Как некоторым насекомым удаётся держаться на поверхности пруда,
а вы сразу тонете, когда пытаетесь идти по воде?
И почему зимой озёра замерзают сверху вниз?
Говоря кратко, ответ на эти вопросы — полярность.
Вода является простой молекулой,
состоящей из одного атома кислорода и двух атомов водорода,
при этом она необходима для жизни.
Фактически вода составляет около 60% веса тела взрослого человека.
Полярность внутри этих молекул воды даёт веществу в целом свойства,
делающие воду уникальной и способной поддерживать жизнь.
Полярность направлена на неравное деление электронов в молекуле.
В случае с водой связь между атомом кислорода и двумя атомами водорода
внутри молекулы воды напоминает перетягивание каната
между сильным футболистом и милым маленьким ребёнком.
Кислород является более крупным атомом,
у него больше протонов в ядре, чем у водорода.
Эти положительные заряды сравнимы с физической силой человека.
Они могут привлекать и привязывать отрицательно заряженные электроны,
как сильный человек способен победить более слабого
в перетягивании каната.
Итак, кислород способен притягивать больше электронов, чем положено.
Поскольку водород меньше и слабее,
или у него меньше протонов,
он проигрывает в перетягивании каната
и притягивает меньше электронов, чем ему положено.
Итак, кислород в воде действует словно он отрицательный,
а атомы водорода — как положительные.
Связи внутри каждой молекулы воды называют «полярными ковалентными связями».
«Ковалентная» означает, что электроны общие.
Но, как мы уже знаем,
«полярная» предполагает неравное разделение электронов.
В воде кислород действует будто он отрицательный,
а атомы водорода — как положительные.
Когда отрицательный и положительный заряды притягиваются,
кислород присоединяется к атомам водорода
в соседних молекулах воды.
Особый тип связи, формирующийся между молекулами воды,
называется «водородная связь».
Водородные связи возникают не только в воде.
Они могут формироваться между молекулами воды
и разными полярными и ионными веществами.
Способность воды поддерживать целостность называется «когезия»,
а способность присоединяться к другим веществам — «адгезия».
Теперь вернёмся к первоначальным вопросам.
Во-первых, почему некоторые насекомые могут ходить по воде?
Благодаря водородной связи на поверхности
создаётся тонкая плёнка воды,
имеющая достаточное сопротивление,
позволяющее очень лёгким насекомым ходить по ней.
Вы не можете ходить по ней,
так как водородные связи недостаточно сильны,
чтобы удержать вас.
Почему лёд плавает на поверхности воды?
Большинство других веществ
в твёрдом состоянии плотнее, чем в жидком.
Но это не относится к воде!
Водородные связи в замороженной воде
более отдалены друг от друга, чем в жидкой воде.
Чем дальше друг от друга молекулы,
тем меньше плотность вещества.
Плотность льда примерно на 9% ниже, чем воды.
Потому-то он и плавает на поверхности.
И поэтому озёра замерзают сверху вниз,
что позволяет водной флоре и фауне
выживать каждую зиму.
Благодаря полярности молекул воды
и появляющимся в результате этого водородным связям
вода обладает столь уникальными свойствами.
Итак, причина уникальности воды
как у вас в клетках,
так и в океанах,
заключается в обычной полярности её молекул.