წყლის პოლარობის გავლენა ცოცხალ საგნებზე

წყლის მოლეკულა ელექტრონულად ნეიტრალურია, მაგრამ წყალბადის ატომების ასიმეტრიული განლაგება ჟანგბადის ატომზე მას აძლევს წმინდა დადებითი მუხტი ერთ მხარეს და უარყოფითი მუხტი მეორეზე. ცოცხალი ორგანიზმების მნიშვნელოვან შედეგებს შორის არის წყლის უნარი დაითხოვოს სხვადასხვა ნივთიერებები, უფრო მეტი ვიდრე ნებისმიერი სხვა სხვა სითხე და მისი ძლიერი ზედაპირული დაძაბულობა, რაც საშუალებას აძლევს მას წვეთები შექმნას და იაროს პატარა ფესვებში, ღეროებში და კაპილარები. წყალი არის ერთადერთი ნივთიერება, რომელიც არსებობს როგორც გაზი, თხევადი და მყარი დედამიწაზე არსებულ ტემპერატურაზე, და წყლის მოლეკულის პოლარობის გამო, მყარი მდგომარეობა ნაკლებად მკვრივია, ვიდრე თხევადი სახელმწიფო შედეგად, ყინული ცურავს და ამან სერიოზული გავლენა მოახდინა პლანეტის ყველგან ცხოვრებას.

წყლის მოლეკულის პოლარული ბუნების დასაფასებლად მარტივი გზაა მისი წარმოდგენა, როგორც მიკი მაუსის თავი. წყალბადის ატომები ზის ჟანგბადის მოლეკულაზე ისევე, როგორც ყურები მიკის თავზე. ეს დამახინჯებული ტეტრაედრული წყობა მოდის იმის გამო, რომ ელექტრონები ნაწილდება ატომებს შორის. წყალბადის ატომები ქმნიან 104,5 გრადუსიან კუთხეს, თითოეულ მოლეკულას აძლევს ელექტრული დიპოლის ან მაგნიტის მახასიათებლებს.

წყლის თითოეული მოლეკულის დადებითი (წყალბადის) მხარე იზიდავს მიმდებარე მოლეკულების უარყოფით (ჟანგბადის) მხარეს პროცესში, რომელსაც უწოდებენ წყალბადის შეერთებას. თითოეული წყალბადის ბმა მხოლოდ წამის ნაწილს გასტანს და არ არის თითქმის საკმარისად ძლიერი, რომ დაანგრიოს კოვალენტი კავშირებს ატომებს შორის, მაგრამ ის წყალს ანიჭებს ანომალურ ხასიათს სხვა სითხეებთან შედარებისას, მაგალითად ალკოჰოლი სამი ანომალია განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ცოცხალი ორგანიზმებისათვის.

პოლარული ხასიათის გამო, წყალს შეუძლია იმდენი ნივთიერების დაშლა, რომ მეცნიერები მას ზოგჯერ უნივერსალურ გამხსნელს უწოდებენ. ორგანიზმები წყალში შთანთქავენ მრავალ აუცილებელ საკვებს, მათ შორის ნახშირბადს, აზოტს, ფოსფორს, კალიუმს, კალციუმს, მაგნიუმს და გოგირდს. უფრო მეტიც, როდესაც წყალი იხსნება იონური მყარი, მაგალითად, ნატრიუმის ქლორიდი, იონები თავისუფლად ცურავენ ხსნარში და აქცევს მას ელექტროლიტად. ელექტროლიტები ატარებენ ელექტრულ სიგნალებს ნერვული სიგნალების გადასაცემად, ისევე როგორც სხვა ბიოფიზიკურ პროცესებს. წყალი ასევე არის საშუალება, რომლის საშუალებითაც ორგანიზმები გამორიცხავენ ნივთიერებათა ცვლის ნარჩენ პროდუქტებს.

წყლის მოლეკულების ელექტროსტატიკური მოზიდვა ერთმანეთისთვის ქმნის ზედაპირის ფენომენს დაძაბულობა, რომლის დროსაც თხევადი წყლის ზედაპირი ქმნის ბარიერს, რომელზეც რეალურად შეიძლება გარკვეული მწერები სიარული ზედაპირული დაძაბულობა წყლის მძივს წვეთებად აქცევს და როდესაც ერთი წვეთი მეორეს უახლოვდება, ისინი იზიდავს ერთმანეთს და ქმნის ერთ წვეთს.

ამ მიზიდულობის გამო, წყალი შეიძლება მცირე კაპილარებში გადაიზარდოს, როგორც მდგრადი ნაკადი. ეს საშუალებას აძლევს მცენარეებს ნიადაგისგან ტენიანობა გაიღონ ფესვების საშუალებით და საშუალებას აძლევს მაღალ ხეებს საზრდოობა მიიღონ ფორების მეშვეობით წვნიანით. წყლის მოლეკულების მოზიდვა ერთმანეთისთვის ასევე ხელს უწყობს სითხის ცირკულირებას ცხოველების სხეულებში.

თუ ყინული არ ცურავდა, სამყარო სხვა ადგილი იქნებოდა და, ალბათ, ვერ შეძლებდა სიცოცხლის შენარჩუნებას. ოკეანეები და ტბები შეიძლება იყინებოდნენ ფსკერიდან ზემოდან და მყარ მასად იქცეოდნენ, როდესაც ტემპერატურა გაცივდა. ამის ნაცვლად, წყლის ობიექტები ყინულის კანს ქმნიან ზამთარში; წყლის ზედაპირი იყინება, როდესაც მასზე უფრო ცივი ჰაერის ტემპერატურაა, მაგრამ ყინული რჩება წყლის დანარჩენ ნაწილზე, რადგან ყინული ნაკლებად მკვრივია, ვიდრე წყალი. ეს საშუალებას აძლევს თევზებსა და სხვა საზღვაო არსებებს გადარჩეს ცივ ამინდში და უზრუნველყონ საკვები მცხოვრებთათვის.

წყლის გარდა, ყველა სხვა ნაერთი მყარ მდგომარეობაში ხდება უფრო მკვრივი, ვიდრე თხევად მდგომარეობაში. წყლის უნიკალური ქცევა წყლის მოლეკულის პოლარობის პირდაპირი შედეგია. მას შემდეგ, რაც მოლეკულები მყარ მდგომარეობაში მოხვდებიან, წყალბადის კავშირი აიძულებს მათ შევიდეს ქსელის სტრუქტურაში, რაც მათ შორის მეტ ადგილს უზრუნველყოფს, ვიდრე თხევად მდგომარეობაში ჰქონდათ.