Air tampaknya menjadi satu-satunya fitur lingkungan terpenting yang memungkinkan keberadaan dan pemeliharaan kehidupan. Ada organisme yang ada tanpa sinar matahari atau oksigen, tetapi belum ada satu pun yang ditemukan yang benar-benar bebas dari air. Bahkan kaktus yang kuat di pelosok gurun membutuhkan sejumlah air untuk bertahan hidup. Rahasia kegunaan air bagi kehidupan terletak pada karakteristik ikatan hidrogennya, yang memberikan lima sifat penting untuk menciptakan lingkungan di mana kehidupan dapat hidup dan berkembang.
Air bersifat kohesif dan perekat.
Molekul air bersifat polar. Artinya, salah satu ujung molekul lebih elektronegatif (muatan negatif) daripada ujung lainnya (muatan positif). Oleh karena itu, ujung yang berlawanan dari molekul air yang berbeda tertarik satu sama lain seperti ujung magnet yang berlawanan. Gaya tarik menarik antara molekul air dikenal sebagai "ikatan hidrogen". Ikatan hidrogen kecenderungan air menyebabkannya menjadi 'lengket', di mana molekul air cenderung saling menempel (seperti pada a genangan air). Ini dikenal sebagai kohesi. Karena sifat ini, air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Artinya dibutuhkan sedikit tenaga ekstra untuk memecahkan permukaan genangan air tersebut. Air juga bersifat perekat, artinya cenderung menempel pada molekul lain selain air. Secara khusus akan menempel pada zat yang larut dalam air (hidrofilik), seperti pati atau selulosa. Itu tidak akan menempel pada zat hidrofobik, seperti minyak.
Air Mempertahankan Suhu yang Relatif Konstan.
Air memiliki panas spesifik yang tinggi, panas penguapan yang tinggi, dan sifat pendinginan evaporatif yang bersama-sama menyebabkannya cenderung mempertahankan suhu yang konstan. Suhu air dapat berubah, tentu saja, mereka hanya berubah lebih lambat daripada suhu zat lain. Masing-masing sifat ini disebabkan oleh sifat ikatan hidrogen air. Pemutusan dan pembentukan ikatan, yang diperlukan untuk mengubah suhu air (suhu mempengaruhi kecepatan pergerakan molekul), membutuhkan sejumlah energi (atau panas) ekstra untuk lengkap.
Panas spesifik yang tinggi berarti air menyerap dan menahan panas lebih baik daripada banyak zat. Artinya, dibutuhkan lebih banyak energi (panas) untuk mengubah suhu air. Panas penguapan yang tinggi berarti dibutuhkan lebih banyak energi (panas) untuk mengubah air menjadi gas (uap) daripada banyak zat lainnya. Pendinginan evaporatif adalah hasil dari molekul-molekul air yang terlepas ke wujud gas (menjadi uap) yang membawa panas bersamanya, dan karenanya keluar dari genangan air. Akibatnya, genangan air akan cenderung tidak banyak meningkat suhunya, dan tetap konstan.
Air Adalah Pelarut Yang Baik
Karena air bersifat polar dan sangat mudah berikatan hidrogen, molekul polar lainnya akan mudah larut di dalamnya. Ingat bahwa untuk molekul polar, ada muatan negatif di salah satu ujung molekul, yang tertarik ke muatan positif di ujung lain dari molekul lain, seperti magnet. Daya tarik ini membentuk ikatan hidrogen. Molekul polar juga dikenal sebagai molekul hidrofilik (suka air) atau larut dalam air. Namun, air tidak melarutkan molekul nonpolar atau hidrofobik (takut air) dengan baik. Molekul hidrofobik termasuk minyak dan lemak.
Air Memuai Saat Membeku
Tingginya jumlah ikatan hidrogen yang ada di dalam air cair menyebabkan molekul-molekul air terpisah lebih jauh daripada molekul-molekul dalam cairan lain (ikatan itu sendiri menempati ruang). Dalam air cair, ikatan-ikatan tersebut terus menerus terbentuk, putus, dan terbentuk kembali, sehingga air dapat mengalir tanpa bentuk tertentu. Namun, ketika air membeku, ikatan tersebut tidak dapat lagi diputuskan, karena tidak ada energi panas untuk melakukannya. Oleh karena itu, molekul air membentuk kisi yang lebih ekspansif daripada air dalam bentuk cair. Karena air beku mengandung jumlah molekul yang sama tetapi lebih ekspansif, massa jenisnya kurang dari air cair. Es yang kurang padat (air padat) karenanya akan mengapung di atas air cair yang lebih padat.
Lapisan es di atas badan air bertindak sebagai isolator. Akibatnya, air cair di bawah es akan terlindungi dari udara luar dan cenderung tidak membeku juga. Ini adalah alasan lain mengapa air mampu mempertahankan suhu yang konsisten.
Air Memiliki pH Netral.
Air [H2O] dapat berdisosiasi menjadi ion hidrogen [H+] dan hidroksil [OH-]. pH adalah ukuran relatif dari hidrogen terhadap ion hidroksil. Karena air memiliki jumlah ion hidrogen dan hidroksil yang kira-kira sama, air tidak bersifat asam atau basa, tetapi memiliki pH netral 7. Dan, karena mengandung ion hidrogen dan hidroksil, ia dapat memberikan apa pun yang mungkin diperlukan untuk mengatur pH reaksi enzimatik yang terjadi di hadapannya. Akibatnya, ini adalah pelarut serbaguna, di mana jutaan reaksi enzimatik yang berbeda dengan persyaratan pH yang berbeda berpotensi terjadi.