou také známé jako hydrofilní (vodou milující) nebo ve vodě rozpustné molekuly. Voda však dobře nerozpouští nepolární nebo hydrofobní molekuly (obávající se vody). Hydrofobní molekuly zahrnují oleje a tuky.
Když voda zamrzne, voda se roztáhne
Vysoký počet vodíkových vazeb, které existují v kapalné vodě, způsobuje, že molekuly vody jsou dále od sebe, než mohou být molekuly v jiných kapalinách (vazby samy zabírají místo). V kapalné vodě se vazby neustále vytvářejí, lámou a reformují, takže voda může proudit bez specifické formy. Když však voda zamrzne, vazby již nelze přerušit, protože k tomu není tepelná energie. Molekuly vody proto tvoří mřížku, která je rozpínavější než voda v kapalné formě. Protože zmrzlá voda obsahuje stejný počet molekul, ale je více expanzivní, je méně hustá než kapalná voda. Méně hustý led (pevná voda) bude proto plavat nad hustší kapalnou vodou.
Film ledu na vodní ploše působí jako izolátor. Výsledkem je, že kapalná voda pod ledem bude chráněna před vnějším vzduchem a bude také méně pravděpodobné, že zamrzne. To je další důvod, proč je voda schopna udržovat stálou teplotu.
Voda má neutrální pH.
Voda [H2O] se může disociovat na vodíkové [H +] a hydroxylové [OH-] ionty. pH je relativní míra vodíku k hydroxylovým iontům. Protože voda má zhruba stejný počet vodíkových a hydroxylových iontů, není ani kyselá, ani zásaditá, ale má neutrální pH 7. A protože obsahuje jak vodíkové, tak hydroxylové ionty, může poskytnout vše, co je potřeba k regulaci pH enzymatické reakce, ke které dochází v jeho přítomnosti. Ve výsledku jde o víceúčelové rozpouštědlo, ve kterém by potenciálně mohly nastat miliony různých enzymatických reakcí s různými požadavky na pH.