אם הצלחתם לראות מולקולת מים (H2O) מקרוב, זה ייראה קצת כמו ראש עגול עם שתי אוזניים הממוקמות בעמדות השעה 10 ו -2. תחשוב מיקי מאוס. "האוזניים" הן שני יוני המימן ואילו ה"ראש "הוא יון החמצן. מכיוון שיוני המימן נושאים מטען חיובי ויון החמצן שלילי, סידור זה מעניק למולקולה קוטביות נטו, בדומה למגנט. תכונה זו של מולקולת המים מעניקה למים ארבע תכונות ההופכות אותם לחיוניים לכל החיים. יש לו לכידות ונקודת רתיחה גבוהה יחסית, הוא פחות צפוף במצב מוצק מאשר המצב הנוזלי, והוא ממס טוב במיוחד.
משיכה מגנטית
מבנה מולקולת המים הוא טטרהדרון מעוות. יוני המימן יוצרים זווית של 104.5 מעלות עם מולקולת החמצן. התוצאה היא שלמרות שהמולקולה נייטרלית חשמלית, יש לה קטבים, בדיוק כמו של מגנטים. הצד השלילי של מולקולה אחת נמשך לצד החיובי של הסובבים אותה. אטרקציה זו מכונה קשירת מימן, ולמרות שהיא אינה חזקה מספיק כדי לשבור את שמירת הקשרים הקוולנטיים המולקולות יחד, הן חזקות מספיק כדי לייצר התנהגות חריגה המבדילה מים מאחרים נוזלים.
ארבעה נכסים חריגים
טבחים מסתמכים על הטבע הקוטבי של מים בכל פעם שהם משתמשים בתנור מיקרוגל. מכיוון שהמולקולות דומות למגנטים, הן מגיבות לקרינה בתדר גבוה על ידי רטט, והאנרגיה של התנודות הללו היא זו שמייצרת את החום לבישול המזון. זו דוגמה אחת לחשיבות הקוטביות של H
הִתלַכְּדוּת: בגלל המשיכה המגנטית מולקולות מים המופעלות זו על זו, מים נוזליים נוטים "להיצמד זה לזה". אתה יכול לראות זאת כששני חרוזי מים מתקרבים זה לזה על משטח שטוח וחלק. כשהם מתקרבים מספיק, הם מתמזגים בצורה קסומה לטיפה אחת. מאפיין זה, הנקרא לכידות, נותן מתח על פני המים שחרקים עם כפות רגליים גדולות מנצלים כדי להיות מסוגלים ללכת על פני השטח. זה מאפשר לשורשים לינוק מים בזרם רציף ומבטיח כי מים הזורמים דרך נימים זעירים, כגון ורידים, אינם נפרדים.
נקודת רתיחה גבוהה: נקודת הרתיחה של מים אינה גבוהה בהשוואה לנוזלים מסוימים, כגון גליצרין או שמן זית, אך עליהם להיות נמוכים מכפי שהם. תרכובות שנוצרו מאלמנטים באותה קבוצה כמו חמצן בטבלה המחזורית, כגון מימן סלניום (H2Se) ומימן גופרתי (H2S), יש נקודות רתיחה שנמצאות 40 עד 60 צלזיוס מעלות מתחת לאפס. נקודת הרתיחה הגבוהה של המים נובעת לחלוטין מהאנרגיה הנוספת הדרושה לשבירת קשרי המימן. ללא המשיכה המגנטית שמולקולות מים מפעילות זו על זו, מים יתנדפו במשהו כמו -60 מעלות צלזיוס, ולא יהיו מים נוזליים ולא יהיו חיים על פני כדור הארץ.
קרח פחות צפוף ממים: הלכידות הנוספת הניתנת על ידי קשירת מימן דוחסת מים יחד במצב נוזלי. כאשר מים קופאים, משיכה / דחייה אלקטרוסטטית יוצרת מבנה סריג מרווח יותר. מים הם התרכובת היחידה שפחות צפופה במצב מוצק, וחריגה זו פירושה שקרח צף. אם לא, כל מערכת אקולוגית ימית תמות בכל פעם שמזג האוויר היה קר מספיק כדי שהמים יקפאו.
מים הם ממס אוניברסלי: בגלל קשירת המימן החזקה שלהם, מים ממיסים יותר חומרים מכל נוזל אחר. זה חשוב ליצורים חיים שמקבלים תזונה מחומרים מזינים המומסים במים. רוב היצורים החיים מסתמכים גם על אלקטרוליטים, שהם תמיסות מים המכילות מומסים יוניים, להעברת אותות ביו-חשמל.