Obsah
- Voda je kohézna a lepiaca.
- Voda udržuje relatívne konštantnú teplotu.
- Voda je dobré rozpúšťadlo
- Voda zamrzne, keď zamrzne
- Voda má neutrálne pH.
Voda sa javí ako jeden z najdôležitejších environmentálnych znakov, ktorý umožňuje existenciu a udržiavanie života. Existujú organizmy, ktoré existujú bez slnečného žiarenia alebo kyslíka, ale doteraz sa nenašli žiadne, ktoré by existovali úplne nezávisle na vode. Dokonca aj otužilé kaktusy v ďalekých oblastiach púšte vyžadujú pre prežitie určité množstvo vody. Tajomstvo užitočnosti vôd pre život spočíva v jeho vodíkovej väzbe, ktorá poskytuje päť vlastností dôležitých pre vytvorenie prostredia, v ktorom život môže existovať a prosperovať.
Voda je kohézna a lepiaca.
Molekuly vody sú polárne. To znamená, že jeden koniec molekuly je elektronegatívnejší (negatívny náboj) ako druhý koniec (pozitívny náboj). Preto sú opačné konce rôznych molekúl vody navzájom priťahované ako opačné konce magnetov. Atraktívne sily medzi molekulami vody sú známe ako „vodíkové väzby“. Tendencia vodíkovej väzby vody spôsobuje, že je lepkavá, pretože molekuly vody majú tendenciu zlepovať sa (ako v kaluži). Toto je známe ako súdržnosť. Z dôvodu tejto vlastnosti má voda vysoké povrchové napätie. To znamená, že je potrebné trochu viac sily, aby sa zlomil povrch kaluže na vodu. Voda je tiež lepivá, čo znamená, že má tendenciu lepiť sa na iné molekuly okrem vody. Najmä sa bude držať vo vode rozpustných (hydrofilných) látok, ako sú škroby alebo celulóza. Nebude priľnúť k hydrofóbnym látkam, ako je napríklad olej.
Voda udržuje relatívne konštantnú teplotu.
Voda má vysoké špecifické teplo, vysoké vyparovacie teplo a vlastnosti odparovania, ktoré spolu spôsobujú tendenciu udržiavať konštantnú teplotu. Teplota vody sa môže samozrejme meniť, len sa mení pomalšie ako teplota iných látok. Každá z týchto vlastností je spôsobená vodíkovou väzbou vody. Rozpad a formovanie väzieb, ktoré by boli potrebné na zmenu teploty vody (teplota ovplyvňuje rýchlosť pohybu molekúl), vyžaduje ďalšie množstvo energie (alebo tepla) na dokončenie.
Vysoko špecifické teplo znamená, že voda absorbuje a udržuje teplo lepšie ako mnoho látok. To znamená, že zmena teploty vody vyžaduje viac energie (teplo). Vysoké teplo odparovania znamená, že premena vody na plyn (pary) vyžaduje viac energie (teplo) ako mnoho iných látok. Odparovacie chladenie je výsledkom molekúl vody, ktoré unikajú do plynného stavu (do pary), ktoré so sebou prenášajú teplo, a teda z kaluže vody. Výsledkom bude, že kaluže bude mať tendenciu príliš nezvyšovať teplotu a zostane konštantná.
Voda je dobré rozpúšťadlo
Pretože voda je polárna a tak ľahko vodíková väzba, ostatné polárne molekuly sa v nej ľahko rozpustia. Pamätajte, že pre polárne molekuly existuje záporný náboj na jednom konci molekuly, ktorý je priťahovaný k pozitívnemu náboju na druhom konci iných molekúl, napríklad magnetu. Táto atrakcia vytvára vodíkové väzby. Polárne molekuly sú známe aj ako hydrofilné (vo vode milujúce) alebo vo vode rozpustné molekuly. Voda však dobre nerozpúšťa nepolárne alebo hydrofóbne molekuly (voda sa obáva). Hydrofóbne molekuly zahŕňajú oleje a tuky.
Voda zamrzne, keď zamrzne
Vysoký počet vodíkových väzieb, ktoré existujú v kvapalnej vode, spôsobuje, že molekuly vody sú od seba vzdialené, ako molekuly môžu byť v iných kvapalinách (väzby samy zaberajú priestor samy). V tekutej vode sa spoje neustále tvoria, lámajú a reformujú, takže voda môže prúdiť bez špecifickej formy. Keď však voda zamrzne, väzby sa už nemôžu prerušiť, pretože na to nie je žiadna tepelná energia. Molekuly vody preto tvoria mriežku, ktorá je expanzívnejšia ako voda v tekutej forme. Pretože zamrznutá voda obsahuje rovnaký počet molekúl, ale je expanzívnejšia, je menej hustá ako tekutá voda. Menej hustý ľad (tuhá voda) bude preto plávať cez hustejšiu tekutú vodu.
Ľadový film na vodnej hladine pôsobí ako izolátor. V dôsledku toho bude tekutá voda pod ľadom chránená pred vonkajším vzduchom a bude tiež menej pravdepodobné, že zamrzne. To je ďalší dôvod, prečo je voda schopná udržiavať stálu teplotu.
Voda má neutrálne pH.
Voda sa môže disociovať na vodíkové a hydroxylové ióny. pH je relatívna miera vodíka k hydroxylovým iónom. Pretože voda má približne rovnaký počet vodíkových a hydroxylových iónov, nie je ani kyslá, ani zásaditá, ale má neutrálne pH 7. A pretože obsahuje vodíkové aj hydroxylové ióny, môže poskytnúť to, čo bude potrebné na reguláciu pH. enzymatickej reakcie, ktorá sa vyskytuje v jej prítomnosti. Výsledkom je viacúčelové rozpúšťadlo, v rámci ktorého by sa potenciálne mohli vyskytnúť milióny rôznych enzymatických reakcií s rôznymi požiadavkami na pH.