Vatten verkar vara det viktigaste miljöfunktionen som möjliggör livets existens och underhåll. Det finns organismer som existerar utan solljus eller syre, men det har ännu inte hittats några som existerar helt oberoende av vatten. Till och med hårda kaktusar längst ut i öknen kräver en viss mängd vatten för att överleva. Hemligheten med vattenets nytta för livet ligger i dess vätebindningsegenskap, som ger fem egenskaper som är viktiga för att skapa en miljö där livet kan existera och frodas.
Vatten är sammanhängande och självhäftande.
Vattenmolekyler är polära. Det vill säga den ena änden av molekylen är mer elektronegativ (negativ laddning) än den andra änden (positiv laddning). Därför lockas de motsatta ändarna av olika vattenmolekyler till varandra som de motsatta ändarna av magneter. De attraktiva krafterna mellan vattenmolekyler är kända som "vätebindningar." Vätebindningen tendensen hos vatten får det att vara "klibbigt" genom att vattenmolekyler tenderar att hålla ihop (som i en pöl). Detta kallas sammanhållning. På grund av denna egenskap har vatten en hög ytspänning. Det innebär att det krävs lite extra kraft för att bryta ytan på vattenpölen. Vatten är också självhäftande, vilket betyder att det tenderar att hålla fast vid andra molekyler förutom vatten. I synnerhet kommer det att hålla fast vid vattenlösliga (hydrofila) ämnen, såsom stärkelse eller cellulosa. Det kommer inte att fästa vid hydrofoba ämnen, såsom olja.
Vatten bibehåller en relativt konstant temperatur.
Vatten har hög specifik värme, hög förångningsvärme och en evaporativ kylegenskap som tillsammans gör att den tenderar att bibehålla en konstant temperatur. Vattentemperaturerna kan naturligtvis förändras, de förändras bara långsammare än temperaturen på andra ämnen. Var och en av dessa egenskaper beror på vätebindningsegenskapen hos vatten. Brott och formning av bindningarna, vilket skulle krävas för att ändra vattentemperaturen (temperaturen påverkar molekylrörelsens hastighet), tar en extra mängd energi (eller värme) till komplett.
Hög specifik värme innebär att vatten absorberar och behåller värmen bättre än många ämnen. Det vill säga det tar mer energi (värme) för att ändra vattentemperaturen. Hög förångningsvärme innebär att det tar mer energi (värme) att göra vatten till en gas (ånga) än många andra ämnen. Förångningskylning är ett resultat av att vattenmolekylerna som flyr ut i gasformigt tillstånd (i ånga) bär värme med sig och därför ut ur vattenpölen. Som ett resultat tenderar vattenpölen att inte öka temperaturen mycket och förbli konstant.
Vatten är ett bra lösningsmedel
Eftersom vatten är polärt och så lätt vätebindar kommer andra polära molekyler lätt att lösas upp i det. Kom ihåg att för polära molekyler finns det en negativ laddning i ena änden av molekylen, som lockas till den positiva laddningen i andra änden av andra molekyler, som en magnet. Denna attraktion bildar vätebindningar. Polära molekyler är också kända som hydrofila (vattenälskande) eller vattenlösliga molekyler. Vatten löser emellertid inte väl icke-polära eller hydrofoba (vattenfruktande) molekyler. Hydrofoba molekyler inkluderar oljor och fetter.
Vatten expanderar när det fryser
Det höga antalet vätebindningar som finns i flytande vatten gör att vattenmolekylerna ligger längre ifrån varandra än molekylerna kan finnas i andra vätskor (bindningarna tar själva utrymmet). I flytande vatten bildas, bryts och reformeras ständigt bindningarna så att vattnet kan flöda utan en specifik form. Men när vattnet fryser kan bindningarna inte längre brytas, eftersom det inte finns någon värmeenergi för att göra det. Därför bildar vattenmolekylerna ett galler som är mer expansivt än vatten i flytande form. Eftersom det frysta vattnet innehåller samma antal molekyler men är mer expansivt är det mindre tätt än flytande vatten. Den mindre täta isen (fast vatten) kommer därför att flyta över det mer täta flytande vattnet.
En isfilm över en vattenmassa fungerar som en isolator. Som ett resultat kommer det flytande vattnet under isen att skyddas från uteluften och är mindre benägna att frysa också. Detta är ännu en anledning till att vatten kan hålla en jämn temperatur.
Vatten har ett neutralt pH.
Vatten [H2O] kan dissocieras till väte [H +] och hydroxyl [OH-] joner. pH är ett relativt mått på väte till hydroxyljoner. Eftersom vatten har ungefär lika många väte- och hydroxyljoner är det varken surt eller basiskt, men har ett neutralt pH på 7. Och eftersom den innehåller både väte- och hydroxyljoner kan den tillhandahålla det som kan behövas för att reglera pH i en enzymatisk reaktion som inträffar i dess närvaro. Som ett resultat är det ett multifunktionellt lösningsmedel, inom vilket miljontals olika enzymatiska reaktioner med olika pH-krav potentiellt kan uppstå.