जीवित चीजों पर पानी की ध्रुवीयता का प्रभाव

पानी का अणु विद्युत रूप से तटस्थ होता है, लेकिन ऑक्सीजन परमाणु पर हाइड्रोजन परमाणुओं की असममित व्यवस्था इसे एक तरफ शुद्ध धनात्मक आवेश और दूसरी ओर ऋणात्मक आवेश देती है। जीवित जीवों के लिए महत्वपूर्ण परिणामों में विभिन्न पदार्थों को भंग करने की पानी की क्षमता है, किसी से भी अधिक अन्य तरल, और इसकी मजबूत सतह तनाव, जो इसे बूंदों को बनाने और छोटी जड़ों, तनों और के माध्यम से यात्रा करने की अनुमति देता है केशिकाएं जल ही एकमात्र ऐसा पदार्थ है जो पृथ्वी पर पाए जाने वाले तापमान पर गैस, तरल और ठोस के रूप में मौजूद है। और पानी के अणु की ध्रुवीयता के कारण, ठोस अवस्था तरल से कम सघन होती है राज्य नतीजतन, बर्फ तैरती है, और इसका ग्रह पर हर जगह जीवन के लिए गहरा प्रभाव पड़ता है।

पानी के अणु की ध्रुवीय प्रकृति की सराहना करने का एक आसान तरीका यह है कि इसे मिकी माउस के सिर के रूप में देखा जाए। हाइड्रोजन परमाणु ऑक्सीजन अणु के ऊपर ठीक उसी तरह बैठते हैं जैसे मिकी के सिर पर कान बैठते हैं। यह विकृत टेट्राहेड्रल व्यवस्था परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों को साझा करने के तरीके के कारण आती है। हाइड्रोजन परमाणु 104.5 डिग्री का कोण बनाते हैं, जिससे प्रत्येक अणु को विद्युत द्विध्रुव या चुंबक की विशेषताएं मिलती हैं।

प्रत्येक पानी के अणु का धनात्मक (हाइड्रोजन) पक्ष हाइड्रोजन बंध नामक प्रक्रिया में आसपास के अणुओं के ऋणात्मक (ऑक्सीजन) पक्ष की ओर आकर्षित होता है। प्रत्येक हाइड्रोजन बंधन केवल एक सेकंड के अंश के लिए रहता है, और सहसंयोजक को तोड़ने के लिए लगभग इतना मजबूत नहीं होता है परमाणुओं के बीच बंधन, लेकिन अन्य तरल पदार्थों की तुलना में यह पानी को एक विषम प्रकृति देता है, जैसे कि शराब। जीवित जीवों के लिए तीन विसंगतियाँ विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं।

अपनी ध्रुवीय प्रकृति के कारण, पानी इतने पदार्थों को घोलने में सक्षम है कि वैज्ञानिक कभी-कभी इसे एक सार्वभौमिक विलायक कहते हैं। जीव पानी से कार्बन, नाइट्रोजन, फॉस्फोरस, पोटेशियम, कैल्शियम, मैग्नीशियम और सल्फर सहित कई आवश्यक पोषक तत्वों को अवशोषित करते हैं। इसके अलावा, जब पानी एक आयनिक ठोस, जैसे सोडियम क्लोराइड को घोलता है, तो आयन घोल में स्वतंत्र रूप से तैरते हैं और इसे इलेक्ट्रोलाइट में बदल देते हैं। इलेक्ट्रोलाइट्स तंत्रिका संकेतों के साथ-साथ अन्य बायोफिजिकल प्रक्रियाओं को विनियमित करने के लिए आवश्यक विद्युत संकेतों का संचालन करते हैं। जल भी वह माध्यम है जिसके द्वारा जीव उपापचय के अपशिष्ट उत्पादों को समाप्त करते हैं।

एक दूसरे के लिए पानी के अणुओं का इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण सतह की घटना बनाता है तनाव, जिससे तरल पानी की सतह एक बाधा बनाती है जिस पर कुछ कीड़े वास्तव में हो सकते हैं टहल लो। सतही तनाव पानी को बूंदों में बदल देता है, और जब एक बूंद दूसरे के पास आती है, तो वे एक-दूसरे को एक बूंद बनाने के लिए आकर्षित करती हैं।

इस आकर्षण के कारण, पानी छोटी केशिकाओं में एक स्थिर धारा के रूप में खींचा जा सकता है। यह पौधों को अपनी जड़ों के माध्यम से मिट्टी से नमी खींचने की अनुमति देता है, और यह लंबे पेड़ों को अपने छिद्रों के माध्यम से रस खींचकर पोषण प्राप्त करने में सक्षम बनाता है। एक दूसरे के लिए पानी के अणुओं का आकर्षण भी जानवरों के शरीर के माध्यम से तरल पदार्थ को प्रसारित करने में मदद करता है।

यदि बर्फ नहीं तैरती, तो दुनिया एक अलग जगह होती और शायद जीवन का समर्थन नहीं कर पाती। महासागर और झीलें नीचे से ऊपर तक जम सकती हैं और जब भी तापमान ठंडा हो जाता है तो वे एक ठोस द्रव्यमान में बदल सकते हैं। इसके बजाय, पानी के शरीर सर्दियों के दौरान बर्फ की त्वचा बनाते हैं; पानी की सतह ऊपर की ठंडी हवा के तापमान के संपर्क में आने पर जम जाती है, लेकिन बर्फ बाकी पानी के ऊपर रहती है क्योंकि बर्फ पानी की तुलना में कम घनी होती है। यह मछली और अन्य समुद्री जीवों को ठंड के मौसम में जीवित रहने और भूमि पर रहने वाले जीवों के लिए भोजन प्रदान करने की अनुमति देता है।

जल को छोड़कर अन्य सभी यौगिक द्रव अवस्था की तुलना में ठोस अवस्था में सघन हो जाते हैं। जल का अद्वितीय व्यवहार जल के अणु की ध्रुवता का प्रत्यक्ष परिणाम है। जैसे ही अणु ठोस अवस्था में बसते हैं, हाइड्रोजन बंधन उन्हें एक जाली संरचना में मजबूर करता है जो उनके बीच तरल अवस्था की तुलना में अधिक स्थान प्रदान करता है।