Voda: Ještě zvláštnější a o to důležitější!

Naše cesta do hlubin poznání vody pokračuje! Naposledy jste se dozvěděli něco málo o zvláštních vlastnostech vody, molekuly, která by za normálních podmínek neměla existovat jako kapalina. Voda je navíc kapalina se vzácnou vlastností, kdy se po zmrazení rozpíná, a to vše díky speciální vazbě mezi jednotlivými molekulami - vodíkové vazbě.

To není zdaleka všechno, kde vodíková vazba hraje roli! Přemýšleli jste někdy nad tím, proč se může například vodoměrka pohybovat po hladině jezera nebo rybníka. Vodoměrky se prostě nepotopí, a to díky anatomii jejich nohou, ale to by nestačilo, pokud by také nebylo povrchového napětí vody. Povrchového napětí vody si můžete všimnout, když nalijete vodu do sklenice, můžete jí nalít trochu nad hranu sklenice a voda se přesto nerozlije. Téměř žádná jiná kapalina vám tohle nedovolí. A opět můžeme poděkovat vodíkové vazbě, která to celé umožňuje!

Molekuly vody vykazují neuvěřitelnou schopnost se držet u sebe. V kapalné formě jsou atomy vodíku jedné molekuly vody přitahovány k atomu kyslíku jiné molekuly vody. Každá molekula vody může tvořit až čtyři takovéto vodíkové vazby. Na hladině vody je k dispozici méně molekul, které spolu mohou takto interagovat a tak ty zbývající se drží u sebe o to silněji! To vše vede k vysokému povrchovému napětí vody, kde horní vrstva působí pevně a pružně, aby si vždy udržovala stav s co nejnižší energií (vše ve vesmíru je líné a chce vždy mít co nejméně energie). Tato soudržnost molekul vody je mezi kapalinami zcela unikátní. Molekuly vody jednoduše drží pohromadě, což je něco, co by měli dělat i lidé!

Důležitost vodíkových vazeb ve vodě nekončí ani tady. Způsob, jakým se molekuly vody drží pohromadě, neskutečně pomáhá samotnému životu na Zemi. Molekuly vody v těle se tak dokáží protáhnout i do těch nejdrobnějších krevní cév. Kyslík a živiny se tak mohou dostat do částí těla, které by s jinou kapalinou byly prakticky nedosažitelné. Vodíková vazba je tak silná, že umožňuje vodě přirozeně se pohybovat i proti gravitační síle! Díky tomu mohou rostliny nasávat vodu z hloubky pod povrchem, vyživovat se a tím růst do rozličných forem.

Tuto schopnost bereme jako samozřejmost, ona to samozřejmost je, ale náš každodenní život je na ní závislý. Díky vodíkovým vazbám můžeme čerpat vodu do radiátorů v našich domovech a zalévat hadicí rostliny v našich zahradách. Tato vzájemná „lepivost“ molekul vody také velmi ztěžuje její stlačení, molekuly vody si už tak velmi blízko. Obecně platí, že když je něco obtížně stlačitelné, tím snazší s danou věcí pohybovat, pokud na ni vyvíjíte tlak.

Samozřejmě, všechny kapaliny jsou považovány za nestlačitelné, ale voda je zase na úplně jiné úrovni. Dokonce i v nejhlubším místě v oceánu je objem vody snížený o pouhých pár procent! Zkrátka není kam stlačovat.

Zajímavost: Ve filmu Gravitace (2013), Sandra Bullock pláče ve stavu beztíže a její slzy se okolo ní vznášejí, aby vytvářely cool 3D efekt. Realita je sice taky cool, ale přece jen méně filmová. Ve skutečnosti by se slzy hromadily na tváři a držely se jí jako přilepené. Silné povrchové napětí by jim neumožnilo jednoduše se vznášet v prostoru, to je prostě energeticky nevýhodné. Podívejte se na videa astronauta Chrise Hadfielda na YouTube, kde ukazuje, jak se různé věci chovají jinak ve stavu beztíže.

Není to jen o tom, že se molekuly vody rády lepí k sobě. Ony se chytí v podstatě na cokoli! Na světě neexistuje univerzálnější rozpouštědlo než voda. Mnoho vědců zkoušelo a stále zkouší najít lepší rozpouštědlo, ale příroda v tomhle dala lidem na frak. Chlorid sodný (také známý jako běžná sůl) se snadno rozpustí ve vodě. Vodíkové vazby vytáhnou atomy sodíku a chloru z původní krystalové struktury a nechají je volně plavat. Voda to tak ráda dělá se spoustou věcí, což je důvod, proč prakticky neexistuje v čistém stavu. Téměř každá známá chemická sloučenina se alespoň malinko rozpustí ve vodě! To vše také způsobuje, že voda je jednou z nejreaktivnějších chemikálií, které známe. Její efekty vidíme všude, třeba rez.

Tato schopnost je však klíčem k existenci života. Voda může rozpouštět různé druhy živin a rozvádět je našimi těly, kdekoli jsou právě potřeba. Žádná ze základních molekul života – DNA, bílkoviny, molekuly, které tvoří buněčné membrány atd. by bez vody nefungovala (nebo možná ani nevznikla). Tyto komplikované, sofistikované molekuly se utvářely v průběhu miliard let vývoje pokusů a omylů. Mohou mít určité sekce, které se snadno rozpustí ve vodě a další sekce, které naopak vodu odpuzují. Miliardy a miliardy molekul různých tvarů a velikostí uvnitř vašeho těla se skládají do správných struktur, aby vykonávaly svou práci, protože jim to umožňuje právě jejich interakce s vodou.

I tak to není vše! Slyšeli jste někdy o Mpemba efektu? Horká voda totiž zmrzne rychleji než voda studená! Proč? To se přesně neví! Existují teorie, ale žádná tento jev úplně nevysvětluje. Abych se dostal k popisu a vysvětlení všech zvláštností vody, vyžadovalo by to sepsání celé knihy. Možná i na to někdy dojde a jsem si jistý, že už nějaká existuje.

Voda může působit obyčejně a bereme jí jako životní jistotu. Je to absolutně všude, přesto o ní stále nevíme všechno. Pijeme jí, myjeme s ní věci, koupeme se v ní, používáme jí k vaření apod. … vždyť naše těla jsou ze 70 % jen voda!

Já jsem taková kůží obalená hrouda vody, která píše o vodě, a doufá, že se jiné kůží obalené hroudě vody bude líbit, co píšu a vrátí se i příští týden, aby se o vodě dozvěděla víc!

No a příště se přesuneme z vědecké do praktičtější oblasti a povíme si něco i pitné vodě. Tak zas za týden!