Als je een watermolecuul (H2O) van dichtbij lijkt het een beetje op een ronde kop met twee oren op de posities van 10 en 2 uur. Denk aan Mickey Mouse. De "oren" zijn de twee waterstofionen, terwijl het "hoofd" het zuurstofion is. Omdat de waterstofionen een positieve lading dragen en het zuurstofion een negatieve, geeft deze opstelling het molecuul een netto polariteit, net als een magneet. Deze eigenschap van het watermolecuul geeft water vier eigenschappen die het onmisbaar maken voor het leven. Het heeft cohesie en een relatief hoog kookpunt, het is minder dicht in de vaste toestand dan in de vloeibare toestand, en het is een uitzonderlijk goed oplosmiddel.
Magnetische aantrekkingskracht
De structuur van het watermolecuul is een vervormde tetraëder. De waterstofionen vormen een hoek van 104,5 graden met het zuurstofmolecuul. Het resultaat is dat, hoewel het molecuul elektrisch neutraal is, het polen heeft, net als magneten. De negatieve kant van een molecuul wordt aangetrokken door de positieve kant van de omringende moleculen. Deze aantrekkingskracht staat bekend als waterstofbinding, en hoewel het niet sterk genoeg is om de covalente bindingen te verbreken, de moleculen samen, is het sterk genoeg om abnormaal gedrag te produceren dat water van andere onderscheidt vloeistoffen.
Vier afwijkende eigenschappen
Koks vertrouwen op de polaire aard van water wanneer ze een magnetron gebruiken. Omdat de moleculen als magneten zijn, reageren ze op hoogfrequente straling door te trillen, en de energie van deze trillingen produceert de warmte om het voedsel te koken. Dit is een voorbeeld van het belang van de polariteit van H2O, maar er zijn belangrijker.
Samenhang: Vanwege de magnetische aantrekkingskracht die watermoleculen op elkaar uitoefenen, heeft vloeibaar water de neiging om "aan elkaar te kleven". Je kunt dit zien wanneer twee waterparels elkaar naderen op een plat, glad oppervlak. Als ze dichtbij genoeg komen, smelten ze op magische wijze samen tot een enkele druppel. Deze eigenschap, cohesie genaamd, geeft wateroppervlaktespanning die insecten met grote voeten gebruiken om op het oppervlak te kunnen lopen. Het zorgt ervoor dat wortels water in een continue stroom kunnen zuigen en zorgt ervoor dat water dat door kleine haarvaten, zoals aderen, stroomt niet scheidt.
Hoog kookpunt: Het kookpunt van water is niet hoog in vergelijking met sommige vloeistoffen, zoals glycerine of olijfolie, maar het zou lager moeten zijn dan het is. Verbindingen gevormd uit elementen in dezelfde groep als zuurstof in het periodiek systeem, zoals waterstofselenium (H2Se) en waterstofsulfide (H2S), hebben kookpunten die 40 tot 60 graden Celsius onder nul liggen. Het hoge kookpunt van water is volledig te danken aan de extra energie die nodig is om de waterstofbruggen te verbreken. Zonder de magnetische aantrekkingskracht die watermoleculen op elkaar uitoefenen, zou water verdampen bij ongeveer -60 ° C, en zou er geen vloeibaar water en geen leven op aarde zijn.
IJs is minder dicht dan water: De extra cohesie die door waterstofbinding wordt verschaft, comprimeert water in vloeibare toestand. Wanneer water bevriest, creëert elektrostatische aantrekking/afstoting een roosterstructuur die ruimer is. Water is de enige verbinding die minder dicht is in de vaste toestand, en deze anomalie betekent dat ijs drijft. Als dat niet het geval was, zou elk marien ecosysteem sterven wanneer het weer koud genoeg was om het water te laten bevriezen.
Water is een universeel oplosmiddel: Door de sterke waterstofbinding lost water meer stoffen op dan welke andere vloeistof dan ook. Dit is belangrijk voor levende wezens die hun voeding ontlenen aan in water opgeloste voedingsstoffen. De meeste levende wezens vertrouwen ook op elektrolyten, dit zijn wateroplossingen die ionische opgeloste stoffen bevatten, voor de overdracht van bio-elektrische signalen.