Sisältö
Vesimolekyyli on sähköisesti neutraali, mutta vetyatomien epäsymmetrinen järjestely happiatomissa antaa sille toisella puolella positiivisen nettovarauksen ja toisella negatiivisen varauksen. Tärkeitä seurauksia eläville organismeille ovat veden kyky liuottaa erilaisia aineita, enemmän kuin mikään muu neste, ja sen voimakas pintajännitys, joka antaa sille muodostaa tippoja ja kulkea pienten juurten, varren ja kapillaarien läpi. Vesi on ainoa aine, jota esiintyy kaasuna, nestemäisenä ja kiinteänä aineena maan lämpötiloissa, ja vesimolekyylin napaisuuden vuoksi kiinteä tila on vähemmän tiheä kuin nestemäinen tila. Seurauksena jää kelluu, ja tällä on syvällinen vaikutus elämään kaikkialla planeetalla.
Vety sitoutuminen
Helppo tapa arvioida vesimolekyylin napaisuus on visualisoida se Mikki Hiirien pääna. Vetyatomit istuvat happimolekyylin huipulla samalla tavalla kuin korvat istuvat Mickeysin päällä. Tämä vääristynyt tetraedrijärjestely syntyy, koska elektronit jakautuvat atomien kesken. Vetyatomit muodostavat 104,5-asteen kulman, joka antaa jokaiselle molekyylille sähköisen dipolin tai magneetin ominaisuudet.
Kunkin vesimolekyylin positiivinen (vety) puoli houkuttelee ympäröivien molekyylien negatiivista (happea) puolta prosessissa, jota kutsutaan vety-sidonnaisuudeksi. Jokainen vety sidos kestää vain murto-osan sekunnista ja ei ole läheskään riittävän vahvaa atomien välisten kovalenttisten sidosten katkaisemiseksi, mutta se antaa vedelle poikkeavan luonteen verrattuna muihin nesteisiin, kuten alkoholiin. Kolme poikkeavuutta ovat erityisen tärkeitä eläville organismeille.
Elämän liuotin
Polaarisen luonteensa vuoksi vesi pystyy liuottamaan niin monia aineita, että tutkijat kutsuvat sitä joskus universaaliksi liuottimeksi. Organismit imevät vedestä monia välttämättömiä ravintoaineita, kuten hiiltä, typpeä, fosforia, kaliumia, kalsiumia, magnesiumia ja rikkiä. Lisäksi, kun vesi liuottaa ionista kiinteää ainetta, kuten natriumkloridia, ionit kelluvat vapaasti liuoksessa ja muuttavat sen elektrolyytiksi. Elektrolyytit johtavat hermosignaalien lähettämiseen tarvittavia sähköisiä signaaleja samoin kuin muita biofysikaalisia prosesseja sääteleviä signaaleja. Vesi on myös väliaine, jonka kautta organismit poistavat aineenvaihdunnan jätetuotteet.
Ravitsemuksen sitova voima
Vesimolekyylien sähköstaattinen vetovoima toisiinsa luo pintajännityksen ilmiön, jolloin nestemäisen veden pinta muodostaa esteen, jolla tietyt hyönteiset voivat todella kävellä. Pintajännitys saa vesipallosta pisaroiksi, ja kun yksi pisara lähestyy toista, ne houkuttelevat toisiaan muodostaen yhden pisaran.
Tämän vetovoiman takia vesi voi joutua pieniin kapillaareihin tasaisena virtauksena. Tämä antaa kasveille mahdollisuuden vetää kosteutta maaperästä juurtensa kautta ja antaa korkeiden puiden saada ravintoa vetämällä mehua huokosiensa kautta. Vesimolekyylien vetovoima toisiinsa auttaa myös pitämään nesteet kiertämässä eläinten kehon läpi.
Kelluvan jään poikkeavuus
Jos jää ei kelluisi, maailma olisi eri paikka ja todennäköisesti ei pystyisi tukemaan elämää. Valtameret ja järvet voivat jäätyä alhaalta ylöspäin ja voivat muuttua kiinteäksi massaksi aina lämpötilan kääntyessä kylmäksi. Sen sijaan vesimuodostumat muodostavat talven aikana jäänkuoren; veden pinta jäätyy, kun se altistetaan kylmemmille ilman lämpötiloille sen yläpuolella, mutta jää pysyy muun veden päällä, koska jää on vähemmän tiheää kuin vesi. Tämä antaa kaloille ja muille merieläimille selviytyä kylmällä säällä ja tarjoaa ruokaa maassa asuville olentoille.
Lukuun ottamatta vettä, jokaisesta muusta yhdisteestä tulee kiinteässä tilassa tiheämpi kuin nestemäisessä tilassa. Vesien ainutlaatuinen käyttäytyminen on suora seuraus vesimolekyylin napaisuudesta. Kun molekyylit asettuvat kiinteään tilaan, vety-sidos pakottaa ne hilarakenteeseen, joka tarjoaa niiden välille enemmän tilaa kuin nesteessä.