Contenu
- Liaison hydrogène
- Le solvant de la vie
- La force contraignante de la nourriture
- L'anomalie de la glace flottante
La molécule d’eau est électriquement neutre, mais la disposition asymétrique des atomes d’hydrogène sur l’atome d’oxygène lui confère une charge nette nette d’un côté et une charge négative de l’autre. Parmi les conséquences importantes pour les organismes vivants, il y a la capacité des eaux à dissoudre une variété de substances, plus que tout autre liquide, et sa forte tension superficielle, qui lui permet de former des gouttes et de voyager à travers de minuscules racines, tiges et capillaires. L'eau est la seule substance qui existe sous forme gazeuse, liquide et solide aux températures observées sur Terre. En raison de la polarité de la molécule d'eau, l'état solide est moins dense que l'état liquide. En conséquence, la glace flotte, ce qui a de profondes répercussions sur la vie partout sur la planète.
Liaison hydrogène
Un moyen facile d’apprécier la nature polaire d’une molécule d’eau est de la visualiser sous la forme d’une tête de Mickey Mouses. Les atomes d'hydrogène se trouvent au sommet de la molécule d'oxygène de la même manière que les oreilles reposent sur la tête de Mickey. Cet arrangement tétraédrique déformé résulte de la manière dont les électrons sont partagés entre les atomes. Les atomes d'hydrogène forment un angle de 104,5 degrés, donnant à chaque molécule les caractéristiques d'un dipôle électrique ou d'un aimant.
Le côté positif (hydrogène) de chaque molécule d'eau est attiré par le côté négatif (oxygène) des molécules environnantes dans le cadre d'un processus appelé liaison hydrogène. Chaque liaison hydrogène ne dure qu'une fraction de seconde et n'est pas assez solide pour rompre les liaisons covalentes entre les atomes, mais elle confère à l'eau une nature anormale par rapport à d'autres liquides, tels que l'alcool. Trois anomalies sont particulièrement importantes pour les organismes vivants.
Le solvant de la vie
En raison de sa nature polaire, l'eau est capable de dissoudre autant de substances que les scientifiques qualifient parfois de solvant universel. Les organismes absorbent de nombreux nutriments essentiels, notamment le carbone, l'azote, le phosphore, le potassium, le calcium, le magnésium et le soufre de l'eau. De plus, lorsque l'eau dissout un solide ionique, tel que le chlorure de sodium, les ions flottent librement dans la solution et le transforment en électrolyte. Les électrolytes conduisent les signaux électriques nécessaires pour transmettre les signaux neuronaux ainsi que ceux qui régulent d'autres processus biophysiques. L'eau est également le moyen par lequel les organismes éliminent les déchets du métabolisme.
La force contraignante de la nourriture
L'attraction électrostatique des molécules d'eau les unes pour les autres crée le phénomène de tension superficielle, la surface d'eau liquide formant une barrière sur laquelle certains insectes peuvent réellement marcher. La tension superficielle provoque la formation de gouttelettes d’eau en gouttelettes qui s’attirent les unes les autres pour former une seule gouttelette.
En raison de cette attraction, l'eau peut être aspirée dans de petits capillaires sous forme de flux constant. Cela permet aux plantes de puiser l'humidité du sol par leurs racines et aux grands arbres de se nourrir en aspirant la sève à travers leurs pores. L'attraction des molécules d'eau les unes pour les autres aide également à maintenir les fluides en circulation dans les corps des animaux.
L'anomalie de la glace flottante
Si la glace ne flottait pas, le monde serait un endroit différent et ne pourrait probablement pas supporter la vie. Les océans et les lacs pourraient geler de bas en haut et se transformer en une masse solide chaque fois que la température deviendrait froide. Au lieu de cela, les masses d’eau forment une peau de glace en hiver; la surface de l'eau gèle lorsqu'elle est exposée aux températures plus froides de l'air, mais la glace reste au-dessus du reste de l'eau car elle est moins dense que l'eau. Cela permet aux poissons et autres créatures marines de survivre par temps froid et fournit de la nourriture aux créatures terrestres.
À l'exception de l'eau, tous les autres composés deviennent plus denses à l'état solide qu'à l'état liquide. Le comportement unique de l'eau est un résultat direct de la polarité de la molécule d'eau. Lorsque les molécules se déposent à l’état solide, les liaisons hydrogène les forcent à former une structure en treillis offrant plus d’espace entre elles qu’à l’état liquide.