Stările apei: gaz, lichid și solid
Formarea legăturilor de hidrogen este o calitate importantă a apei lichide, care este crucială pentru viața așa cum o cunoaștem. Întrucât moleculele de apă fac legături de hidrogen între ele, apa capătă unele caracteristici chimice unice în comparație cu alte lichide și, din moment ce ființele vii au un conținut ridicat de apă, înțelegerea acestor caracteristici chimice este esențială pentru înțelegerea vieții. În apa lichidă, legăturile de hidrogen sunt în mod constant formate și rupte pe măsură ce moleculele de apă alunecă una lângă alta. Ruperea acestor legături este cauzată de mișcarea (energia cinetică) a moleculelor de apă datorită căldurii conținute în sistem. Când căldura este crescută pe măsură ce apa este fiartă, energia cinetică mai mare a moleculelor de apă face ca legăturile de hidrogen să se rupă complet și permite moleculelor de apă să scape în aer ca gaz (abur sau vapori de apă). Pe de altă parte, când temperatura apei este redusă și apa îngheață, moleculele de apă formează o structură cristalină menținută prin legarea hidrogenului (nu există suficientă energie pentru a sparge legăturile de hidrogen). Acest lucru face ca gheața să fie mai puțin densă decât apa lichidă, un fenomen care nu se observă în solidificarea altor lichide.
Faze ale materiei: vezi ce se întâmplă cu legăturile intermoleculare în timpul schimbărilor de fază din acest interactiv.
Densitatea mai mică a apei în forma sa solidă se datorează modului în care legăturile de hidrogen sunt orientate pe măsură ce îngheață: moleculele de apă sunt împinse mai departe în comparație cu apa lichidă. Cu majoritatea celorlalte lichide, solidificarea atunci când temperatura scade include scăderea energiei cinetice între molecule, permițându-le să se împacheteze chiar mai bine decât în formă lichidă și oferind solidului o densitate mai mare decât lichidul.
densitatea gheții, o anomalie, face ca aceasta să plutească la suprafața apei lichide, cum ar fi un aisberg sau cuburile de gheață într-un pahar cu apă. În lacuri și iazuri, se formează gheață la suprafața apei creând o barieră izolatoare care protejează animalele și viața plantelor din iaz de îngheț. Fără acest strat de gheață izolantă, plantele și animalele care trăiesc în iaz ar îngheța în blocul solid de gheață și nu ar putea supraviețui. Efectul dăunător al înghețării asupra organismelor vii este cauzat de expansiunea gheții în raport cu apa lichidă. Cristalele de gheață care se formează la congelare rup membranele delicate esențiale pentru funcționarea celulelor vii, deteriorându-le ireversibil. Celulele pot supraviețui înghețului numai dacă apa din ele este înlocuită temporar cu un alt lichid, cum ar fi glicerolul.
