Εάν μπορούσατε να δείτε ένα μόριο νερού (H2O) από κοντά, θα μοιάζει κάπως με στρογγυλό κεφάλι με δύο αυτιά τοποθετημένα στις θέσεις 10 και 2. Σκεφτείτε τον Μίκυ Μάους. Τα «αυτιά» είναι τα δύο ιόντα υδρογόνου ενώ το «κεφάλι» είναι το ιόν οξυγόνου. Επειδή τα ιόντα υδρογόνου φέρουν θετικό φορτίο και το ιόν οξυγόνου αρνητικό, αυτή η διάταξη δίνει στο μόριο καθαρή πολικότητα, σαν μαγνήτης. Αυτό το χαρακτηριστικό του μορίου νερού δίνει στο νερό τέσσερις ιδιότητες που το καθιστούν απαραίτητο για τη ζωή. Έχει συνοχή και συγκριτικά υψηλό σημείο βρασμού, είναι λιγότερο πυκνό σε στερεή κατάσταση από την υγρή κατάσταση και είναι εξαιρετικά καλός διαλύτης.
Μαγνητική έλξη
Η δομή του μορίου νερού είναι ένα παραμορφωμένο τετράεδρο. Τα ιόντα υδρογόνου σχηματίζουν γωνία 104,5 μοιρών με το μόριο οξυγόνου. Το αποτέλεσμα είναι ότι, ενώ το μόριο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, έχει πόλους, όπως και οι μαγνήτες. Η αρνητική πλευρά ενός μορίου προσελκύεται από τη θετική πλευρά αυτών που βρίσκονται γύρω από αυτό. Αυτή η έλξη είναι γνωστή ως σύνδεση υδρογόνου και ενώ δεν είναι αρκετά ισχυρή για να σπάσει τη διατήρηση των ομοιοπολικών δεσμών τα μόρια μαζί, είναι αρκετά ισχυρό για να παράγει ανώμαλη συμπεριφορά που διακρίνει το νερό από το άλλο υγρά.
Τέσσερις ανώμαλες ιδιότητες
Οι μάγειρες βασίζονται στην πολική φύση του νερού κάθε φορά που χρησιμοποιούν φούρνο μικροκυμάτων. Επειδή τα μόρια είναι σαν μαγνήτες, ανταποκρίνονται στην ακτινοβολία υψηλής συχνότητας δονώντας, και η ενέργεια αυτών των δονήσεων είναι αυτή που παράγει τη θερμότητα για να μαγειρέψει το φαγητό. Αυτό είναι ένα παράδειγμα της σημασίας της πολικότητας του Η2O, αλλά υπάρχουν πιο σημαντικά.
Συνοχή: Λόγω της μαγνητικής έλξης μόρια νερού ασκούνται μεταξύ τους, το υγρό νερό τείνει να "κολλήσει μεταξύ τους". Αυτό μπορείτε να το δείτε όταν δύο σφαιρίδια νερού πλησιάζουν το ένα το άλλο σε μια επίπεδη, λεία επιφάνεια. Όταν πλησιάσουν αρκετά, συγχωνεύονται μαγικά σε ένα μόνο σταγονίδιο. Αυτή η ιδιότητα, που ονομάζεται συνοχή, δίνει τάση στην επιφάνεια του νερού που εκμεταλλεύονται έντομα με μεγάλα πόδια για να μπορούν να περπατούν στην επιφάνεια. Επιτρέπει στις ρίζες να απορροφούν νερό σε συνεχή ροή και διασφαλίζει ότι το νερό που ρέει μέσω μικροσκοπικών τριχοειδών αγγείων, όπως οι φλέβες, δεν διαχωρίζεται.
Υψηλό σημείο βρασμού: Το σημείο βρασμού του νερού δεν είναι υψηλό σε σύγκριση με ορισμένα υγρά, όπως γλυκερίνη ή ελαιόλαδο, αλλά θα πρέπει να είναι χαμηλότερο από αυτό. Ενώσεις που σχηματίζονται από στοιχεία της ίδιας ομάδας με το οξυγόνο στον περιοδικό πίνακα, όπως το σελήνιο υδρογόνου (Η2Se) και υδρόθειο (Η2S), έχουν σημεία βρασμού που είναι 40 έως 60 βαθμούς Κελσίου κάτω από το μηδέν. Το υψηλό σημείο βρασμού του νερού οφείλεται εξ ολοκλήρου στην επιπλέον ενέργεια που απαιτείται για τη διάσπαση των δεσμών υδρογόνου. Χωρίς τη μαγνητική έλξη που τα μόρια του νερού ασκούν το ένα στο άλλο, το νερό θα εξατμίζεται σε περίπου -60 ° C και δεν θα υπάρχει υγρό νερό και καμία ζωή στη Γη.
Ο πάγος είναι λιγότερο πυκνός από το νερό: Η επιπλέον συνοχή που παρέχεται από τη σύνδεση υδρογόνου συμπιέζει το νερό μαζί στην υγρή κατάσταση. Όταν το νερό παγώνει, η ηλεκτροστατική έλξη / απώθηση δημιουργεί μια δομή πλέγματος που είναι πιο ευρύχωρη. Το νερό είναι η μόνη ένωση που είναι λιγότερο πυκνή σε στερεά κατάσταση και αυτή η ανωμαλία σημαίνει ότι ο πάγος επιπλέει. Εάν όχι, κάθε θαλάσσιο οικοσύστημα θα πεθάνει κάθε φορά που ο καιρός ήταν αρκετά κρύος για να παγώσει το νερό.
Το νερό είναι ένας καθολικός διαλύτης: Λόγω της ισχυρής σύνδεσης υδρογόνου, το νερό διαλύει περισσότερες ουσίες από οποιοδήποτε άλλο υγρό. Αυτό είναι σημαντικό για τα ζωντανά όντα που προέρχονται από θρεπτικά συστατικά διαλυμένα στο νερό. Τα περισσότερα ζωντανά όντα βασίζονται επίσης σε ηλεκτρολύτες, που είναι υδατικά διαλύματα που περιέχουν ιοντικές διαλυτές ουσίες, για τη μετάδοση βιοηλεκτρικών σημάτων.