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水分子（H2O）近くでは、10時と2時の位置に2つの耳がある丸い頭のように見えます。ミッキーマウスを考えてください。 「耳」は2つの水素イオンで、「頭は酸素イオンです。水素イオンは正電荷を、酸素イオンは負電荷を運ぶので、この配置は分子に磁石のような正味の極性を与えます。水分子は、水に生命に不可欠な4つの特性を与え、凝集力と比較的高い沸点を持ち、液体状態より固体状態で密度が低く、非常に優れた溶媒です。
磁気吸引
水分子の構造は歪んだ四面体です。水素イオンは、酸素分子と104.5度の角度を形成します。その結果、分子は電気的に中性ですが、磁石と同様に極を持ちます。 1つの分子の負の側面は、周囲の分子の正の側面に引き寄せられます。この引力は水素結合として知られており、分子を一緒に保持する共有結合を破壊するほど強力ではありませんが、水を他の液体と区別する異常な挙動を引き起こすほど強力です。
4つの異常な特性
料理人は、電子レンジを使用するときはいつでも水の極性に頼っています。分子は磁石のようなものであるため、振動によって高周波放射に応答し、これらの振動のエネルギーが食品を調理するための熱を生成します。これは、Hの極性の重要性の一例です。2O、しかしもっと重要なものがあります。
凝集： 水分子は互いに引き合う磁気引力のため、液体の水は「くっつく」傾向があります。これは、2つの水ビーズが平らで滑らかな表面で互いに接近しているときに確認できます。十分に近づくと、魔法のように融合して単一の液滴になります。粘着性と呼ばれるこの特性は、大きな足の昆虫が表面上を歩くことができるように利用する水表面張力を与えます。これにより、根が連続的に水を吸うことができ、静脈などの小さな毛細血管を流れる水が分離しないようにします。
高沸点： 水の沸点は、グリセリンやオリーブオイルなどの一部の液体と比較すると高くありませんが、それよりも低くする必要があります。水素セレン（Hなど、周期表の酸素と同じグループの元素から形成された化合物2Se）および硫化水素（H2S）、摂氏0度から40度から60度下の沸点がある。ウォーターズの高沸点は、水素結合を破壊するために必要な余分なエネルギーによるものです。水分子が互いに作用する磁気引力がなければ、水は-60°Cのようなもので蒸発し、地球上には液体の水も生命もありません。
氷は水より密度が低い： 水素結合によってもたらされる余分な凝集力により、液体の状態で水が圧縮されます。水が凍結すると、静電引力/反発力により、より広い格子構造が作成されます。水は固体状態で密度が低い唯一の化合物であり、この異常は氷が浮かぶことを意味します。そうでなければ、天気が寒くて水が凍るたびに、すべての海洋生態系が死んでしまいます。
水は普遍的な溶媒です： その強い水素結合により、水は他の液体よりも多くの物質を溶解します。これは、水に溶けた栄養分から栄養を得る生物にとって重要です。ほとんどの生物は、生体電気信号の伝達のために、イオン溶質を含む水溶液である電解質にも依存しています。