veden tilat: kaasu, neste ja kiinteät aineet
Vetysidosten muodostuminen on tärkeä nestemäisen veden laatu, joka on elintärkeää sellaisena kuin me sen tunnemme. Kun vesimolekyylit muodostavat vetysidoksia keskenään, vedellä on ainutlaatuisia kemiallisia ominaisuuksia verrattuna muihin nesteisiin, ja koska elävillä olennoilla on korkea vesipitoisuus, näiden kemiallisten ominaisuuksien ymmärtäminen on avain elämän ymmärtämiseen. Nestemäisessä vedessä vetysidoksia muodostuu ja hajoaa jatkuvasti, kun vesimolekyylit liukuvat toistensa ohi. Näiden sidosten hajoaminen johtuu vesimolekyylien liikkeestä (kineettisestä energiasta) järjestelmän sisältämän lämmön takia. Kun lämpöä nostetaan veden kiehumisessa, vesimolekyylien korkeampi kineettinen energia saa vetysidokset hajoamaan kokonaan ja antaa vesimolekyylien poistua ilmaan kaasuna (höyry tai vesihöyry). Toisaalta, kun veden lämpötila laskee ja vesi jäätyy, vesimolekyylit muodostavat kiteisen rakenteen, jota ylläpidetään vetysidoksella (energiaa ei ole tarpeeksi vetysidosten rikkomiseksi). Tämä tekee jäästä vähemmän tiheää kuin nestemäinen vesi, ilmiö, jota ei havaita muiden nesteiden jähmettymisessä.
Aineen vaiheet: Katso, mitä molekyylien välisille sidoksille tapahtuu tämän interaktiivisen vaihemuutosten aikana.
Veden matalampi tiheys kiinteässä muodossa johtuu vedysidosten orientoitumisesta sen jäätymisen yhteydessä: vesimolekyylit työnnetään kauemmas toisistaan verrattuna nestemäiseen veteen. Useimpien muiden nesteiden kanssa jähmettyminen lämpötilan laskiessa sisältää kineettisen energian alentamisen molekyylien välillä, jolloin ne voivat pakata vielä tiukemmin kuin nestemäisessä muodossa ja antaa kiinteälle aineelle suuremman tiheyden kuin neste.
Alhainen jään tiheys, poikkeama, saa sen kellumaan nestemäisen veden pinnalla, kuten jäävuori tai jääpalat vesilasissa. Järvissä ja lammikoissa jäätä muodostuu veden pinnalle, mikä muodostaa eristävän esteen, joka suojaa lammen eläimiä ja kasvien elämää jäätymiseltä. Ilman tätä eristävää jääkerrosta lammessa elävät kasvit ja eläimet jäätyvät kiinteässä jääkappaleessa eivätkä voi selviytyä. Jäätymisen haitallinen vaikutus eläviin organismeihin johtuu jään laajenemisesta suhteessa nestemäiseen veteen. Jäätymisen yhteydessä muodostuvat jääkiteet repivät elävien solujen toiminnan kannalta välttämättömät herkät kalvot vahingoittamalla niitä peruuttamattomasti. Solut voivat selviytyä jäätymisestä vain, jos niiden vesi korvataan väliaikaisesti toisella nesteellä, kuten glyserolilla.
