水分子は電気的に中性ですが、酸素原子上の水素原子の非対称配置により、一方の側に正味の正電荷が、もう一方の側に負の電荷が与えられます。 生物にとって重要な結果の中には、さまざまな物質を溶解する水の能力があります。 他の液体、およびその強い表面張力により、液滴を形成し、小さな根、茎、および キャピラリー。 水は、地球上で見られる温度で気体、液体、固体として存在する唯一の物質です。 また、水分子の極性により、固体は液体よりも密度が低くなります。 状態。 その結果、氷が浮かび、これは地球上のあらゆる場所の生命に深刻な影響を及ぼします。
水素結合
水分子の極性を理解する簡単な方法は、ミッキーマウスの頭として視覚化することです。 水素原子は、耳がミッキーの頭に座っているのとほぼ同じように、酸素分子の上にあります。 この歪んだ四面体配列は、電子が原子間で共有される方法が原因で発生します。 水素原子は104.5度の角度を形成し、各分子に電気双極子または磁石の特性を与えます。
各水分子の正（水素）側は、水素結合と呼ばれるプロセスで周囲の分子の負（酸素）側に引き付けられます。 各水素結合はほんの一瞬しか持続せず、共有結合を破壊するほど強くはありません 原子間の結合ですが、水などの他の液体と比較すると、水に異常な性質を与えます。 アルコール。 3つの異常は生物にとって特に重要です。
生命の溶媒
その極性のために、水は非常に多くの物質を溶解することができるので、科学者はそれを普遍的な溶媒と呼ぶことがあります。 生物は、炭素、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄など、多くの必須栄養素を水から吸収します。 さらに、水が塩化ナトリウムなどのイオン性固体を溶解すると、イオンは溶液中に自由に浮遊し、電解質に変わります。 電解質は、神経信号を送信するために必要な電気信号だけでなく、他の生物物理学的プロセスを調節する信号も伝導します。 水はまた、生物が代謝の老廃物を排除するための媒体でもあります。
栄養の拘束力
水分子同士の静電引力が表面現象を引き起こします 張力、それによって液体の水の表面は、特定の昆虫が実際にできる障壁を形成します 歩く。 表面張力により水ビーズが液滴になり、ある液滴が別の液滴に近づくと、それらは互いに引き付け合って単一の液滴を形成します。
この魅力のために、水は安定した流れとして小さな毛細管に引き込まれる可能性があります。 これにより、植物は根から土壌から水分を引き出すことができ、背の高い木は毛穴から樹液を引くことで栄養を得ることができます。 水分子が互いに引き付け合うことで、動物の体を流れる液体を維持することもできます。
浮氷の異常
氷が浮かなければ、世界は別の場所になり、おそらく生命を支えることができないでしょう。 海や湖は下から上に凍り、気温が下がると固い塊になる可能性があります。 代わりに、水域は冬の間氷の皮を形成します。 水面は、その上のより低い気温にさらされると凍結しますが、氷は水よりも密度が低いため、残りの水の上にとどまります。 これにより、魚やその他の海洋生物が寒い気候で生き残り、陸生生物に食料を提供することができます。
水を除いて、他のすべての化合物は、液体状態よりも固体状態で密度が高くなります。 水の独特の振る舞いは、水分子の極性の直接的な結果です。 分子が固体状態に落ち着くと、水素結合によって分子が格子構造になり、液体状態よりも分子間に大きなスペースができます。