Ja jums bija iespēja redzēt ūdens molekulu (H2O) tuvu, tas izskatās nedaudz kā apaļa galva ar divām ausīm, kas novietotas pulksten 10 un 2. Padomājiet par Mikija peli. "Ausis" ir divi ūdeņraža joni, bet "galva" ir skābekļa jons. Tā kā ūdeņraža joniem ir pozitīvs lādiņš un skābekļa jonam negatīvs, šī kārtība piešķir molekulai tīru polaritāti, līdzīgi kā magnēts. Šī ūdens molekulas iezīme piešķir ūdenim četras īpašības, kas padara to par neaizvietojamu visu mūžu. Tam ir kohēzija un salīdzinoši augsta viršanas temperatūra, cietā stāvoklī tas ir mazāk blīvs nekā šķidrā stāvoklī, un tas ir ārkārtīgi labs šķīdinātājs.
Magnētiskā pievilcība
Ūdens molekulas struktūra ir sagrozīts tetraedrs. Ūdeņraža joni veido 104,5 grādu leņķi ar skābekļa molekulu. Rezultāts ir tāds, ka, kamēr molekula ir elektriski neitrāla, tai ir stabi, tāpat kā to dara magnēti. Vienas molekulas negatīvo pusi piesaista apkārtējo pozitīvā puse. Šī pievilcība ir pazīstama kā ūdeņraža savienošana, un, lai gan tā nav pietiekami spēcīga, lai pārtrauktu kovalento saišu saglabāšanu molekulas kopā, tas ir pietiekami spēcīgs, lai radītu anomālu uzvedību, kas atšķir ūdeni no citiem šķidrumi.
Četras anomālas īpašības
Pavāri vienmēr izmanto ūdens mikroviļņu krāsni. Tā kā molekulas ir kā magnēti, tās reaģē uz augstfrekvences starojumu, vibrējot, un šo vibrāciju enerģija rada siltumu ēdiena pagatavošanai. Šis ir viens no H polaritātes nozīmīguma piemēriem2O, bet ir daudz svarīgāku.
Kohēzija: Sakarā ar magnētisko pievilcību ūdens molekulas iedarbojas viena uz otru, šķidrajam ūdenim ir tendence "turēties kopā". To var redzēt, kad divas ūdens lodītes tuvojas viena otrai uz līdzenas, gludas virsmas. Kad viņi nonāk pietiekami tuvu, viņi maģiski saplūst vienā pilienā. Šis īpašums, ko sauc par kohēziju, piešķir ūdens virsmas spriedzi, ko kukaiņi ar lielām kājām izmanto, lai varētu staigāt pa virsmu. Tas ļauj saknēm iesūkt ūdeni nepārtrauktā plūsmā un nodrošina, ka ūdens, kas plūst caur sīkiem kapilāriem, piemēram, vēnām, neatdalās.
Augsta viršanas temperatūra: Ūdens viršanas temperatūra nav augsta, salīdzinot ar dažiem šķidrumiem, piemēram, glicerīnu vai olīveļļu, taču tai vajadzētu būt zemākai nekā tā ir. Savienojumi, kas veidoti no elementiem tajā pašā grupā kā skābeklis periodiskajā tabulā, piemēram, selēnūdeņradis (H2Se) un sērūdeņradi (H2S) viršanas temperatūras ir no 40 līdz 60 Celsija grādiem zem nulles. Ūdens viršanas temperatūra ir pilnībā saistīta ar papildu enerģiju, kas nepieciešama ūdeņraža saišu pārraušanai. Bez magnētiskās pievilcības, ko ūdens molekulas rada viena otrai, ūdens iztvaiko aptuveni līdz -60 ° C, un uz Zemes nebūtu šķidra ūdens un dzīvības.
Ledus ir mazāk blīvs nekā ūdens: Papildu kohēzija, ko nodrošina ūdeņraža savienošana, šķidrā stāvoklī saspiež ūdeni. Kad ūdens sasalst, elektrostatiskā pievilcība / atgrūšanās rada režģa struktūru, kas ir plašāka. Ūdens ir vienīgais savienojums, kas cietā stāvoklī ir mazāk blīvs, un šī anomālija nozīmē, ka ledus peld. Ja tas nenotiktu, katra jūras ekosistēma nomirt ikreiz, kad laika apstākļi būtu pietiekami auksti, lai ūdens sasaltu.
Ūdens ir universāls šķīdinātājs: Sakarā ar spēcīgo ūdeņraža savienojumu ūdens izšķīdina vairāk vielu nekā jebkurš cits šķidrums. Tas ir svarīgi dzīvajām būtnēm, kuras baro no ūdenī izšķīdinātām barības vielām. Bioelektrisko signālu pārraidei lielākā daļa dzīvo būtņu paļaujas arī uz elektrolītiem, kas ir ūdens šķīdumi, kas satur joniskas izšķīdušās vielas.