Το νερό φαίνεται να είναι το πιο σημαντικό περιβαλλοντικό χαρακτηριστικό που επιτρέπει την ύπαρξη και τη διατήρηση της ζωής. Υπάρχουν οργανισμοί που υπάρχουν χωρίς ηλιακό φως ή οξυγόνο, αλλά δεν έχουν βρεθεί ακόμη που υπάρχουν εντελώς ανεξάρτητα από το νερό. Ακόμα και οι ανθεκτικοί κάκτοι στις άκρες της ερήμου απαιτούν λίγο νερό για επιβίωση. Το μυστικό της χρησιμότητας του νερού στη ζωή έγκειται στο χαρακτηριστικό του που συνδέει το υδρογόνο, το οποίο παρέχει πέντε ιδιότητες σημαντικές για τη δημιουργία ενός περιβάλλοντος όπου η ζωή μπορεί να υπάρχει και να ευδοκιμεί.
Το νερό είναι συνεκτικό και συγκολλητικό.
Τα μόρια του νερού είναι πολικά. Δηλαδή, το ένα άκρο του μορίου είναι περισσότερο ηλεκτροαρνητικό (αρνητικό φορτίο) από το άλλο άκρο (θετικό φορτίο). Επομένως, τα αντίθετα άκρα διαφορετικών μορίων νερού έλκονται μεταξύ τους όπως τα αντίθετα άκρα των μαγνητών. Οι ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων του νερού είναι γνωστές ως «δεσμοί υδρογόνου». Η σύνδεση υδρογόνου Η τάση του νερού το κάνει να είναι «κολλώδες», καθώς τα μόρια του νερού τείνουν να κολλάνε μεταξύ τους (όπως στο a βορβορώδης). Αυτό είναι γνωστό ως συνοχή. Λόγω αυτής της ιδιότητας, το νερό έχει υψηλή επιφανειακή τάση. Αυτό σημαίνει ότι χρειάζεται λίγη επιπλέον δύναμη για να σπάσει η επιφάνεια της λακκούβας. Το νερό είναι επίσης κολλητικό, που σημαίνει ότι τείνει να κολλάει σε άλλα μόρια εκτός από το νερό. Συγκεκριμένα, θα κολλήσει σε υδατοδιαλυτές (υδρόφιλες) ουσίες, όπως άμυλα ή κυτταρίνη. Δεν προσκολλάται σε υδρόφοβες ουσίες, όπως το λάδι.
Το νερό διατηρεί μια σχετικά σταθερή θερμοκρασία.
Το νερό έχει υψηλή ειδική θερμότητα, υψηλή θερμότητα εξάτμισης και ιδιότητα ψύξης με εξάτμιση που το προκαλεί από κοινού να διατηρεί μια σταθερή θερμοκρασία. Οι θερμοκρασίες του νερού μπορούν να αλλάξουν, φυσικά, αλλάζουν πιο αργά από τις θερμοκρασίες άλλων ουσιών. Κάθε μία από αυτές τις ιδιότητες οφείλεται στην ιδιότητα συγκόλλησης υδρογόνου του νερού. Το σπάσιμο και το σχηματισμό των δεσμών, που θα απαιτούσαν την αλλαγή της θερμοκρασίας του νερού (η θερμοκρασία επηρεάζει την ταχύτητα της κίνησης των μορίων), παίρνει μια επιπλέον ποσότητα ενέργειας (ή θερμότητας) πλήρης.
Η υψηλή ειδική θερμότητα σημαίνει ότι το νερό απορροφά και διατηρεί τη θερμότητα καλύτερα από πολλές ουσίες. Δηλαδή, χρειάζεται περισσότερη ενέργεια (θερμότητα) για να αλλάξει η θερμοκρασία του νερού. Η υψηλή θερμότητα εξάτμισης σημαίνει ότι χρειάζεται περισσότερη ενέργεια (θερμότητα) για να μετατραπεί το νερό σε αέριο (ατμός) από πολλές άλλες ουσίες. Η εξάτμιση της ψύξης είναι αποτέλεσμα των μορίων του νερού που διαφεύγουν σε μια αέρια κατάσταση (σε ατμούς) που μεταφέρουν θερμότητα μαζί τους, και επομένως έξω από τη λακκούβα του νερού. Ως αποτέλεσμα, η λακκούβα θα τείνει να μην αυξάνεται πολύ στη θερμοκρασία και να παραμένει σταθερή.
