1。極性と水素結合:
* 極性: 水分子は極性です。つまり、わずかに正の末端(水素側)とわずかに負の末端(酸素側)があります。この極性は、水素と酸素原子の間の電子の不均等な共有のために発生します。
* 水素結合: ある水分子の正の端は、別の水分子の負の端に引き付けられ、水素結合と呼ばれる強力なタイプの分子間力を生み出します。これらの結合は、多くの水のユニークな特性を担当しています。
2。物理的特性:
* 高沸点: 水素結合は、壊れるために多くのエネルギーを必要とし、水を作ることは分子量のために比較的高い沸点を持っています。これは、液体の水が広範囲の温度に存在するため、地球上の生命にとって重要です。
* 高融点: 同様に、水の高い融点は水素結合に起因しており、広い温度範囲で液体を維持することができます。
* 高比熱: 温度が大幅に上昇する前に、水は多くの熱を吸収できます。これは、分子がより速く移動する前に水素結合を壊す必要があるためです。この特性は、地球上および生物内の温度を調節するのに役立ちます。
* 密度: 液体水は氷よりも密度が高い。これは、氷内の水素結合がよりオープンで密度の低い構造を作成するためです。この珍しい特性により、水生生命は寒い環境で生き残ることができます。
3。化学的特性:
* ユニバーサル溶媒: 水は、極性のため、多くの物質にとって良い溶媒です。これにより、栄養素の輸送と細胞内の化学反応の発生が可能になります。
* 反応性: 水は、反応物と製品の両方として化学反応に関与することができます。たとえば、二酸化炭素と反応して炭酸酸を形成することができます。
要約:
水における水素の役割は、その例外的な特性の中心です。強力な水素結合を形成し、極性を生み出し、その物理的および化学的特性に影響を与える能力により、水は生命にとって重要でユニークな物質が重要になります。