Jak to, že nějaký hmyz může chodit
po povrchu rybníka,
ale vy se rychle potopíte na dno,
když se snažíte chodit po vodě?
A proč jezera v zimě zamrzají od shora dolů?
Ve zkratce, odpověď na všechny tyto otázky je polarita.
Voda je jednoduchá molekula
tvořená jedním atomem kyslíku a dvěma atomy vodíku,
ale je nezbytná pro život.
Ve skutečnosti, voda tvoří přibližně 60%
hmotnosti těla dospělého člověka.
Polarita těchto molekul vody
poskytuje této běžné látce vlastnosti,
které ji dělají jedinečnou a nezbytnou pro život.
Polarita znamená nerovnoměrné sdílení
elektronů uvnitř molekuly.
Pro vodu, vazba mezi atomem kyslíku
a dvěma atomy vodíku uvnitř jedné molekuly vody,
je jako přetahovaní lanem mezi velkým a silným fotbalistou
a malým roztomilým batoletem.
Kyslík je vetší atom,
s více protony ve svém jádře než vodík.
Tyto kladné náboje jsou jako lidská fyzická síla.
Jsou schopny přitahovat
záporně nabité elektrony ve vazbě,
stejně jako je silný jedinec schopen přemoci
slabšího jedince v přetahování lana.
Takže kyslík je schopen přitahovat
víc než je spravedlivý podíl elektronů,
protože vodík je menší a má míň síly
nebo méně protonů,
prohraje přetahování lana
a přitáhne míň než je spravedlivý podíl elektronů.
Takže kyslík se ve vodě chová, jako kdyby byl negativní
a vodíky se chovají, jako kdyby byly positivní.
Vazby v molekule vody
jsou nazvány polární kovalentní vazby.
Kovalentní znamená, že jsou elektrony sdílené,
ale jak jsme se právě dozvěděli,
polární znamená, že tyto elektrony nejsou sdíleny rovnocenně.
Ve vodě se kyslík chová záporně
a vodíky se chovají kladně.
Protože se positivní a negetavní ionty přitahují,
je kyslík přitahován k vodíkovým atomům
v okolních molekulách vody.
Mezi molekulami vody se tvoří speciální typ vazby
známý jako vodíková vazba.
Vodíkové můstky se netvoří pouze v molekulách vody.
Mohou se tvořit mezi molekulami vody
a různými látkami, které jsou polární nebo iontové.
Schopnost molekul vody se k sobě vázat se nazývá koheze,
zatímco schopnost vody se vázat na jiné látky
se nazývá adheze.
Teď se zamysleme nad úvodními otázkami.
Za prvé, jak to, že některý hmyz umí chodit po vodě?
Povrchové napětí vytváří díky vodíkovým můstků
tenkou vrstvu na povrchu vody,
která je dostatečnou oporou
pro chůzi super-lehkého hmyzu.
Vy po ní, ale chodit nemůžete,
protože vodíkové vazby nejsou dost silné
na to, aby vás udržely.
Jak může led plout po hladině kapalné vody?
Pro většinu ostatních látek je
pevný stav hustší než kapalný stav,
ale to neplatí v případě vody!
Vodíkové vazby udržují molekuly vody
dál od sebe, než tomu je u kapalné vody.
Čím dál jsou molekuly vody od sebe,
tím méně je pevná látka hustá.
Takže led je o 9% méně hustý než voda,
což znamená, že pluje na povrchu.
To je důvod, proč jezera zamrzají od shora dolů
a vodní život je schopný přežít
studenou zimu každý rok.
Je to polarita molekul vody
a důsledek vodíkových vazeb,
které vysvětlují jedinečné vlastnosti vody.
Důvod, proč je voda tak speciální,
od vody ve vašich buňkách
po tu ve světových oceánech,
je jednoduše ten, že je to polární molekula.