L'eau semble être la caractéristique environnementale la plus importante qui permet l'existence et le maintien de la vie. Il y a des organismes qui existent sans lumière du soleil ni oxygène, mais il n'y en a pas encore trouvé qui existe complètement indépendamment de l'eau. Même les cactus robustes des confins du désert ont besoin d'une certaine quantité d'eau pour survivre. Le secret de l'utilité de l'eau pour la vie réside dans sa caractéristique de liaison hydrogène, qui confère cinq propriétés importantes pour créer un environnement où la vie peut exister et prospérer.
L'eau est cohésive et adhésive.
Les molécules d'eau sont polaires. C'est-à-dire qu'une extrémité de la molécule est plus électronégative (charge négative) que l'autre extrémité (charge positive). Par conséquent, les extrémités opposées de différentes molécules d'eau sont attirées les unes vers les autres comme les extrémités opposées des aimants. Les forces d'attraction entre les molécules d'eau sont appelées « liaisons hydrogène ». La liaison hydrogène tendance de l'eau la rend "collante", en ce sens que les molécules d'eau ont tendance à se coller les unes aux autres (comme dans un flaque). C'est ce qu'on appelle la cohésion. En raison de cette propriété, l'eau a une tension superficielle élevée. Cela signifie qu'il faut un peu de force supplémentaire pour briser la surface de la flaque d'eau. L'eau est également adhésive, ce qui signifie qu'elle a tendance à adhérer à d'autres molécules que l'eau. En particulier, il adhérera aux substances solubles dans l'eau (hydrophiles), telles que les amidons ou la cellulose. Il n'adhérera pas aux substances hydrophobes, telles que l'huile.
L'eau maintient une température relativement constante.
L'eau a une chaleur spécifique élevée, une chaleur de vaporisation élevée et une propriété de refroidissement par évaporation qui, ensemble, l'amène à maintenir une température constante. Les températures de l'eau peuvent changer, bien sûr, elles changent juste plus lentement que les températures d'autres substances. Chacune de ces propriétés est due à la propriété de liaison hydrogène de l'eau. La rupture et la formation des liaisons, qui seraient nécessaires pour changer la température de l'eau (la température affecte la vitesse du mouvement de la molécule), prend une quantité supplémentaire d'énergie (ou de chaleur) pour Achevée.
Une chaleur spécifique élevée signifie que l'eau absorbe et retient la chaleur mieux que de nombreuses substances. C'est-à-dire qu'il faut plus d'énergie (chaleur) pour changer la température de l'eau. Une chaleur de vaporisation élevée signifie qu'il faut plus d'énergie (chaleur) pour transformer l'eau en gaz (vapeur) que de nombreuses autres substances. Le refroidissement par évaporation est le résultat des molécules d'eau qui s'échappent à l'état gazeux (en vapeur) emportant de la chaleur avec elles, et donc hors de la flaque d'eau. En conséquence, la flaque d'eau aura tendance à peu augmenter en température et restera constante.
L'eau est un bon solvant
Parce que l'eau est polaire et qu'elle se lie facilement à l'hydrogène, d'autres molécules polaires s'y dissolvent facilement. N'oubliez pas que pour les molécules polaires, il y a une charge négative à une extrémité de la molécule, qui est attirée par la charge positive à l'autre extrémité des autres molécules, comme un aimant. Cette attraction forme des liaisons hydrogène. Les molécules polaires sont également appelées molécules hydrophiles (qui aiment l'eau) ou solubles dans l'eau. Cependant, l'eau ne dissout pas bien les molécules non polaires ou hydrophobes (craignant l'eau). Les molécules hydrophobes comprennent les huiles et les graisses.
L'eau se dilate lorsqu'elle gèle
Le nombre élevé de liaisons hydrogène qui existent dans l'eau liquide fait que les molécules d'eau sont plus éloignées que les molécules peuvent l'être dans d'autres liquides (les liaisons elles-mêmes occupent de l'espace). Dans l'eau liquide, les liaisons sont constamment formées, rompues et reformées, de sorte que l'eau puisse s'écouler sans forme spécifique. Cependant, lorsque l'eau gèle, les liaisons ne peuvent plus être rompues, car il n'y a pas d'énergie thermique pour le faire. Par conséquent, les molécules d'eau forment un réseau plus large que l'eau sous forme liquide. Parce que l'eau gelée contient le même nombre de molécules mais est plus expansive, elle est moins dense que l'eau liquide. La glace moins dense (eau solide) flottera donc sur l'eau liquide plus dense.
Un film de glace sur un plan d'eau agit comme un isolant. En conséquence, l'eau liquide sous la glace sera protégée de l'air extérieur et sera également moins susceptible de geler. C'est encore une autre raison pour laquelle l'eau est capable de maintenir une température constante.
L'eau a un pH neutre.
L'eau [H2O] peut se dissocier en ions hydrogène [H+] et hydroxyle [OH-]. Le pH est une mesure relative de l'hydrogène par rapport aux ions hydroxyle. Parce que l'eau a un nombre à peu près égal d'ions hydrogène et hydroxyle, elle n'est ni acide ni basique, mais a un pH neutre de 7. Et, parce qu'il contient à la fois de l'hydrogène et des ions hydroxyle, il peut fournir tout ce qui peut être nécessaire pour réguler le pH d'une réaction enzymatique qui se produit en sa présence. En conséquence, il s'agit d'un solvant polyvalent, au sein duquel des millions de réactions enzymatiques différentes avec des exigences de pH différentes pourraient potentiellement se produire.