A molécula de água é eletricamente neutra, mas o arranjo assimétrico dos átomos de hidrogênio no átomo de oxigênio dá uma carga líquida positiva de um lado e uma carga negativa do outro. Entre as consequências importantes para os organismos vivos está a capacidade da água de dissolver uma variedade de substâncias, mais do que qualquer outro líquido, e sua forte tensão superficial, que permite formar gotas e percorrer pequenas raízes, caules e capilares. A água é a única substância que existe como gás, líquido e sólido nas temperaturas encontradas na Terra e, devido à polaridade da molécula de água, o estado sólido é menos denso que o estado líquido. Como resultado, o gelo flutua, e isso tem profundas implicações para a vida em todos os lugares do planeta.

Ligação de hidrogênio

Uma maneira fácil de apreciar a natureza polar de uma molécula de água é visualizá-la como A cabeça do Mickey Mouse. Os átomos de hidrogênio repousam sobre a molécula de oxigênio da mesma maneira que as orelhas ficam na cabeça de Mickey. Esse arranjo tetraédrico distorcido acontece por causa da maneira como os elétrons são compartilhados entre os átomos. Os átomos de hidrogênio formam um ângulo de 104,5 graus, dando a cada molécula as características de um dipolo elétrico ou um ímã.

O lado positivo (hidrogênio) de cada molécula de água é atraído para o lado negativo (oxigênio) do ambiente. moléculas em um processo chamado ligação de hidrogênio. Cada ligação de hidrogênio dura apenas por uma fração de segundo, e não é forte o suficiente para quebrar as ligações covalentes entre os átomos, mas dá à água uma natureza anômala quando comparada a outros líquidos, como o álcool. Três anomalias são especialmente importantes para os organismos vivos.

O solvente da vida

Por causa de sua natureza polar, a água é capaz de dissolver tantas substâncias que os cientistas às vezes chamam de solvente universal. Os organismos absorvem muitos nutrientes essenciais, incluindo carbono, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre da água. Além disso, quando a água dissolve um sólido iônico, como o cloreto de sódio, os íons flutuam livremente em solução e o transformam em eletrólito. Os eletrólitos conduzem os sinais elétricos necessários para transmitir sinais neurais, bem como aqueles que regulam outros processos biofísicos. A água também é o meio pelo qual os organismos eliminam os produtos residuais do metabolismo.

A força vinculante da nutrição

A atração eletrostática das moléculas de água uma pela outra cria o fenômeno da tensão superficial, pelo qual o A superfície da água líquida forma uma barreira sobre a qual certos insetos podem realmente andar. A tensão superficial faz com que a água se torne gotícula, e quando uma gotícula se aproxima de outra, elas se atraem para formar uma única gotícula.

Devido a essa atração, a água pode ser arrastada para pequenos capilares como um fluxo constante. Isso permite que as plantas absorvam a umidade do solo através de suas raízes, e permite que as árvores altas se alimentem, atraindo seiva através de seus poros. A atração de moléculas de água para o outro também ajuda a manter os fluidos circulando através de corpos de animais.

A Anomalia do Gelo Flutuante

Se o gelo não flutuasse, o mundo seria um lugar diferente e provavelmente não seria capaz de suportar a vida. Os oceanos e lagos poderiam congelar de baixo para cima e poderiam se transformar em uma massa sólida sempre que a temperatura se tornasse fria. Em vez disso, corpos de água formam uma camada de gelo durante o inverno; a superfície da água congela quando exposta às temperaturas mais baixas do ar acima dela, mas o gelo fica no topo do resto da água porque o gelo é menos denso que a água. Isso permite que peixes e outras criaturas marinhas sobrevivam em climas frios e forneçam alimentos para criaturas que habitam a terra.

Exceto pela água, todos os outros compostos se tornam mais densos no estado sólido do que no estado líquido. O comportamento único da água é um resultado direto da polaridade da molécula de água. À medida que as moléculas se acomodam no estado sólido, as pontes de hidrogênio as obrigam a uma estrutura de rede que fornece mais espaço entre elas do que no estado líquido.