Obsah
Molekula vody je elektricky neutrálna, ale asymetrické usporiadanie atómov vodíka na atóme kyslíka jej dáva čistý kladný náboj na jednej strane a záporný náboj na druhej strane. Medzi dôležité dôsledky pre živé organizmy patrí schopnosť vody rozpúšťať rôzne látky, viac ako ktorákoľvek iná tekutina, a jej silné povrchové napätie, ktoré jej umožňuje vytvárať kvapky a prechádzať malými koreňmi, stonkami a kapilárami. Voda je jedinou látkou, ktorá existuje ako plyn, kvapalina a tuhá látka pri teplotách nachádzajúcich sa na Zemi, a z dôvodu polarity molekuly vody je tuhá látka menej hustá ako kvapalná fáza. Výsledkom je, že sa vznáša ľad a to má hlboký vplyv na život všade na planéte.
Vodíkové lepenie
Ľahký spôsob, ako oceniť polárnu povahu molekuly vody, je predstaviť si ju ako hlavu Mickey Mouses. Atómy vodíka sú umiestnené na vrchole molekuly kyslíka rovnakým spôsobom, aký majú uši na Mickeysovej hlave. Toto zdeformované tetraedrické usporiadanie nastáva kvôli spôsobu, akým sú elektróny zdieľané medzi atómami. Atómy vodíka tvoria uhol 104,5 stupňa, čo dáva každej molekule charakteristiky elektrického dipólu alebo magnetu.
Pozitívna (vodíková) strana každej molekuly vody je priťahovaná na negatívnu (kyslíkovú) stranu okolitých molekúl v procese nazývanom vodíková väzba. Každá vodíková väzba trvá iba zlomok sekundy a nie je dosť silná na to, aby prerušila kovalentné väzby medzi atómami, ale dáva vode anomálnu povahu v porovnaní s inými tekutinami, napríklad alkoholom. Pre živé organizmy sú obzvlášť dôležité tri anomálie.
Rozpúšťadlo života
Vďaka svojej polárnej povahe je voda schopná rozpustiť toľko látok, ktoré vedci niekedy nazývajú univerzálnym rozpúšťadlom. Organizmy absorbujú z vody mnoho základných živín vrátane uhlíka, dusíka, fosforu, draslíka, vápnika, horčíka a síry. Okrem toho, keď voda rozpúšťa iónovú tuhú látku, napríklad chlorid sodný, ióny voľne plávajú v roztoku a premieňajú ju na elektrolyt. Elektrolyty vedú elektrické signály potrebné na prenos nervových signálov, ako aj tie, ktoré regulujú ďalšie biofyzikálne procesy. Voda je tiež médiom, prostredníctvom ktorého organizmy vylučujú odpadové produkty metabolizmu.
Záväzná sila výživy
Elektrostatická príťažlivosť molekúl vody k sebe vytvára jav povrchového napätia, pričom povrch tekutej vody tvorí bariéru, po ktorej môže skutočne prechádzať určitý hmyz. Povrchové napätie spôsobuje, že sa kvapky vody zvlňujú na kvapôčky, a keď sa jedna kvapka priblíži k druhej, priťahujú jeden druhého a vytvoria jednu kvapku.
Vďaka tejto príťažlivosti sa voda môže vtiahnuť do malých kapilár ako stály prúd. To umožňuje rastlinám čerpať vlhkosť z pôdy cez ich korene a umožňuje to vysokým stromom, aby sa živili vyťahovaním šťavy cez póry. Atrakcia molekúl vody pre seba tiež pomáha udržiavať cirkuláciu tekutín v telách zvierat.
Anomálie plávajúceho ľadu
Keby ľad neplaval, svet by bol iným miestom a pravdepodobne by nebol schopný podporovať život. Oceány a jazerá mohli zamrznúť zdola nahor a kedykoľvek sa teplota ochladila, mohla sa zmeniť na pevnú hmotu. Namiesto toho vodné útvary vytvárajú počas zimy kožu ľadu; keď je voda vystavená nižším teplotám, voda zamrzne, ale ľad zostáva na vrchu zvyšku vody, pretože ľad je menej hustý ako voda. To umožňuje, aby ryby a iné morské tvory prežili v chladnom počasí a poskytli jedlo pre zvieratá žijúce na zemi.
S výnimkou vody sa každá ďalšia zlúčenina v pevnom stave zahusťuje ako v kvapalnom stave. Unikátne správanie vôd je priamym dôsledkom polarity molekuly vody. Keď sa molekuly usadia v pevnom stave, vodíková väzba ich donúti vytvoriť štruktúru mriežky, ktorá medzi nimi poskytuje viac priestoru, ako mali v tekutom stave.