Dacă ați putea vedea o moleculă de apă (H2O) de aproape, ar arăta oarecum ca un cap rotund cu două urechi poziționate la pozițiile 10 și 2. Gândește-te la Mickey Mouse. „Urechile” sunt cei doi ioni de hidrogen, în timp ce „capul” este ionul oxigen. Deoarece ionii de hidrogen poartă o sarcină pozitivă și ionul de oxigen una negativă, acest aranjament conferă moleculei o polaritate netă, la fel ca un magnet. Această caracteristică a moleculei de apă conferă apei patru proprietăți care o fac indispensabilă pentru viață. Are coeziune și un punct de fierbere relativ ridicat, este mai puțin dens în stare solidă decât starea lichidă și este un solvent excepțional de bun.
Atracție magnetică
Structura moleculei de apă este un tetraedru distorsionat. Ionii de hidrogen formează un unghi de 104,5 grade cu molecula de oxigen. Rezultatul este că, în timp ce molecula este neutră din punct de vedere electric, are poli, la fel ca și magneții. Latura negativă a unei molecule este atrasă de partea pozitivă a celor din jur. Această atracție este cunoscută sub numele de legătură de hidrogen și, deși nu este suficient de puternică pentru a sparge legăturile covalente moleculele împreună, este suficient de puternică pentru a produce un comportament anormal care distinge apa de alta lichide.
Patru proprietăți anormale
Bucătarii se bazează pe natura polară a apei ori de câte ori folosesc un cuptor cu microunde. Deoarece moleculele sunt ca niște magneți, ele răspund la radiații de înaltă frecvență prin vibrații, iar energia acestor vibrații este cea care produce căldura pentru a găti mâncarea. Acesta este un exemplu al importanței polarității lui H2O, dar există altele mai importante.
Coeziune: Datorită atracției magnetice, moleculele de apă se exercită una asupra celeilalte, apa lichidă tinde să se „lipească împreună”. Puteți vedea acest lucru atunci când două mărgele de apă se apropie una de cealaltă pe o suprafață plană și netedă. Când se apropie suficient, se îmbină magic într-o singură picătură. Această proprietate, numită coeziune, dă tensiune superficială a apei pe care insectele cu picioare mari o exploatează pentru a putea merge pe suprafață. Permite rădăcinilor să aspire apa într-un flux continuu și asigură faptul că apa care curge prin capilare minuscule, cum ar fi venele, nu se separă.
Punct de fierbere ridicat: Punctul de fierbere al apei nu este ridicat în comparație cu unele lichide, cum ar fi glicerina sau uleiul de măsline, dar ar trebui să fie mai mic decât este. Compuși formați din elemente din același grup cu oxigenul din tabelul periodic, cum ar fi hidrogen seleniu (H2Se) și hidrogen sulfurat (H2S), au puncte de fierbere care sunt de 40 până la 60 Celsius grade sub zero. Punctul de fierbere ridicat al apei se datorează în totalitate energiei suplimentare necesare pentru a sparge legăturile de hidrogen. Fără atracția magnetică pe care o exercită moleculele de apă una asupra celeilalte, apa s-ar vaporiza la ceva de genul -60 ° C și nu ar exista apă lichidă și nici viață pe Pământ.
Gheața este mai puțin densă decât apa: Coeziunea suplimentară oferită de legătura de hidrogen comprimă apa împreună în stare lichidă. Când apa îngheață, atracția / repulsia electrostatică creează o structură de rețea mai spațioasă. Apa este singurul compus care este mai puțin dens în stare solidă, iar această anomalie înseamnă că gheața plutește. În caz contrar, fiecare ecosistem marin ar muri ori de câte ori vremea era suficient de rece pentru ca apa să înghețe.
Apa este un solvent universal: Datorită legăturii sale puternice de hidrogen, apa dizolvă mai multe substanțe decât orice alt lichid. Acest lucru este important pentru ființele vii care obțin hrană din nutrienți dizolvați în apă. Majoritatea ființelor vii se bazează, de asemenea, pe electroliți, care sunt soluții de apă care conțin substanțe dizolvate ionice, pentru transmiterea semnalelor bioelectrice.