Om du kunde se en vattenmolekyl (H2O) på nära håll skulle det se ut som ett runt huvud med två öron placerade klockan 10 och 2. Tänk Mickey Mouse. "Öronen" är de två vätejonerna medan "huvudet" är syrejonen. Eftersom vätejonerna har en positiv laddning och syrejonen en negativ, ger detta arrangemang molekylen en nettopolaritet, ungefär som en magnet. Denna egenskap hos vattenmolekylen ger vatten fyra egenskaper som gör det oumbärligt för livet. Det har sammanhållning och en relativt hög kokpunkt, det är mindre tätt i fast tillstånd än flytande tillstånd och det är ett exceptionellt bra lösningsmedel.
Magnetisk attraktion
Vattenmolekylens struktur är en förvrängd tetraeder. Vätejonerna bildar en vinkel på 104,5 grader med syremolekylen. Resultatet är att medan molekylen är elektriskt neutral, har den poler, precis som magneter gör. Den negativa sidan av en molekyl lockas av den positiva sidan av dem runt den. Denna attraktion är känd som vätebindning, och även om den inte är tillräckligt stark för att bryta kovalenta bindningar Molekylerna tillsammans är tillräckligt starka för att producera avvikande beteende som skiljer vatten från andra vätskor.
Fyra avvikande egenskaper
Kockar är beroende av vattnets polära natur när de använder en mikrovågsugn. Eftersom molekylerna är som magneter svarar de på högfrekvent strålning genom att vibrera, och energin i dessa vibrationer är det som producerar värmen för att laga maten. Detta är ett exempel på vikten av polariteten hos H.2O, men det finns viktigare.
Sammanhållning: På grund av den magnetiska attraktionen som vattenmolekyler utövar på varandra tenderar flytande vatten att "hålla ihop". Du kan se detta när två vattenpärlor närmar sig varandra på en plan, slät yta. När de kommer tillräckligt nära smälter de magiskt samman till en enda droppe. Den här egenskapen, kallad sammanhållning, ger vattenspänning som insekter med stora fötter utnyttjar för att kunna gå på ytan. Det gör att rötterna suger vatten i en kontinuerlig ström och säkerställer att vatten som flyter genom små kapillärer, såsom vener, inte separeras.
Hög kokpunkt: Kokpunkten för vatten är inte hög jämfört med vissa vätskor, såsom glycerin eller olivolja, men det bör vara lägre än det är. Föreningar bildade av element i samma grupp som syre i det periodiska systemet, såsom väteselen (H2Se) och vätesulfid (H2S), har kokpunkter som är 40 till 60 Celsius minusgrader. Vattnets höga kokpunkt beror helt på den extra energi som behövs för att bryta vätebindningarna. Utan den magnetiska attraktion som vattenmolekyler utövar på varandra skulle vatten förångas vid något som -60 ° C och det skulle inte finnas något flytande vatten och inget liv på jorden.
Is är mindre tät än vatten: Den extra sammanhållningen som tillhandahålls av vätebindning komprimerar vatten i flytande tillstånd. När vatten fryser skapar elektrostatisk dragning / avstötning en gallerstruktur som är mer rymlig. Vatten är den enda föreningen som är mindre tät i fast tillstånd, och denna anomali betyder att is flyter. Om det inte gjorde det skulle varje marint ekosystem dö när vädret var tillräckligt kallt för att vatten skulle frysa.
Vatten är ett universellt lösningsmedel: På grund av sin starka vätebindning löser vatten upp fler ämnen än någon annan vätska. Detta är viktigt för levande varelser som får näring från näringsämnen upplösta i vatten. De flesta levande varelser förlitar sig också på elektrolyter, som är vattenlösningar som innehåller joniska lösningar, för överföring av bioelektriska signaler.