Περιεχόμενο
- Το νερό είναι συνεκτικό και συγκολλητικό.
- Το νερό διατηρεί μια σχετικά σταθερή θερμοκρασία.
- Το νερό είναι καλός διαλύτης
- Το νερό επεκτείνεται όταν παγώσει
- Το νερό έχει ουδέτερο pH.
Το νερό φαίνεται να είναι το πιο σημαντικό περιβαλλοντικό χαρακτηριστικό που επιτρέπει την ύπαρξη και διατήρηση της ζωής. Υπάρχουν οργανισμοί που υπάρχουν χωρίς ηλιακό φως ή οξυγόνο, αλλά δεν έχουν βρεθεί μέχρι στιγμής που να υπάρχουν εντελώς ανεξάρτητα από το νερό. Ακόμη και οι σκληροί κάκτοι στην άκρη της ερήμου χρειάζονται κάποια ποσότητα νερού για επιβίωση. Το μυστικό των υδάτων της χρησιμότητας στη ζωή έγκειται στο χαρακτηριστικό του δεσμού υδρογόνου, το οποίο παρέχει πέντε ιδιότητες σημαντικές για τη δημιουργία ενός περιβάλλοντος όπου η ζωή μπορεί να υπάρχει και να ευδοκιμεί.
Το νερό είναι συνεκτικό και συγκολλητικό.
Τα μόρια νερού είναι πολικά. Δηλαδή, το ένα άκρο του μορίου είναι πιο ηλεκτροαρνητικό (αρνητικό φορτίο) από το άλλο άκρο (θετικό φορτίο). Επομένως, τα αντίθετα άκρα διαφορετικών μορίων νερού έλκονται μεταξύ τους όπως τα αντίθετα άκρα των μαγνητών. Οι ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων του νερού είναι γνωστές ως "δεσμοί υδρογόνου". Η τάση δεσμού υδρογόνου του νερού την προκαλεί να είναι κολλώδης, καθώς τα μόρια του νερού τείνουν να κολλάνε μαζί (όπως σε μια λακκούβα). Αυτό είναι γνωστό ως συνοχή. Λόγω αυτής της ιδιότητας, το νερό έχει υψηλή επιφανειακή τάση. Αυτό σημαίνει ότι χρειάζεται λίγη επιπλέον δύναμη για να σπάσει η επιφάνεια της λακκούβας. Το νερό είναι επίσης κολλητικό, που σημαίνει ότι τείνει να κολλήσει σε άλλα μόρια εκτός από το νερό. Συγκεκριμένα, θα κολλήσει σε υδατοδιαλυτές (υδρόφιλες) ουσίες, όπως άμυλα ή κυτταρίνη. Δεν θα προσκολληθεί σε υδρόφοβες ουσίες, όπως το πετρέλαιο.
Το νερό διατηρεί μια σχετικά σταθερή θερμοκρασία.
Το νερό έχει υψηλή ειδική θερμότητα, υψηλή θερμότητα εξάτμισης και μια ιδιότητα ψύξης κατά την εξάτμιση που μαζί την προκαλεί να τείνει να διατηρεί μια σταθερή θερμοκρασία. Οι θερμοκρασίες του νερού μπορούν να αλλάξουν, φυσικά, αλλάζουν απλώς αργότερα από τις θερμοκρασίες άλλων ουσιών. Κάθε μία από αυτές τις ιδιότητες οφείλεται στην ιδιότητα δέσμευσης υδρογόνου του νερού. Το σπάσιμο και ο σχηματισμός των δεσμών που απαιτούνται για την αλλαγή της θερμοκρασίας του νερού (η θερμοκρασία επηρεάζει την ταχύτητα της κίνησης του μορίου) απαιτεί επιπλέον ενέργεια (ή θερμότητα) για να ολοκληρωθεί.
Υψηλή ειδική θερμότητα σημαίνει ότι το νερό απορροφά και συγκρατεί θερμότητα καλύτερα από πολλές ουσίες. Δηλαδή, χρειάζεται περισσότερη ενέργεια (θερμότητα) για να αλλάξει η θερμοκρασία του νερού. Υψηλή θερμότητα εξάτμισης σημαίνει ότι χρειάζεται περισσότερη ενέργεια (θερμότητα) για να μετατρέψει το νερό σε αέριο (ατμός) από πολλές άλλες ουσίες. Η ψύξη με εξάτμιση είναι αποτέλεσμα των μορίων του νερού που διαφεύγουν σε αέρια κατάσταση (σε ατμό) που μεταφέρει τη θερμότητα μαζί τους και συνεπώς έξω από την λακκούβα. Ως αποτέλεσμα, η λακκούβα νερού δεν έχει την τάση να μην αυξάνει πολύ τη θερμοκρασία και να παραμένει σταθερή.
