Innehåll
- Vatten är sammanhängande och självhäftande.
- Vatten upprätthåller en relativt konstant temperatur.
- Vatten är ett bra lösningsmedel
- Vatten expanderar när det fryser
- Vatten har ett neutralt pH.
Vatten verkar vara den enskilt viktigaste miljöegenskapen som möjliggör existens och underhåll av liv. Det finns organismer som finns utan solljus eller syre, men det har hittills inte hittats några som existerar helt oberoende av vatten. Även hårdiga kaktusar i öken långt når en viss mängd vatten för att överleva. Hemligheten med vattenens användbarhet för livet ligger i dess vätebindningsegenskap, som ger fem egenskaper 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 kallas "vätebindningar". Vätebindningstendensen hos vatten gör att den är klibbig, eftersom vattenmolekyler tenderar att hålla sig ihop (som i en pöl). Detta kallas sammanhållning. På grund av denna egenskap har vatten en hög ytspänning. Detta innebär att det kräver lite extra kraft för att bryta ytan på vattenpölen. Vatten är också självhäftande, vilket betyder att det tenderar att hålla sig till andra molekyler förutom vatten. I synnerhet kommer det att hålla sig till vattenlösliga (hydrofila) ämnen, såsom stärkelse eller cellulosa. Den kommer inte att hålla sig till hydrofoba substanser, till exempel olja.
Vatten upprätthåller en relativt konstant temperatur.
Vatten har hög specifik värme, hög förångningsvärme och en evaporativ kylegenskap som tillsammans får det att tendera att hålla en konstant temperatur. Vattentemperaturer kan förändras, naturligtvis, de förändras bara långsammare än temperaturen i andra ämnen. Var och en av dessa egenskaper beror på vätebindningsegenskapen hos vatten. Brytningen och formningen av bindningarna, som skulle krävas för att ändra vattnets temperatur (temperaturen påverkar molekylrörelsens hastighet) tar en extra mängd energi (eller värme) för att slutföra.
Hög specifik värme innebär att vatten absorberar och behåller värme 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) för att förvandla vatten till en gas (ånga) än många andra ämnen. Avdunstningskylning är ett resultat av vattenmolekylerna som flyr ut i ett gasformigt tillstånd (till ånga) som transporterar värme med sig och därför 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 vätebindningar, 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 dras 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. Vattnet löser emellertid inte upp icke-polära eller hydrofoba molekyler. Hydrofoba molekyler inkluderar oljor och fetter.
Vatten expanderar när det fryser
Det höga antalet vätebindningar som finns i flytande vatten orsakar att vattenmolekylerna ligger längre ifrån varandra än molekylerna kan vara i andra vätskor (bindningarna tar själva utrymme). I flytande vatten bildas, bryts och reformeras konstant bindningarna, så att vattnet kan rinna utan en specifik form. Men när vatten fryser kan bindningarna inte längre brytas, eftersom det inte finns någon värmeenergi att göra det. Därför bildar vattenmolekylerna ett gitter 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) flyter därför över det tätare flytande vattnet.
En isfilm över en vattenmassa fungerar som en isolator. Som ett resultat kommer det flytande vattnet under isen att skyddas från den yttre luften och kommer också att vara mindre benägna att frysa. Detta är ännu en anledning till att vatten kan upprätthålla en jämn temperatur.
Vatten har ett neutralt pH.
Vatten kan dissocieras till väte och hydroxyljoner. pH är ett relativt mått på väte till hydroxyljoner. Eftersom vatten har ett ungefär lika antal väte- och hydroxyljoner är det varken surt eller basiskt, men har ett neutralt pH på 7. Och eftersom det innehåller både väte- och hydroxyljoner kan det ge vad som kan behövas för att reglera pH av en enzymatisk reaktion som inträffar i dess närvaro. Som ett resultat är det ett mångsidigt lösningsmedel, inom vilket miljoner olika enzymatiska reaktioner med olika pH-krav potentiellt kan uppstå.