Woda wydaje się być najważniejszą pojedynczą cechą środowiska, która umożliwia istnienie i utrzymanie życia. Istnieją organizmy, które istnieją bez światła słonecznego i tlenu, ale jak dotąd nie znaleziono żadnego, które by istniało całkowicie niezależnie od wody. Nawet odporne kaktusy na dalekich krańcach pustyni wymagają pewnej ilości wody do przeżycia. Sekret przydatności wody do życia tkwi w jej właściwościach wiązania wodorowego, które nadają pięć właściwości ważnych dla stworzenia środowiska, w którym życie może istnieć i rozwijać się.
Woda jest spójna i lepka.
Cząsteczki wody są polarne. Oznacza to, że jeden koniec cząsteczki jest bardziej elektroujemny (ładunek ujemny) niż drugi koniec (ładunek dodatni). Dlatego przeciwne końce różnych cząsteczek wody są przyciągane do siebie jak przeciwne końce magnesów. Siły przyciągania między cząsteczkami wody są znane jako „wiązania wodorowe”. Wiązanie wodorowe tendencja wody powoduje, że jest „lepka”, ponieważ cząsteczki wody mają tendencję do sklejania się (jak w przypadku a kałuża). Nazywa się to spójnością. Ze względu na tę właściwość woda ma wysokie napięcie powierzchniowe. Oznacza to, że rozbicie powierzchni kałuży wymaga nieco dodatkowej siły. Woda jest również adhezyjna, co oznacza, że oprócz wody ma tendencję do przyklejania się do innych cząsteczek. W szczególności przykleja się do substancji rozpuszczalnych w wodzie (hydrofilowych), takich jak skrobia czy celuloza. Nie przywiera do substancji hydrofobowych, takich jak olej.
Woda utrzymuje stosunkowo stałą temperaturę.
Woda ma wysokie ciepło właściwe, wysokie ciepło parowania i właściwość chłodzenia przez odparowanie, które razem powodują, że ma tendencję do utrzymywania stałej temperatury. Temperatury wody mogą się oczywiście zmieniać, po prostu zmieniają się wolniej niż temperatury innych substancji. Każda z tych właściwości wynika z właściwości wiązania wodorowego wody. Zrywanie i formowanie wiązań, które byłyby wymagane do zmiany temperatury wody (temperatura wpływa na prędkość ruchu cząsteczek), pobiera dodatkową ilość energii (lub ciepła) do kompletny.
Wysokie ciepło właściwe oznacza, że woda pochłania i zatrzymuje ciepło lepiej niż wiele substancji. Oznacza to, że zmiana temperatury wody wymaga więcej energii (ciepła). Wysokie ciepło parowania oznacza, że do przekształcenia wody w gaz (parę) potrzeba więcej energii (ciepła) niż wiele innych substancji. Chłodzenie wyparne jest wynikiem tego, że cząsteczki wody ulatniają się w stan gazowy (do pary) niosąc ze sobą ciepło, a tym samym poza kałużę wody. W rezultacie kałuża wody będzie miała tendencję do niewielkiego wzrostu temperatury i pozostanie stała.
Woda to dobry rozpuszczalnik
Ponieważ woda jest polarna i tak łatwo tworzy wiązania wodorowe, inne polarne cząsteczki łatwo się w niej rozpuszczą. Pamiętaj, że w przypadku cząsteczek polarnych na jednym końcu cząsteczki znajduje się ładunek ujemny, który jest przyciągany przez ładunek dodatni na drugim końcu innych cząsteczek, jak magnes. To przyciąganie tworzy wiązania wodorowe. Cząsteczki polarne są również znane jako hydrofilowe (lubiące wodę) lub rozpuszczalne w wodzie. Jednak woda nie rozpuszcza dobrze niepolarnych lub hydrofobowych (bojących się wody) cząsteczek. Cząsteczki hydrofobowe obejmują oleje i tłuszcze.
Woda rozszerza się, gdy zamarza
Duża liczba wiązań wodorowych istniejących w ciekłej wodzie powoduje, że cząsteczki wody znajdują się dalej od siebie niż cząsteczki w innych cieczach (wiązania same zajmują przestrzeń). W wodzie płynnej wiązania są nieustannie formowane, łamane i przekształcane, dzięki czemu woda może płynąć bez określonej formy. Jednak, gdy woda zamarza, wiązania nie mogą już zostać zerwane, ponieważ nie ma do tego energii cieplnej. Dlatego cząsteczki wody tworzą sieć, która jest bardziej ekspansywna niż woda w postaci płynnej. Ponieważ zamrożona woda zawiera taką samą liczbę cząsteczek, ale jest bardziej ekspansywna, jest mniej gęsta niż woda w stanie ciekłym. Mniej gęsty lód (stała woda) będzie zatem unosił się nad gęstszą ciekłą wodą.
Warstwa lodu na zbiorniku wodnym działa jak izolator. W rezultacie woda w stanie ciekłym pod lodem będzie chroniona przed powietrzem zewnętrznym i będzie mniej podatna na zamarzanie. To kolejny powód, dla którego woda jest w stanie utrzymać stałą temperaturę.
Woda ma neutralne pH.
Woda [H2O] może dysocjować na jony wodorowe [H+] i hydroksylowe [OH-]. pH jest względną miarą wodoru do jonów hydroksylowych. Ponieważ woda ma mniej więcej równą liczbę jonów wodorowych i hydroksylowych, nie jest ani kwaśna, ani zasadowa, ale ma obojętne pH 7. A ponieważ zawiera zarówno jony wodorowe, jak i hydroksylowe, może zapewnić to, co jest potrzebne do regulacji pH reakcji enzymatycznej, która zachodzi w jego obecności. W rezultacie jest to uniwersalny rozpuszczalnik, w którym potencjalnie mogą zachodzić miliony różnych reakcji enzymatycznych o różnych wymaganiach pH.