Vandens molekulė yra elektriškai neutrali, tačiau asimetriškas vandenilio atomų išsidėstymas ant deguonies atomo suteikia jai gryną teigiamą krūvį iš vienos pusės ir neigiamą krūvį iš kitos pusės. Tarp svarbių padarinių gyviesiems organizmams yra vandens gebėjimas ištirpinti įvairias medžiagas, labiau nei bet kurias kitas kitas skystis ir jo stiprus paviršiaus įtempimas, leidžiantis suformuoti lašus ir keliauti per mažytes šaknis, stiebus ir kapiliarai. Vanduo yra vienintelė medžiaga, egzistuojanti kaip dujos, skysta ir kieta žemėje esančioje temperatūroje, o dėl vandens molekulės poliškumo kietoji būsena yra mažiau tanki nei skystis valstija. Dėl to ledas plūduriuoja ir tai turi didžiulę įtaką gyvenimui visur planetoje.
Vandenilio klijavimas
Lengvas būdas įvertinti vandens molekulės poliarinę prigimtį yra vizualizuoti ją kaip Mikio pelės galvą. Vandenilio atomai sėdi ant deguonies molekulės panašiai, kaip ausys sėdi ant Mikio galvos. Šis iškreiptas tetraedrinis išdėstymas atsiranda dėl to, kaip elektronai dalijasi tarp atomų. Vandenilio atomai sudaro 104,5 laipsnių kampą, kiekvienai molekulei suteikiant elektrinio dipolio ar magneto savybes.
Kiekvienos vandens molekulės teigiamą (vandenilio) pusę pritraukia neigiama (deguonies) aplinkinių molekulių pusė procese, vadinamame vandenilio ryšiu. Kiekvienas vandenilio ryšys trunka tik sekundės dalį ir nėra pakankamai stiprus, kad suskaidytų kovalentą ryšius tarp atomų, tačiau tai suteikia vandeniui anomališką prigimtį, palyginti su kitais skysčiais, tokiais kaip alkoholio. Trys anomalijos yra ypač svarbios gyviems organizmams.
Gyvenimo tirpiklis
Dėl savo poliarinės prigimties vanduo sugeba ištirpinti tiek daug medžiagų, kad mokslininkai kartais vadina jį universaliu tirpikliu. Organizmai iš vandens pasisavina daug būtinų maistinių medžiagų, įskaitant anglį, azotą, fosforą, kalį, kalcį, magnį ir sierą. Be to, vandeniui ištirpinus joninę kietąją medžiagą, pvz., Natrio chloridą, jonai laisvai plaukioja tirpale ir paverčia jį elektrolitu. Elektrolitai praleidžia elektrinius signalus, reikalingus nerviniams signalams perduoti, taip pat tuos, kurie reguliuoja kitus biofizinius procesus. Vanduo taip pat yra terpė, per kurią organizmai pašalina medžiagų apykaitos atliekas.
Privalomoji maitinimo jėga
Elektrostatinė vandens molekulių trauka viena kitai sukuria paviršiaus reiškinį įtampa, kai skysto vandens paviršius sudaro barjerą, ant kurio tam tikri vabzdžiai iš tikrųjų gali vaikščioti. Dėl paviršiaus įtempimo vanduo susisuka į lašelius, o kai vienas lašelis artėja prie kito, jie pritraukia vienas kitą, kad susidarytų vienas lašelis.
Dėl šios traukos vanduo gali patekti į mažus kapiliarus kaip tolygi srovė. Tai leidžia augalams per šaknis pasisavinti drėgmę iš dirvožemio, o aukštiems medžiams - maitintis, per poras ištraukdami sultis. Vandens molekulių pritraukimas vienas kitam taip pat padeda išlaikyti skysčius, cirkuliuojančius gyvūnų kūnais.
Plūduriuojančio ledo anomalija
Jei ledas neplauktų, pasaulis būtų kita vieta ir tikriausiai negalėtų palaikyti gyvenimo. Vandenynai ir ežerai gali užšalti iš apačios į viršų ir, kai temperatūra tampa šalta, jie gali virsti vientisa mase. Vietoj to vandens telkiniai žiemą suformuoja ledo odą; vandens paviršius užšąla veikiant šaltesnei oro temperatūrai virš jo, tačiau ledas lieka ant likusio vandens, nes ledas yra mažiau tankus nei vanduo. Tai leidžia žuvims ir kitoms jūrų būtybėms išgyventi šaltu oru ir aprūpinti maistu sausumos gyvius.
Išskyrus vandenį, visi kiti junginiai kietoje būsenoje tampa tankesni nei skystieji. Unikalus vandens elgesys yra tiesioginis vandens molekulės poliškumo rezultatas. Molekulėms nusistovėjus į kietą būseną, vandenilio jungimasis priverčia jas į grotelių struktūrą, kuri tarp jų suteikia daugiau erdvės nei skystoje būsenoje.