Voda: Zvláštní, ale důležitá!

Voda je skutečně fascinující a výjimečná molekula! Má jedinečné vlastnosti, bez kterých by život na Zemi ani nemohl existovat. V následujících týdnech se společně podíváme za oponu vlastností vody a zjistíme trochu více o její unikátnosti. Pojďme na to!

Pravděpodobně každý zná chemický vzorec vody - H2O. Voda je malinkatá molekula ve tvaru písmene V sestávající z 2 atomů vodíku připojených k 1 atomu kyslíku. To vypadá jednoduše, že? Voda se na první pohled nejeví tak zajímavě. Je bezbarvá a nemá zápach, což může působit nudně, ale tyto 3 atomy skrývají více, než by se na první pohled mohlo zdát!

Během posledních dvou století vyvinuli chemici po celém světě systém kategorizace všech známých kapalin a jejich vlastností. Jenže vodu nějaká lidská kategorizace nezajímá.

Představte si sami sebe na pláži, slunce vás hřeje na kůži, v ruce držíte nějaký studený nápoj s plovoucími kostkami ledu na hladině. Ale počkat! Proč se kostky ledu neponoří na dno sklenice? Proč se plavou? Pevné materiály by neměly plavat na hladině své tekuté formy. Tuhý vosk se potopí do tekutého, to samé s máslem, kovy, lávovými kameny a tak bych mohl pokračovat a zaplnit celý blog. Voda se takhle zkrátka nechová!

První jedinečnou vlastností vody je následující: Když voda zamrzne, nabírá na objemu, má tedy nižší hustotu (přibližně o 9%), což způsobuje, že led plave na vodě! Přesně proto byste nikdy neměli dávat zcela plnou lahev naplněnou vodou do mrazáku, láhev praskne. Voda totiž dosáhne své maximální hustoty při 4 °C (40 °F) a jak se pomalu teplota snižuje, jednotlivé molekuly se trochu oddálí, aby utvořili energeticky výhodnou krystalovou strukturu. V přírodě je všechno líné a chce vydávat co nejméně energie. Každá látka ve vesmíru má za cíl být v co nejnižším stavu energie a zrovna u ledu se molekulám vyplatí mít mezi sebou trochu mezery, což pak způsobuje nižší hustotu ledu oproti kapalné vodě.

Možná si říkáte, že taková drobnost nemůže mít velký vliv, ale svět s hustějším ledem by byl světem úplně jiným a bez života, jak jej známe.

Plovoucí led totiž chrání všechny vodní plochy na světě před úplným zamrznutím! Voda v jezeře, oceánu apod mrzne shora dolů. Díky tomu mají ryby, rostliny a jiné organismy vždy dostatek místa pro přežití i v té nejtužší zimě. Pokud by se led potápěl, neexistovala by žádná ochranná vrstva nad kapalnou vodou a docházelo by k takzvanému „vodnímu sněhu“. Voda na povrchu by neustále zamrzala a klesala na dno ve formě sněhových vloček, dokud by veškerá voda nezmrzla. To by téměř znemožnilo existenci života! Některé mikroorganismy by pravděpodobně dokázaly přežít v blízkosti podvodních sopek, ale to je jen teorie. Mně vždycky baví přemýšlet o všech kdyby, co by apod. Země by byla zcela nerozpoznatelná, kdyby voda neměla tuto divnou vlastnost. Co je ale její přesnou příčinou? Už se tomu blížíme!

Jednou z nejpodivnějších věcí na vodě totiž je už samotný fakt, že existuje za normálních podmínek jako kapalina. Pokud by se voda řídila pravidly, veškerá voda na Zemi by existovala pouze jako plyn - pára. Atomy kyslíku a vodíku jsou velmi lehké plyny, ale stále společně utvoří kapalinu. Vezměte například sirovodík (H2S). Ačkoli síra je těžší atom než kyslík (a pevná za normálních podmínek), H2S je plyn. Totéž platí pro amoniak (NH3) a chlorovodík (HCl).

Tou onou záhadnou věcí, která dává vodě její jedinečné výše uvedené vlastnosti, je vodíková vazba. Jedná se o slabou chemickou vazbu, která přitahuje kladně nabité atomy vodíku jedné molekuly vody k záporně nabitým atomům kyslíku sousedních molekul vody. Kyslík má vyšší elektronegativitu než vodík, takže přitahuje vodíkový elektron, což ve výsledku dává kyslíku částečně záporný náboj. Tím se zároveň atom vodíku stává částečně pozitivním. Jak jistě víte, opačné náboje se navzájem přitahují. Molekuly vody taky mezi sebou mají slabé spojení navíc, což má za následek, že voda existuje jako kapalina a zároveň napomáhá vodíková vazba méně hustému uspořádání molekuly vody v ledu. Molekuly vody jsou si nejblíže při 4 °C. Jak se teplota dále snižuje, vodíkové vazby nastaví molekuly vody tak, aby udržovaly negativně nabité atomy kyslíku o něco více od sebe se spoustou malých mezer. To pak vysvětluje nižší hustotu ledu.

Je to jako ve vztazích! Opačné póly, opačné osobnosti, mohou tvořit silnější spojení než dva lidé, kteří jsou si podobní. Vzájemně se tak doplňují. Kyslík a vodík jsou lehounké plyny, ale pokud zkombinují své vlastnosti v jedné molekule a ta se navíc dá dohromady se spoustou dalších stejných molekul, vznikne něco jedinečného...neobvyklého...záhadného a překvapivě silného...a to je voda, jak ji známe. Bez tohoto fascinujícího spojení by prostředí Země nedovolilo životu vyvinout se v tak inteligentní stvoření, jako jsme my lidé.

Ale pozor, tím nekončíme! Voda toho skrývá mnohem víc! Abych vás nezplavil informacemi, tak tady pro dnešek skončíme. Mrkněte na náš blog i příští týden a pokračujte s námi v cestě za poznáním jedinečných vlastností vody!