A água parece ser a característica ambiental mais importante que permite a existência e manutenção da vida. Existem organismos que existem sem luz solar ou oxigênio, mas não foi encontrado nenhum que existisse de forma completamente independente da água. Mesmo os cactos resistentes nos confins do deserto requerem alguma quantidade de água para sobreviver. O segredo da utilidade da água para a vida está em sua característica de ligação de hidrogênio, que confere cinco propriedades importantes para a criação de um ambiente onde a vida possa existir e prosperar.
A água é coesiva e adesiva.
As moléculas de água são polares. Ou seja, uma extremidade da molécula é mais eletronegativa (carga negativa) do que a outra extremidade (carga positiva). Portanto, as extremidades opostas das diferentes moléculas de água são atraídas umas às outras como as extremidades opostas dos ímãs. As forças de atração entre as moléculas de água são conhecidas como "ligações de hidrogênio". A ligação de hidrogênio a tendência da água faz com que ela seja "pegajosa", pois as moléculas de água tendem a se unir (como em um poça). Isso é conhecido como coesão. Por causa dessa propriedade, a água tem uma alta tensão superficial. Isso significa que é necessário um pouco mais de força para quebrar a superfície da poça de água. A água também é adesiva, o que significa que tende a aderir a outras moléculas além da água. Em particular, irá aderir a substâncias solúveis em água (hidrofílicas), como amidos ou celulose. Não vai aderir a substâncias hidrofóbicas, como óleo.
A água mantém uma temperatura relativamente constante.
A água tem alto calor específico, alto calor de vaporização e uma propriedade de resfriamento evaporativo que, juntas, fazem com que ela tenda a manter uma temperatura constante. A temperatura da água pode mudar, é claro, apenas muda mais lentamente do que a temperatura de outras substâncias. Cada uma dessas propriedades é devido à propriedade de ligação de hidrogênio da água. A quebra e formação das ligações, que seriam necessárias para alterar a temperatura da água (a temperatura afeta a velocidade do movimento da molécula), consome uma quantidade extra de energia (ou calor) para completo.
O alto calor específico significa que a água absorve e retém o calor melhor do que muitas substâncias. Ou seja, é preciso mais energia (calor) para mudar a temperatura da água. Alto calor de vaporização significa que é preciso mais energia (calor) para transformar água em gás (vapor) do que muitas outras substâncias. O resfriamento evaporativo é o resultado das moléculas de água que escapam para um estado gasoso (em vapor) carregando calor com elas e, portanto, para fora da poça de água. Como resultado, a poça de água tenderá a não aumentar muito de temperatura e permanecerá constante.
Água é um bom solvente
Como a água é polar e se liga facilmente ao hidrogênio, outras moléculas polares se dissolvem facilmente nela. Lembre-se de que, para as moléculas polares, há uma carga negativa em uma extremidade da molécula, que é atraída pela carga positiva na outra extremidade das outras moléculas, como um ímã. Essa atração forma ligações de hidrogênio. As moléculas polares também são conhecidas como moléculas hidrofílicas (que gostam de água) ou solúveis em água. No entanto, a água não dissolve bem as moléculas não polares ou hidrofóbicas (temerosas de água). As moléculas hidrofóbicas incluem óleos e gorduras.
A água se expande quando congela
O alto número de ligações de hidrogênio que existem na água líquida faz com que as moléculas de água fiquem mais distantes do que as moléculas em outros líquidos (as próprias ligações ocupam espaço). Na água líquida, as ligações estão constantemente sendo formadas, quebradas e reformadas, de forma que a água pode fluir sem uma forma específica. No entanto, quando a água congela, as ligações não podem mais ser quebradas, porque não há energia térmica para fazê-lo. Portanto, as moléculas de água formam uma rede que é mais expansiva do que a água na forma líquida. Como a água congelada contém o mesmo número de moléculas, mas é mais expansiva, é menos densa que a água líquida. O gelo menos denso (água sólida) irá, portanto, flutuar sobre a água líquida mais densa.
Uma película de gelo sobre um corpo de água atua como um isolante. Como resultado, a água líquida embaixo do gelo ficará protegida do ar externo e terá menos probabilidade de congelar também. Esta é outra razão pela qual a água é capaz de manter uma temperatura consistente.
A água tem um pH neutro.
Água [H2O] pode se dissociar em hidrogênio [H +] e íons hidroxila [OH-]. O pH é uma medida relativa de hidrogênio para íons hidroxila. Como a água tem um número aproximadamente igual de íons hidrogênio e hidroxila, ela não é ácida nem básica, mas tem um pH neutro de 7. E, como contém íons de hidrogênio e hidroxila, pode fornecer o que for necessário para regular o pH de uma reação enzimática que ocorre em sua presença. Como resultado, é um solvente multiuso, dentro do qual milhões de diferentes reações enzimáticas com diferentes requisitos de pH podem potencialmente ocorrer.