Sisältö
- Vesi on johdonmukaista ja tarttuvaa.
- Vesi ylläpitää suhteellisen tasaista lämpötilaa.
- Vesi on hyvä liuotin
- Vesi laajenee, kun se jäätyy
- Veden pH on neutraali.
Vesi näyttää olevan tärkein ympäristöominaisuus, joka mahdollistaa elämän olemassaolon ja ylläpidon. Jotkut organismit esiintyvät ilman auringonvaloa tai happea, mutta toistaiseksi ei ole löydetty sellaisia, joita olisi olemassa täysin vedestä riippumattomasti. Jopa aavikon kaukaiset kaktut vaativat jonkin verran vettä selviytymiseen. Vesien elämälle hyödyllisyyden salaisuus on sen vedyn sitoutumisominaisuudessa, joka antaa viisi ominaisuutta, jotka ovat tärkeitä luotaessa ympäristöä, jossa elämä voi esiintyä ja kukoistaa.
Vesi on johdonmukaista ja tarttuvaa.
Vesimolekyylit ovat polaarisia. Eli molekyylin toinen pää on enemmän elektronegatiivista (negatiivinen varaus) kuin toinen pää (positiivinen varaus). Siksi eri vesimolekyylien vastakkaiset päät vetoavat toisiinsa, kuten magneettien vastakkaiset päät. Vesimolekyylien väliset houkuttelevat voimat tunnetaan nimellä "vety sidokset". Veden vetysitoutumiskyky saa sen tahmeaksi siinä mielessä, että vesimolekyylit tarttuvat toisiinsa (kuten lätäkössä). Tätä kutsutaan koheesioksi. Tämän ominaisuuden takia vedellä on korkea pintajännitys. Tämä tarkoittaa, että vesimäntäpinnan murtuminen vie vähän lisävoimaa. Vesi on myös tarttuvaa, mikä tarkoittaa, että sillä on taipumus tarttua muihin molekyyleihin veden lisäksi. Erityisesti se tarttuu vesiliukoisiin (hydrofiilisiin) aineisiin, kuten tärkkelyksiin tai selluloosaan. Se ei tartu hydrofobisiin aineisiin, kuten öljyyn.
Vesi ylläpitää suhteellisen tasaista lämpötilaa.
Vedessä on korkea ominaislämpö, korkea höyrystymislämpö ja haihtumisjäähdytysominaisuus, jotka yhdessä aiheuttavat sen, että sillä on taipumus pitää vakio lämpötila. Veden lämpötilat voivat muuttua, tietenkin, ne muuttuvat vain hitaammin kuin muiden aineiden lämpötilat. Jokainen näistä ominaisuuksista johtuu veden vedytysominaisuudesta. Sidosten murtuminen ja muodostuminen, joita tarvittaisiin veden lämpötilan muuttamiseksi (lämpötila vaikuttaa molekyylin liikkumisen nopeuteen), vie ylimääräisen määrän energiaa (tai lämpöä) loppuunsaattamiseksi.
Suuri ominaislämpö tarkoittaa, että vesi imee ja pitää lämpöä paremmin kuin monet aineet. Eli veden lämpötilan muuttaminen vie enemmän energiaa (lämpöä). Korkea höyrystymislämpö tarkoittaa, että veden muuttamiseksi kaasuksi (höyryksi) kuluu enemmän energiaa (lämpöä) kuin moniin muihin aineisiin. Haihduttava jäähdytys on seurausta vesimolekyyleistä, jotka pakenevat kaasumaiseen tilaan (höyryksi), joka kuljettaa lämpöä mukanaan, ja siten ulos vesimäntästä. Seurauksena on, että vesimäntä ei yleensä nouse lämpötilassa paljon ja pysyy vakiona.
Vesi on hyvä liuotin
Koska vesi on polaarinen ja sitoutuu niin helposti vedyyn, muut polaariset molekyylit liukenevat siihen helposti. Muista, että polaarimolekyyleillä on negatiivinen varaus molekyylin toisessa päässä, joka houkuttelee muiden molekyylien toisessa päässä olevaan positiiviseen varaukseen, kuten magneetti. Tämä vetovoima muodostaa vety sidoksia. Polaariset molekyylit tunnetaan myös nimellä hydrofiiliset (vettä rakastavat) tai vesiliukoiset molekyylit. Vesi ei kuitenkaan liuosta ei-polaarisia tai hydrofobisia (vettä pelkääviä) molekyylejä hyvin. Hydrofobisiin molekyyleihin kuuluvat öljyt ja rasvat.
Vesi laajenee, kun se jäätyy
Nestemäisessä vedessä esiintyvä suuri joukko vety sidoksia aiheuttaa vesimolekyylien kauempana toisistaan kuin molekyylit voivat olla muissa nesteissä (sidokset vievät itsensä tilaa). Nestemäisessä vedessä sidoksia muodostuu, hajoaa ja uudistuu jatkuvasti, jotta vesi voi virtata ilman erityistä muotoa. Kuitenkin, kun vesi jäätyy, sidoksia ei voi enää hajottaa, koska lämpöenergiaa ei ole niin. Siksi vesimolekyylit muodostavat hilan, joka on laajempi kuin nestemäisessä muodossa oleva vesi. Koska jäädytetty vesi sisältää saman määrän molekyylejä, mutta on laajempi, se on vähemmän tiheä kuin nestemäinen vesi. Sen vuoksi vähemmän tiheä jää (kiinteä vesi) kelluu tiheämmän nestemäisen veden yli.
Jääkalvo vesimuodostuman päällä toimii eristeenä. Seurauksena jää alla oleva nestemäinen vesi on suojattu ulkoilmalta ja jäätymisen todennäköisyys on myös epätodennäköisempi. Tämä on jälleen yksi syy siihen, että vesi pystyy pitämään lämpötilan tasaisena.
Veden pH on neutraali.
Vesi voi dissosioitua vety- ja hydroksyyli-ioneiksi. pH on vedyn suhde hydroksyyli-ioneihin. Koska vedessä on suunnilleen yhtä suuri määrä vety- ja hydroksyyli-ioneja, se ei ole hapan eikä emäksinen, mutta sen neutraali pH on 7. Ja koska se sisältää sekä vety- että hydroksyyli-ioneja, se voi tarjota sen, mitä tarvitaan pH: n säätämiseen. entsymaattisesta reaktiosta, joka tapahtuu sen läsnä ollessa. Seurauksena on, että se on monikäyttöinen liuotin, jonka sisällä voi mahdollisesti tapahtua miljoonia erilaisia entsymaattisia reaktioita, joilla on erilaiset pH-vaatimukset.