水の5つの創発性とは何ですか?

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著者: Randy Alexander
作成日: 3 4月 2021
更新日: 17 11月 2024
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水は、生命の存在と維持を可能にする単一の最も重要な環境的特徴のようです。日光も酸素もない状態で存在する生物がいますが、水と完全に独立して存在する生物はまだ見つかっていません。砂漠の遠くにある丈夫なサボテンでさえ、生き残るためにはある程度の水が必要です。生命にとって水の有用性の秘secretは、その水素結合特性にあります。これは、生命が存在し繁栄できる環境を作るために重要な5つの特性を与えます。

水は粘着性と粘着性があります。

水分子は極性です。つまり、分子の一端は、他端(正電荷)よりも電気陰性(負電荷)です。したがって、異なる水分子の両端は、磁石の両端と同様に互いに引き付けられます。水分子間の引力は「水素結合」として知られています。水の水素結合傾向により、水分子は互いに粘着する傾向があり、水たまりのように粘着性になります。これは凝集として知られています。この性質のため、水は高い表面張力を持っています。これは、水たまりの表面を壊すのに少し余分な力が必要であることを意味します。また、水は粘着性があり、水以外の他の分子に付着する傾向があります。特に、デンプンやセルロースなどの水溶性(親水性)物質に付着します。油などの疎水性物質には付着しません。

水は比較的一定の温度を維持します。

水は比熱が高く、気化熱が高く、蒸発冷却特性があるため、一緒になって一定の温度を維持する傾向があります。もちろん、水温は変化する可能性があり、他の物質の温度よりもゆっくりと変化するだけです。これらの特性はそれぞれ、水の水素結合特性によるものです。水の温度を変化させるのに必要な結合の破壊と形成(温度は分子の移動速度に影響します)を完了するには、余分なエネルギー(または熱)が必要です。

比熱が高いということは、水が多くの物質よりも熱を吸収して保持することを意味します。つまり、水の温度を変えるには、より多くのエネルギー(熱)が必要です。気化熱が高いということは、他の多くの物質よりも水を気体(蒸気)に変えるのに多くのエネルギー(熱)がかかることを意味します。蒸発冷却は、水分子が気体状態(蒸気内)に逃げて熱を運び、そのため水たまりから出る結果です。その結果、水たまりは温度があまり上昇せず、一定のままになる傾向があります。

水は良い溶媒です

水は極性であり、水素結合が容易であるため、他の極性分子は水に容易に溶解します。極性分子の場合、分子の一方の端に負の電荷があり、磁石のような他の分子のもう一方の端の正の電荷に引き付けられることに注意してください。この引力が水素結合を形成します。極性分子は、親水性(水を好む)または水溶性の分子としても知られています。ただし、水は非極性または疎水性(水を恐れる)分子をうまく溶解しません。疎水性分子には、油脂が含まれます。

凍結すると水が膨張する

液体の水の中に存在する水素結合の数が多いと、水分子は他の液体にあるよりも遠く離れます(結合は空間を占有します)。液体の水では、結合が絶えず形成、破壊、および再形成されているため、水は特定の形態なしで流れることができます。ただし、水が凍結すると、熱エネルギーがないため、結合を破壊できなくなります。したがって、水分子は、液体の水よりも膨張性のある格子を形成します。凍結した水には同じ数の分子が含まれていますが、より膨張しているため、液体の水よりも密度が低くなります。したがって、密度の低い氷(固体水)は、密度の高い液体の水の上に浮かびます。

水域上の氷の膜は、絶縁体として機能します。その結果、氷の下の液体の水は外気から保護され、凍結する可能性も低くなります。これは、水が一定の温度を維持できるもう1つの理由です。

水のpHは中性です。

水は水素とヒドロキシルイオンに解離する可能性があります。 pHは、水素とヒドロキシルイオンの相対的な尺度です。水にはほぼ同じ数の水素イオンとヒドロキシルイオンがあるため、酸性でも塩基性でもありませんが、中性pHは7です。また、水素イオンとヒドロキシルイオンの両方が含まれているため、pHの調整に必要なものを提供できますその存在下で起こる酵素反応の。その結果、多目的溶媒であり、その中で潜在的に異なるpH要件を持つ数百万の異なる酵素反応が発生する可能性があります。