Το νερό είναι καλός διαλύτης
Επειδή το νερό είναι πολικό και τόσο εύκολα δεσμοί υδρογόνου, άλλα πολικά μόρια θα διαλύονται εύκολα σε αυτό. Θυμηθείτε ότι για τα πολικά μόρια, υπάρχει ένα αρνητικό φορτίο στο ένα άκρο του μορίου, το οποίο προσελκύεται από το θετικό φορτίο στο άλλο άκρο άλλων μορίων, όπως ένας μαγνήτης. Αυτή η έλξη σχηματίζει δεσμούς υδρογόνου. Τα πολικά μόρια είναι επίσης γνωστά ως υδρόφιλα (που αγαπούν το νερό) ή υδατοδιαλυτά μόρια. Ωστόσο, το νερό δεν διαλύει καλά τα πολικά ή υδρόφοβα μόρια (που φοβούνται τα ύδατα). Τα υδρόφοβα μόρια περιλαμβάνουν έλαια και λίπη.
Το νερό επεκτείνεται όταν παγώσει
Ο υψηλός αριθμός δεσμών υδρογόνου που υπάρχουν μέσα στο υγρό νερό προκαλεί τα μόρια του νερού να απέχουν περισσότερο από τα μόρια που μπορεί να υπάρχουν σε άλλα υγρά (οι δεσμοί απορροφούν τον εαυτό τους). Σε υγρό νερό, οι δεσμοί σχηματίζονται συνεχώς, σπάνονται και αναμορφώνονται, έτσι ώστε το νερό να μπορεί να ρέει χωρίς συγκεκριμένη μορφή. Ωστόσο, όταν το νερό παγώσει, οι δεσμοί δεν μπορούν πλέον να σπάσουν, επειδή δεν υπάρχει ενέργεια θερμότητας για να γίνει αυτό. Επομένως, τα μόρια νερού σχηματίζουν ένα πλέγμα που είναι πιο εκτεταμένο από το νερό σε υγρή μορφή. Επειδή το παγωμένο νερό περιέχει τον ίδιο αριθμό μορίων αλλά είναι πιο εκτεταμένο, είναι λιγότερο πυκνό από το υγρό νερό. Ο λιγότερο πυκνός πάγος (στερεό νερό) θα επιπλέει κατά συνέπεια στο πιο πυκνό υγρό νερό.
Μια ταινία πάγου πάνω από ένα σώμα νερού λειτουργεί ως μονωτήρας. Ως αποτέλεσμα, το υγρό νερό κάτω από τον πάγο θα προστατεύεται από τον εξωτερικό αέρα και θα είναι λιγότερο πιθανό να παγώσει επίσης. Αυτός είναι ένας ακόμη λόγος που το νερό είναι σε θέση να διατηρήσει μια σταθερή θερμοκρασία.
Το νερό έχει ουδέτερο pH.
Το νερό μπορεί να διαχωριστεί σε υδρογόνο και ιόντα υδροξυλίου. Το ρΗ είναι μια σχετική μέτρηση υδρογόνου προς ιόντα υδροξυλίου. Επειδή το νερό έχει περίπου ίσο αριθμό ιόντων υδρογόνου και υδροξυλίου, δεν είναι ούτε όξινο ούτε βασικό, αλλά έχει ουδέτερο ρΗ 7. Και επειδή περιέχει τόσο ιόντα υδρογόνου όσο και υδροξυλίου, μπορεί να παράσχει όποιο μπορεί να χρειαστεί για να ρυθμίσει το ρΗ μιας ενζυματικής αντίδρασης που συμβαίνει στην παρουσία της. Ως αποτέλεσμα, είναι ένας διαλύτης πολλαπλών χρήσεων, μέσα στον οποίο δυνητικά θα μπορούσαν να συμβούν εκατομμύρια διαφορετικές ενζυματικές αντιδράσεις με διαφορετικές απαιτήσεις ρΗ.