1。極性と水素結合:
* 構造: 水分子は、酸素原子の2つの孤立した電子のペアのために曲がった形をしています。これにより、分子の片側がわずかに陰性(酸素)になり、もう一方の側がわずかに正(水素)になります。
* 水素結合: この極性は、水分子間の強い水素結合につながります。 これらの結合は共有結合よりも弱いが、依然として大幅に強く、水のユニークな特性に寄与している。
2。生命のための不可欠な特性:
* ユニバーサル溶媒: 水の極性により、塩、糖、その他の極性分子など、広範囲の物質を溶解できます。この能力は、栄養素の輸送や廃棄物の除去など、生物学的プロセスにとって重要です。
* 熱容量: 温度が大幅に変化する前に、水は多くの熱エネルギーを吸収できます。これは、生物の体温を調節し、地球の気候を安定させます。
* 蒸発の高熱: 水を液体からガスに変えるには、多くのエネルギーが必要です。これにより、生物は発汗や蒸発により冷めることができ、体温の調節に役立ちます。
* 凝集と接着: 水分子は互いに強く引き付けられ、他の表面(接着)にも強く引き付けられます。これにより、水は植物を通って移動し(蒸散)、細胞の形状を維持するのに役立ちます。
* 密度異常: 水は、その固体形態(氷)よりも液体の形で密度が高いです。これにより、氷が浮くことができます。これにより、冬には水生生物が隔離され、大量の水域が固体を凍らせるのを防ぎます。
3。化学反応:
* 代謝プロセス: 水は、光合成、呼吸、消化など、多くの重要な化学反応における反応物または生成物です。
* 輸送: 水は、生物内の栄養素と廃棄物の主要な輸送媒体です。
要約:
分子内の共有結合と結果として生じる水素結合に起因する水分子の極性は、生命に不可欠な特性を与えます。これらの特性により、物質の溶解、温度調節、輸送、および重要な化学反応のサポートが可能になり、地球上のすべての生命の基礎になります。