Cum reușesc unele insecte
să umble pe suprafața lacului,
dar tu te scufunzi
când încerci să mergi pe apă?
Și de ce îngheață lacurile de sus în jos iarna?
Răspunsul la aceste întrebări e: polaritatea.
Molecula apei e simplă,
un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen,
dar e esențială vieții.
De fapt apa constitue 60%
din greutatea corporală a unui adult.
Polaritatea moleculei de apă
dă acestui lichid obișnuit
proprietățile care-l fac unic și susținător de viață.
Polaritatea se referă la distribuirea inegală
a electronilor în interiorul moleculei.
La apă, legătura dintre atomul de O și cei doi atomi de H
din molecula de apă
e ca un joc de putere între un fotbalist musculos
și un copilaș de doi ani.
Oxigenul e un atom mai mare,
cu mai mulți protoni în nucleu decât hidrogenul.
Aceste sarcini pozitive sunt ca puterile fizice ale unei persoane.
Ele pot atrage
electronii încărcați negativ din legătură
la fel cum un individ musculos poate
trage spre el unul mai slab.
Deci, Oxigenul poate atrage
mai puternic electronii.
Pentru că Hidrogenul e mic și slăbuț,
cu mai puțini protoni,
pierde în lupta de atragere
și atrage mai slab electronii.
Deci, O din apă se comportă ca și cum ar fi negativ,
iar H ca și cum ar fi pozitiv.
Legăturile dintr-o moleculă de apă
se numesc legături covalente polare.
Covalent înseamnă că electronii sunt împărtășiți.
Dar, așa cum tocmai am aflat,
„polar” înseamnă că electronii nu sunt distribuiți egal.
În apă O e încărcat negativ,
iar H pozitiv.
Pentru că un pol negativ și unul pozitiv se atrag,
Oxigenul e atras de atomii de Hidrogen
din moleculele vecine.
O legătură aparte se formează între moleculele de apă
numită „legătură de hidrogen”,
Legăturile de hidrogen nu se formează doar în apă.
Se pot forma între o moleculă de apă
și diferite substanțe polare sau ionice.
Capacitatea apei de a se „lipi” de ea însăși se numește coeziune,
iar abilitatea de-a se lipi de alte substanțe
se numește adeziune.
Acum, gândește-te la întrebarea de la început.
De ce pot unele insecte umbla pe apă?
Tensiunea de suprafață datorată legăturilor de hidrogen
crează un film subțire la suprafața apei
care dă suficientă rezistență
ca insectele super ușoare să poată umbla.
Tu nu poți umbla
pentru că legăturile de H nu sunt destul de puternice
să te țină.
De ce plutește gheața deasupra apei?
La majoritatea substanțelor,
starea solidă e mai densă decât starea lichidă, deci mai grea,
dar nu și în cazul apei !
Legăturile de H țin moleculele de apă
mai depărtate în apa înghețată față de apa lichidă.
Cu cât sunt moleculele mai depărtate,
cu atât mai puțin dens/greu e lichidul.
Deci gheața e cu 9% mai puțin densă decât apa,
deci plutește deasupra.
De aceea lacurile îngheață de sus în jos
și viața acvatică poate supraviețui
în timpul iernii, an de an.
Polaritatea moleculei de apă
și legăturile de hidrogen care rezultă
care explică proprietățile unice ale apei.
Deci, apa e atât de specială
în celulele noastre
și în oceanele lumii,
simplu pentru că are o moleculă polară.