Molecula de apă este neutră din punct de vedere electric, dar dispunerea asimetrică a atomilor de hidrogen pe atomul de oxigen îi conferă o sarcină pozitivă netă pe o parte și o sarcină negativă pe cealaltă. Printre consecințele importante pentru organismele vii se numără capacitatea apei de a dizolva o varietate de substanțe, mai mult decât oricare alt lichid și tensiunea sa superficială puternică, care îi permite să formeze picături și să călătorească prin rădăcini mici, tulpini și capilare. Apa este singura substanță care există ca gaz, lichid și solid la temperaturile găsite pe Pământ, și din cauza polarității moleculei de apă, starea solidă este mai puțin densă decât lichidul stat. Ca urmare, gheața plutește, iar acest lucru are implicații profunde pentru viața de pretutindeni de pe planetă.
Legătură de hidrogen
O modalitate ușoară de a aprecia natura polară a unei molecule de apă este de a o vizualiza ca pe capul lui Mickey Mouse. Atomii de hidrogen stau deasupra moleculei de oxigen în același mod în care urechile stau pe capul lui Mickey. Acest aranjament tetraedric distorsionat se datorează modului în care electronii sunt împărțiți între atomi. Atomii de hidrogen formează un unghi de 104,5 grade, oferind fiecărei molecule caracteristicile unui dipol electric sau al unui magnet.
Latura pozitivă (hidrogen) a fiecărei molecule de apă este atrasă de partea negativă (oxigen) a moleculelor înconjurătoare într-un proces numit legătură cu hidrogen. Fiecare legătură de hidrogen durează doar o fracțiune de secundă și nu este aproape suficient de puternică pentru a sparge covalentul se leagă între atomi, dar conferă apei o natură anormală în comparație cu alte lichide, cum ar fi alcool. Trei anomalii sunt deosebit de importante pentru organismele vii.
Solventul vieții
Datorită naturii sale polare, apa este capabilă să dizolve atât de multe substanțe încât oamenii de știință o numesc uneori solvent universal. Organismele absorb mulți nutrienți esențiali, inclusiv carbon, azot, fosfor, potasiu, calciu, magneziu și sulf din apă. Mai mult, atunci când apa dizolvă un solid ionic, cum ar fi clorura de sodiu, ionii plutesc liber în soluție și îl transformă într-un electrolit. Electrolitii conduc semnalele electrice necesare pentru a transmite semnale neuronale, precum și pe cele care reglează alte procese biofizice. Apa este, de asemenea, mediul prin care organismele elimină deșeurile din metabolism.
Forța obligatorie a hrănirii
Atracția electrostatică a moleculelor de apă una pentru cealaltă creează fenomenul de suprafață tensiune, prin care suprafața apei lichide formează o barieră pe care anumite insecte pot efectiv mers pe jos. Tensiunea superficială face ca apa să cadă în picături, iar când o picătură se apropie de alta, acestea se atrag reciproc pentru a forma o singură picătură.
Datorită acestei atracții, apa poate fi atrasă în capilare mici ca un curent constant. Acest lucru permite plantelor să atragă umiditate din sol prin rădăcinile lor și le permite copacilor înalți să se hrănească trăgând seva prin porii lor. Atracția reciprocă a moleculelor de apă ajută, de asemenea, la păstrarea fluidelor care circulă prin corpurile animalelor.
Anomalia gheții plutitoare
Dacă gheața nu ar pluti, lumea ar fi un alt loc și probabil că nu ar fi în măsură să susțină viața. Oceanele și lacurile se pot îngheța de jos în sus și se pot transforma într-o masă solidă ori de câte ori temperatura devine rece. În schimb, corpurile de apă formează o piele de gheață în timpul iernii; suprafața apei îngheață atunci când este expusă la temperaturile mai scăzute ale aerului deasupra acesteia, dar gheața rămâne deasupra restului apei, deoarece gheața este mai puțin densă decât apa. Acest lucru permite peștilor și altor creaturi marine să supraviețuiască pe timp rece și să ofere hrană creaturilor care locuiesc pe uscat.
Cu excepția apei, orice alt compus devine mai dens în stare solidă decât în stare lichidă. Comportamentul unic al apei este rezultatul direct al polarității moleculei de apă. Pe măsură ce moleculele se instalează în stare solidă, legătura de hidrogen le forțează într-o structură de rețea care oferă mai mult spațiu între ele decât aveau în stare lichidă.
