Вода має багато дивовижних властивостей, що відрізняють її від інших речовин. Саме завдяки цим унікальним властивостям води життя, як ми її знаємо, може існувати на Землі.
Приблизно 70% маси нашого тіла складається з води. Незважаючи на те, що молекула води може здатися відносно простий і легкої, її функції складні і багатогранні. У інших речовин таких властивостей не спостерігається.
Молекула води, відома як формула H2O, складається з одного атома кисню і двох атомів водню, кожен з яких прив'язаний до кисню. В результаті електромагнітної сили між молекулами, виходить молекула найбільш збалансованої та стабільної форми: трикутник. В його основі знаходяться два атома водню, а на вершині атом кисню. Що цікаво в цій структурі і що впливає на властивості молекули - це неправомірно розташований електричний заряд. Вершина трикутника, де розташований атом кисню, заряджена негативно, тобто там знаходиться більше електронів. Підстава трикутника, де знаходяться два атома водню, заряджена позитивно. Таким чином, виходить молекула, що має різний електричний заряд на кінцях. Така будова дозволяє цій молекулі вступати в реакцію з електричними полями навколо нього.
Крім хімічних сполук, існують ще зв'язку в межах однієї молекули в твердому і рідкому стані. Через характерною дипольної структури, в якій розподіл електричного заряду не є рівномірним, молекули води, як правило, з'єднуються один з одним, коли атом кисню (з негативним зарядом) прив'язується атому водню (з позитивним зарядом).
У рідкому стані води, тимчасові інтервали водневих з'єднань значно коротше, ніж ми звикли оперувати. Вони займають трильйонну частку секунди.
З нашої точки зору, молекули утворюють і розривають зв'язки з фантастичною швидкістю. Але, ймовірно, з точки зору цих крихітних часток, це нормальні інтервали. Виявляється, що навіть час життя молекули дуже коротко. Атоми водню переходять від молекули до молекули, так що середня тривалість життя молекули води вимірюється в мілісекундах.
Хоча ця трикутна молекула виглядає простий і невинної, але водневі зв'язку створюють складні, надзвичайні властивості. Цікаво спостерігати, як ці властивості води вписуються в наше довкілля. І, зовсім неясно, чи змогла б життя, яку ми знаємо, виживати і навіть процвітати.
Однією з несподіваних особливостей води є її температура кипіння і температура плавлення. На думку дослідників, з урахуванням маси молекули, температура плавлення води повинна бути близько мінус 100 градусів, а температура кипіння - мінус 50 градусів за Цельсієм, що набагато нижче, ніж нам відомо. Це незвичайне явище пояснюється безліччю водневих зв'язків, які характеризують молекулу води, і згуртовують їх одне до одного. Завдяки цьому поверхня Земної кулі на 70 відсотків покрита світовим океаном. Якщо ж розглядати дане питання з точки зору існування життя на Землі, то могла б існувати життя, якби вода закипала б уже при температурі мінус 50 градусів?
Коли вода кристалізується в лід, водневі зв'язки також стабілізуються, і, таким чином, рух між молекулами припиняється, і відстані між ними зберігаються. У цьому випадку, коли воднева зв'язок незмінна, молекули води схоплюються відстань між ними відносно велике, і, утворюється кристал з низькою щільністю, в порівнянні з водою в рідкому стані. Так виявляється додаткове незвичайну властивість води - в рідкому стані вона більш щільна і важка, отже, лід легше води і плаває на її поверхні в протилежність до інших речовин, які в твердому, стані важче, ніж в рідкому. Тільки уявіть собі, як би виглядав наш світ, якби лід опустився на дно моря ...
І ще невеличка деталь: крихітний розмір молекули води і її полярність, допомагають їй служити чудовим розчинником - ще одна особливість, яка є основою для підтримки відомої нам ефективної форми життя.
В останні роки в різних лабораторіях по всьому світу оголюються, що викликають ще більшу цікавість, інтригуючі особливості води, що демонструють, наскільки вона знаходиться під впливом навколишнього середовища і, ймовірно, в свою чергу, також впливає на неї. На цей раз ми зосередилися лише на частині незвичайних особливостей води, які дозволяють життя на нашій планеті бути такою, яка вона є, і забезпечувати необхідні умови для нашого фізичного існування.
В наступній частині статті, ми запропонуємо вам огляд досліджень, що демонструють яким чином наші думки впливають на воду.
Версія на івриті