Περιεχόμενο
Αν μπορούσατε να δείτε ένα μόριο νερού (H2O), θα φαινόταν κάπως σαν μια στρογγυλή κεφαλή με δύο αυτιά τοποθετημένα στις θέσεις των 10 και των 2 ωρών. Σκεφτείτε τον Mickey Mouse. Τα "αυτιά" είναι τα δύο ιόντα υδρογόνου ενώ το "κεφάλι είναι το ιόν οξυγόνου" Επειδή τα ιόντα υδρογόνου φέρουν ένα θετικό φορτίο και το ιόν οξυγόνου αρνητικό, η διάταξη αυτή δίνει στο μόριο καθαρή πολικότητα, σαν μαγνήτη. του μορίου του νερού δίνει στο νερό τέσσερις ιδιότητες που το καθιστούν απαραίτητο για τη ζωή: έχει συνοχή και συγκριτικά υψηλό σημείο βρασμού, είναι λιγότερο πυκνό στη στερεά κατάσταση από την υγρή κατάσταση και είναι εξαιρετικά καλός διαλύτης.
Μαγνητική έλξη
Η δομή του μορίου του νερού είναι ένα τετραέδριο που έχει παραμορφωθεί. Τα ιόντα υδρογόνου σχηματίζουν γωνία 104,5 μοιρών με το μόριο οξυγόνου. Το αποτέλεσμα είναι ότι, ενώ το μόριο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, έχει πόλους, όπως και οι μαγνήτες. Η αρνητική πλευρά ενός μορίου προσελκύεται από τη θετική πλευρά των γύρω από αυτό. Αυτή η έλξη είναι γνωστή ως δεσμός υδρογόνου και ενώ δεν είναι αρκετά ισχυρή για να σπάσει τους ομοιοπολικούς δεσμούς που συγκρατούν τα μόρια μαζί, είναι αρκετά ισχυρός για να παράγει ανώμαλη συμπεριφορά που διακρίνει το νερό από άλλα υγρά.
Τέσσερις ανώμαλες ιδιότητες
Οι μάγειρες βασίζονται στην πολική φύση του νερού όταν χρησιμοποιούν φούρνο μικροκυμάτων. Επειδή τα μόρια είναι σαν τους μαγνήτες, ανταποκρίνονται στην ακτινοβολία υψηλής συχνότητας με δόνηση και η ενέργεια αυτών των δονήσεων είναι αυτό που παράγει τη θερμότητα για να μαγειρεύει το φαγητό. Αυτό είναι ένα παράδειγμα της σημασίας της πολικότητας του Η2O, αλλά υπάρχουν πιο σημαντικά.
Συνοχή: Λόγω των μαγνητικών μορίων προσέλκυσης νερού που ασκούν το ένα το άλλο, το υγρό νερό τείνει να "κολλήσει μαζί". Μπορείτε να το δείτε όταν δύο χάντρες νερού προσεγγίζουν ο ένας τον άλλον σε μια επίπεδη, λεία επιφάνεια. Όταν πλησιάσουν αρκετά, συγχωνεύονται μαγικά σε ένα μόνο σταγονίδιο. Αυτή η ιδιότητα, που ονομάζεται συνοχή, δίνει επιφανειακή τάση στο νερό που τα έντομα με μεγάλα πόδια εκμεταλλεύονται για να μπορέσουν να περπατήσουν στην επιφάνεια. Επιτρέπει στις ρίζες να αναρροφούν το νερό σε συνεχές ρεύμα και να εξασφαλίζουν ότι το νερό που ρέει μέσα από μικροσκοπικά τριχοειδή αγγεία, όπως οι φλέβες, δεν διαχωρίζεται.
Υψηλό σημείο βρασμού: Το σημείο βρασμού του νερού δεν είναι υψηλό σε σύγκριση με κάποια υγρά, όπως η γλυκερίνη ή το ελαιόλαδο, αλλά θα πρέπει να είναι χαμηλότερο από αυτό. Ενώσεις που σχηματίζονται από στοιχεία στην ίδια ομάδα όπως το οξυγόνο στον περιοδικό πίνακα, όπως σελήνιο υδρογόνου (Η2Se) και υδρόθειο (Η2S), έχουν σημεία βρασμού που είναι 40 έως 60 βαθμούς Κελσίου κάτω από το μηδέν. Το νερό με υψηλό σημείο βρασμού οφείλεται εξ ολοκλήρου στην επιπλέον ενέργεια που απαιτείται για να σπάσει τους δεσμούς υδρογόνου. Χωρίς τη μαγνητική έλξη που τα μόρια του νερού ασκούν το ένα στο άλλο, το νερό θα εξατμίζεται σε κάτι σαν τους -60 ° C, και δεν θα υπάρχει υγρό νερό και καμία ζωή στη Γη.
Ο πάγος είναι λιγότερο πυκνός από το νερό: Η πρόσθετη συνοχή που παρέχεται από τη δέσμευση υδρογόνου συμπιέζει το νερό μαζί σε υγρή κατάσταση. Όταν το νερό παγώνει, η ηλεκτροστατική έλξη / απόδραση δημιουργεί μια δομή πλέγματος που είναι πιο ευρύχωρη. Το νερό είναι η μόνη ένωση που είναι λιγότερο πυκνή στη στερεά κατάσταση, και αυτή η ανωμαλία σημαίνει ότι ο πάγος επιπλέει. Εάν όχι, κάθε θαλάσσιο οικοσύστημα θα πέθαινε όποτε ο καιρός ήταν αρκετά κρύος για να παγώσει το νερό.
Το νερό είναι ένας καθολικός διαλύτης: Λόγω της ισχυρής δέσμευσης υδρογόνου, το νερό διαλύει περισσότερες ουσίες από οποιοδήποτε άλλο υγρό. Αυτό είναι σημαντικό για τα ζωντανά όντα που παράγουν τροφή από τα θρεπτικά συστατικά που διαλύονται στο νερό. Τα περισσότερα ζωντανά όντα βασίζονται επίσης σε ηλεκτρολύτες, οι οποίοι είναι διαλύματα νερού που περιέχουν ιοντικές διαλυμένες ουσίες, για τη μετάδοση βιοηλεκτρικών σημάτων.