Woda ma istotny wpływ na wszystkie systemy biologiczne. To, co czyni wodę tak wyjątkową, to dwie bardzo ważne właściwości.
Woda jest cząsteczką polarną
Cząsteczka wody powstaje, gdy dwa atomy wodoru łączą się kowalencyjnie z atomem tlenu. W wiązaniu kowalencyjnym elektrony są dzielone między atomy. W wodzie podział ten nie jest równy. Atom tlenu przyciąga elektrony silniej niż atom wodoru, co daje wodzie asymetryczny rozkład ładunku. Cząsteczki, które mają końce z częściowymi ładunkami ujemnymi i dodatnimi są znane jako cząsteczki polarne. To właśnie ta polarna właściwość pozwala wodzie oddzielać polarne cząsteczki rozpuszczalników i wyjaśnia, dlaczego woda może rozpuszczać tak wiele substancji.
Woda jest bardzo spójna .
Rejony dodatnie w jednej wodzie będą przyciągać rejony ujemnie naładowane w innych wodach. Kreski pokazują wiązanie wodorowe. W wiązaniu wodorowym atom wodoru jest dzielony przez dwa inne atomy. Donor jest atomem, z którym wodór jest ściślej związany. Akceptor (posiadający częściowy ładunek ujemny) jest atomem, który przyciąga atom wodoru. Kliknij tutaj lub na obrazek po lewej stronie, aby zobaczyć film przedstawiający dwie cząsteczki wody.
Wiązania wodorowe są znacznie słabsze niż wiązania kowalencyjne. Jednakże, gdy duża liczba wiązań wodorowych działa w unisonie, będą one silnie przyczyniać się do efektu. Tak właśnie jest w przypadku wody.
Zobacz: wiązania wodorowe w wodzie i lodzie — Water and Ice hydrogen bonds using Jsmol
Płynna woda ma częściowo uporządkowaną strukturę, w której wiązania wodorowe są stale tworzone i rozpadane.
Zobacz film flash przedstawiający cząsteczki wody w akcji.
Z drugiej strony lód ma sztywną strukturę siatkową.
W wodzie ciekłej każda cząsteczka jest związana wodorem z około 3,4 innymi cząsteczkami wody. W lodzie każda molekuła jest związana wodorem z 4 innymi molekułami.
Porównaj dwie poniższe struktury. Zwróć uwagę na puste przestrzenie w strukturze lodu.
W lodzie Ih, każda woda tworzy cztery wiązania wodorowe z odległościami O—O wynoszącymi 2,76 Angstremów do najbliższego sąsiada tlenu. Kąty O-O-O wynoszą 109 stopni, co jest typowe dla tetraedrycznie skoordynowanej struktury sieciowej. Gęstość lodu Ih wynosi 0,931 gm/kubik cm. Dla porównania gęstość wody wynosi 1,00 gm/cubic cm.
Znanych jest jedenaście różnych form krystalicznego lodu. Forma heksaganolu znana jako lód Ih jest jedyną, która występuje naturalnie. Struktura siatkowa lodu 1h jest pokazana tutaj.
Image
.