Vand har vigtige virkninger på alle biologiske systemer. Det, der gør vand så unikt, er to meget vigtige egenskaber.
Vand er et polært molekyle
Et vandmolekyle dannes, når to hydrogenatomer bindes kovalent med et oxygenatom. I en kovalent binding deles elektroner mellem atomerne. I vand er delingen ikke lige stor. Oxygenatomet tiltrækker elektronerne stærkere end hydrogenatomet, hvilket giver vand en asymmetrisk fordeling af ladningen. Molekyler, der har ender med delvis negative og positive ladninger, kaldes polære molekyler. Det er denne polære egenskab, der gør det muligt for vand at adskille polære opløste molekyler, og som forklarer, hvorfor vand kan opløse så mange stoffer.
Vand er meget kohæsivt .
De positive områder i ét vand vil tiltrække de negativt ladede områder i andet vand. Stregerne viser brintbindingen. I en brintbinding deles et brintatom med to andre atomer. Donoren er det atom, som hydrogenet er tættere knyttet til. Acceptoren (som har en delvis negativ ladning) er det atom, som tiltrækker hydrogenatomet. Klik her eller på billedet til venstre for at se en film af to vandmolekyler.
Hydrogenbindinger er meget svagere end kovalente bindinger. Men når et stort antal hydrogenbindinger virker i fællesskab, vil de have en stærkt medvirkende effekt. Dette er tilfældet i vand.
Se: Hydrogenbindinger i vand og is — Vand og is hydrogenbindinger ved hjælp af Jsmol
Væskevand har en delvist ordnet struktur, hvor hydrogenbindinger hele tiden dannes og opløses.
Se en flash-film af vandmolekyler i aktion.
På den anden side har is en stiv gitterstruktur.
I flydende vand er hvert molekyle hydrogenbundet til ca. 3,4 andre vandmolekyler. I is er hvert enkelt molekyle hydrogenbundet til 4 andre molekyler.
Sammenlign de to strukturer nedenfor. Læg mærke til de tomme rum i isstrukturen.
I is Ih danner hvert vand fire hydrogenbindinger med O–O-afstande på 2,76 Angström til den nærmeste oxygennabo. O-O-O-O-vinklerne er 109 grader, hvilket er typisk for en tetraedrisk koordineret gitterstruktur. Densiteten af is Ih er 0,931 gm/kubikcentimeter. Dette kan sammenlignes med en densitet på 1,00 gm/kubikc cm. for vand.
Der er elleve forskellige former for krystallinsk is, som man kender. Den hexaganolform, der er kendt som is Ih, er den eneste, der findes naturligt. Gitterstrukturen af is 1h er vist her.
Billede