Apa pare a fi cea mai importantă caracteristică de mediu care permite existența și menținerea vieții. Există organisme care există fără lumina soarelui sau oxigen, dar nu au fost găsite încă niciunul care să existe complet independent de apă. Chiar și cactuții rezistenți din capătul îndepărtat al deșertului necesită o cantitate de apă pentru supraviețuire. Secretul utilității apei pentru viață constă în caracteristica sa de legare a hidrogenului, care conferă cinci proprietăți importante pentru crearea unui mediu în care viața poate exista și prospera.
Apa este coezivă și adezivă.
Moleculele de apă sunt polare. Adică, un capăt al moleculei este mai electronegativ (sarcină negativă) decât celălalt capăt (sarcină pozitivă). Prin urmare, capetele opuse ale diferitelor molecule de apă sunt atrase unele de altele, precum capetele opuse ale magneților. Forțele de atracție dintre moleculele de apă sunt cunoscute sub numele de „legături de hidrogen”. Legarea hidrogenului tendința apei face ca aceasta să fie „lipicioasă”, în sensul că moleculele de apă tind să se lipească (ca într-un baltă). Aceasta este cunoscută sub numele de coeziune. Datorită acestei proprietăți, apa are o tensiune superficială ridicată. Aceasta înseamnă că este nevoie de puțină forță suplimentară pentru a sparge suprafața bălții. Apa este, de asemenea, adezivă, ceea ce înseamnă că tinde să se lipească de alte molecule în afară de apă. În special, se va lipi de substanțele solubile în apă (hidrofile), cum ar fi amidonul sau celuloza. Nu va adera la substanțele hidrofobe, cum ar fi uleiul.
Apa menține o temperatură relativ constantă.
Apa are o căldură specifică ridicată, o căldură ridicată de vaporizare și o proprietate de răcire prin evaporare care, împreună, determină să mențină o temperatură constantă. Temperaturile apei se pot schimba, desigur, ele se schimbă mai lent decât temperaturile altor substanțe. Fiecare dintre aceste proprietăți se datorează proprietății de legare a hidrogenului a apei. Spargerea și formarea legăturilor, care ar fi necesare pentru a schimba temperatura apei (temperatura afectează viteza de mișcare a moleculelor), necesită o cantitate suplimentară de energie (sau căldură) complet.
Căldura specifică ridicată înseamnă că apa absoarbe și reține căldura mai bine decât multe substanțe. Adică este nevoie de mai multă energie (căldură) pentru a modifica temperatura apei. Căldura mare de vaporizare înseamnă că este nevoie de mai multă energie (căldură) pentru a transforma apa într-un gaz (vapori) decât multe alte substanțe. Răcirea prin evaporare este un rezultat al moleculelor de apă care scapă într-o stare gazoasă (în vapori) care transportă căldura cu ele și, prin urmare, din baltă de apă. Ca rezultat, baltă de apă va tinde să nu crească prea mult în temperatură și să rămână constantă.
Apa este un bun solvent
Deoarece apa este polară și se leagă atât de ușor de hidrogen, alte molecule polare se vor dizolva ușor în ea. Amintiți-vă că, pentru moleculele polare, există o sarcină negativă la un capăt al moleculei, care este atrasă de sarcina pozitivă la celălalt capăt al altor molecule, cum ar fi un magnet. Această atracție formează legături de hidrogen. Moleculele polare sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de molecule hidrofile (iubitoare de apă) sau solubile în apă. Cu toate acestea, apa nu dizolvă bine moleculele nepolare sau hidrofobe (care se tem de apă). Moleculele hidrofobe includ uleiuri și grăsimi.
Apa se extinde când îngheață
Numărul mare de legături de hidrogen care există în apa lichidă determină ca moleculele de apă să fie mai departe decât moleculele din alte lichide (legăturile ocupă ele însele spațiu). În apa lichidă, legăturile sunt în mod constant formate, sparte și reformate, astfel încât apa să poată curge fără o formă specifică. Cu toate acestea, atunci când apa îngheață, legăturile nu mai pot fi rupte, deoarece nu există energie termică pentru a face acest lucru. Prin urmare, moleculele de apă formează o rețea mai expansivă decât apa sub formă lichidă. Deoarece apa înghețată conține același număr de molecule, dar este mai expansivă, este mai puțin densă decât apa lichidă. Gheața mai puțin densă (apă solidă) va pluti prin urmare peste apa lichidă mai densă.
Un film de gheață deasupra unui corp de apă acționează ca un izolator. Ca urmare, apa lichidă de sub gheață va fi protejată de aerul exterior și va fi mai puțin probabil să înghețe și ea. Acesta este încă un motiv pentru care apa este capabilă să mențină o temperatură constantă.
Apa are un pH neutru.
Apa [H2O] se poate disocia în ioni de hidrogen [H +] și hidroxil [OH-]. pH-ul este o măsură relativă a hidrogenului la ionii hidroxil. Deoarece apa are un număr aproximativ egal de ioni de hidrogen și hidroxil, nu este nici acidă, nici bazică, dar are un pH neutru de 7. Și, deoarece conține atât ioni de hidrogen cât și de hidroxil, poate furniza oricare ar fi necesar pentru a regla pH-ul unei reacții enzimatice care are loc în prezența sa. Ca rezultat, este un solvent multifuncțional, în cadrul căruia s-ar putea produce milioane de reacții enzimatice diferite cu cerințe de pH diferite.