İçerik
Su molekülü elektriksel olarak nötrdür, ancak oksijen atomundaki hidrojen atomlarının asimetrik düzenlemesi, bir tarafta net bir pozitif yük ve diğer tarafta negatif bir yük verir. Canlı organizmalar için önemli sonuçlar arasında, sular, diğer herhangi bir sıvıdan çok çeşitli maddeleri çözme kabiliyeti ve bunun damlalar oluşturmasına ve küçük kökler, saplar ve kılcal damarlar arasında gezinmesine izin veren güçlü yüzey gerilimidir. Su, Dünya'da bulunan sıcaklıklarda gaz, sıvı ve katı halde bulunan tek maddedir ve su molekülünün polaritesi nedeniyle katı hal, sıvı halinden daha yoğundur. Sonuç olarak, buz yüzer ve bunun gezegenin her yerindeki yaşam için derin etkileri vardır.
Hidrojen bağı
Bir su molekülünün kutupsal doğasını takdir etmenin kolay bir yolu, onu Mickey Mouses kafası olarak görselleştirmektir. Hidrojen atomları, oksijen molekülünün üzerine, kulakların Mickey başının üstüne oturduğu gibi oturmaktadır. Bu çarpık dört yüzlü düzenleme, elektronların atomlar arasında paylaşılma şeklinden kaynaklanmaktadır. Hidrojen atomları, her bir moleküle bir elektrik dipol veya bir mıknatısın özelliklerini veren 104.5 derecelik bir açı oluşturur.
Her su molekülünün pozitif (hidrojen) tarafı, hidrojen bağı olarak adlandırılan bir işlemde çevre moleküllerin negatif (oksijen) tarafına çekilir. Her bir hidrojen bağı sadece bir saniyenin bir kısmı için sürer ve atomlar arasındaki kovalent bağları kıracak kadar güçlü değildir, ancak suya alkol gibi diğer sıvılarla karşılaştırıldığında anormal bir yapı verir. Üç anomali canlı organizmalar için özellikle önemlidir.
Hayatın Solventi
Kutup yapısından dolayı, su, bilim adamlarının bazen evrensel bir çözücü olarak adlandırdığı pek çok maddeyi çözebilir. Organizmalar sudan karbon, azot, fosfor, potasyum, kalsiyum, magnezyum ve kükürt gibi birçok temel besinleri emer. Ayrıca, su, sodyum klorür gibi bir iyonik katıyı çözdüğünde, iyonlar çözelti içinde serbestçe yüzer ve onu bir elektrolit haline getirir. Elektrolitler, nöral sinyalleri iletmek için gereken elektrik sinyallerini ve ayrıca diğer biyofiziksel süreçleri düzenleyen sinyalleri iletir. Su ayrıca organizmaların metabolizma atıklarını elimine ettiği ortamdır.
Beslenmenin Bağlayıcı Gücü
Su moleküllerinin birbirlerinin elektrostatik çekimi, yüzey gerilimi olgusunu yaratır; bu sayede sıvı suyun yüzeyi, üzerinde belirli böceklerin üzerinde yürüyebileceği bir bariyer oluşturur. Yüzey gerilimi suyu damlacıklara çeker ve bir damlacık diğerine yaklaştığında, tek bir damlacık oluşturmak için birbirlerini çekerler.
Bu çekim nedeniyle, su sabit bir akım olarak küçük kılcal damarlara çekilebilir. Bu bitkilerin topraktan nemi kökleri üzerinden çekmelerini sağlar ve yüksek ağaçların gözeneklerinden sap çekerek beslenmelerini sağlar. Su moleküllerinin birbirleri için çekiciliği, akışkanların hayvan gövdelerinde dolaşımda kalmasına yardımcı olur.
Yüzen Buzun Anomalisi
Buz yüzmeseydi, dünya farklı bir yer olurdu ve muhtemelen hayatı destekleyemezdi. Okyanuslar ve göller aşağıdan dondurabilir ve sıcaklık soğuyunca sert bir kütleye dönüşebilir. Bunun yerine, su kütleleri kış aylarında bir buz derisi oluşturur; Suyun yüzeyi, üzerindeki soğuk hava sıcaklığına maruz kaldığında donar, ancak buz, suyun sudan daha az olduğu için suyun geri kalan kısmında kalır. Bu, balıkların ve diğer deniz canlılarının soğuk havalarda hayatta kalmalarını sağlar ve karada yaşayan canlılar için yiyecek sağlar.
Su dışında diğer tüm bileşikler katı halde sıvı halde olduğundan daha koyulaşır. Suların eşsiz davranışı, su molekülünün kutuplarının doğrudan bir sonucudur. Moleküller katı halde yerleştikçe, hidrojen bağı onları aralarında sıvı halde olduklarından daha fazla alan sağlayan bir kafes yapısına zorlar.