Το νερό είναι ένας καλός διαλύτης
Επειδή το νερό είναι πολικό και τόσο εύκολα συνδέεται με υδρογόνο, άλλα πολικά μόρια διαλύονται εύκολα σε αυτό. Να θυμάστε ότι για τα πολικά μόρια, υπάρχει ένα αρνητικό φορτίο στο ένα άκρο του μορίου, το οποίο προσελκύεται στο θετικό φορτίο στο άλλο άκρο άλλων μορίων, όπως ένας μαγνήτης. Αυτό το αξιοθέατο σχηματίζει δεσμούς υδρογόνου. Τα πολικά μόρια είναι επίσης γνωστά ως υδρόφιλα (υδατοδιαλυτά) ή υδατοδιαλυτά μόρια. Ωστόσο, το νερό δεν διαλύει καλά τα μη πολικά ή υδρόφοβα μόρια (που φοβούνται το νερό). Τα υδρόφοβα μόρια περιλαμβάνουν έλαια και λίπη.
Το νερό διαστέλλεται όταν παγώνει
Ο υψηλός αριθμός δεσμών υδρογόνου που υπάρχουν μέσα σε υγρό νερό προκαλεί τα μόρια του νερού να απέχουν περισσότερο από ότι τα μόρια μπορεί να βρίσκονται σε άλλα υγρά (οι δεσμοί καταλαμβάνουν τον εαυτό τους χώρο). Στο υγρό νερό, οι δεσμοί σχηματίζονται συνεχώς, σπάζουν και αναμορφώνονται, έτσι ώστε το νερό να μπορεί να ρέει χωρίς συγκεκριμένη μορφή. Ωστόσο, όταν το νερό παγώνει, οι δεσμοί δεν μπορούν πλέον να σπάσουν, επειδή δεν υπάρχει θερμική ενέργεια για να γίνει αυτό. Επομένως, τα μόρια του νερού σχηματίζουν ένα πλέγμα που είναι πιο επεκτατικό από το νερό σε υγρή μορφή. Επειδή το κατεψυγμένο νερό περιέχει τον ίδιο αριθμό μορίων αλλά είναι πιο επεκτατικό, είναι λιγότερο πυκνό από το υγρό νερό. Ο λιγότερο πυκνός πάγος (στερεό νερό) επομένως θα επιπλέει πάνω από το πιο πυκνό υγρό νερό.
Μια μεμβράνη πάγου πάνω από ένα σώμα νερού λειτουργεί ως μονωτής. Ως αποτέλεσμα, το υγρό νερό κάτω από τον πάγο θα προστατεύεται από τον εξωτερικό αέρα και θα είναι λιγότερο πιθανό να παγώσει επίσης. Αυτός είναι ένας ακόμη λόγος που το νερό είναι σε θέση να διατηρήσει μια σταθερή θερμοκρασία.
Το νερό έχει ουδέτερο pH.
Το νερό [H2O] μπορεί να διαχωριστεί σε ιόντα υδρογόνου [Η +] και υδροξυλίου [ΟΗ-]. Το ρΗ είναι ένα σχετικό μέτρο υδρογόνου προς ιόντα υδροξυλίου. Επειδή το νερό έχει περίπου ίσο αριθμό ιόντων υδρογόνου και υδροξυλίου, δεν είναι ούτε όξινο ούτε βασικό, αλλά έχει ουδέτερο pH 7. Και, επειδή περιέχει τόσο ιόντα υδρογόνου όσο και υδροξυλίου, μπορεί να παρέχει ό, τι μπορεί να χρειαστεί για τη ρύθμιση του ρΗ μιας ενζυματικής αντίδρασης που συμβαίνει παρουσία του. Ως αποτέλεσμα, είναι ένας διαλύτης πολλαπλών χρήσεων, εντός του οποίου θα μπορούσαν να εμφανιστούν εκατομμύρια διαφορετικές ενζυματικές αντιδράσεις με διαφορετικές απαιτήσεις σε pH.
