Innehåll
Om du kunde se en vattenmolekyl (H2O) på nära håll skulle det se ut som ett runt huvud med två öron placerade på 10 och 2 okloklägen. Tänk Mickey Mouse. "Öronen" är de två vätejonerna medan "huvudet är syrejonet. Eftersom vätejonerna har en positiv laddning och syrejonet en negativ, ger detta arrangemang molekylen en nätpolaritet, ungefär som en magnet. Denna funktion av vattenmolekylen ger vatten fyra egenskaper som gör det nödvändigt 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 syre-molekylen. Resultatet är att även om molekylen är elektriskt neutral har den poler, precis som magneter gör. Den negativa sidan av en molekyl dras till den positiva sidan av de runt den. Denna attraktion är känd som vätebindning, och även om den inte är tillräckligt stark för att bryta de kovalenta bindningarna som håller molekylerna ihop, är den tillräckligt stark för att producera anomalt beteende som skiljer vatten från andra vätskor.
Fyra anomala egenskaper
Kockar förlitar sig på vattenets polära natur när de använder en mikrovågsugn. Eftersom molekylerna är som magneter svarar de på högfrekvent strålning genom att vibrera, och energin från dessa vibrationer är det som producerar värmen för att laga maten. Detta är ett exempel på vikten av polariteten hos H2O, men det finns viktigare.
sammanhållning: På grund av den magnetiska attraktionen som vattenmolekyler utövar på varandra, tenderar flytande vatten att "fästa samman." Du kan se detta när två vattenpärlor närmar sig varandra på en plan, slät yta. När de kommer tillräckligt nära, smälter de magiskt in i en enda droppe. Den här egenskapen, kallad sammanhållning, ger vattenyttspänning som insekter med stora fötter utnyttjar för att kunna gå på ytan. Det gör att rötter suger vatten i en kontinuerlig ström och säkerställer att vatten som rinner genom små kapillärer, till exempel vener, inte separeras.
Hög kokpunkt: Kokpunkten för vatten är inte hög jämfört med vissa vätskor, såsom glycerin eller olivolja, men det borde vara lägre än det är. Föreningar som bildas från element i samma grupp som syre i det periodiska systemet, såsom väteselen (H2Se) och vätesulfid (H2S), har kokpunkter som är 40 till 60 Celsius grader under noll. Vattenens höga kokpunkt beror helt på den extra energi som behövs för att bryta vätebindningarna. Utan den magnetiska attraktionen som vattenmolekyler utövar på varandra, skulle vatten förångas vid något liknande -60 ° C, och det skulle inte finnas något flytande vatten och inget liv på jorden.
Isen är mindre tät än vatten: Den extra kohesionen som tillhandahålls genom vätebindning komprimerar vatten i flytande tillstånd. När vatten fryser, skapar elektrostatisk attraktion / avstötning en gitterstruktur som är mer rymlig. Vatten är den enda föreningen som är mindre tät i fast tillstånd, och denna anomali innebär att is flyter. Om det inte gjorde, skulle alla marina ekosystem dö när vädret var kallt nog för att vatten fryser.
Vatten är ett universellt lösningsmedel: På grund av dess 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 lösta ämnen, för överföring av bioelektriska signaler.