2014. november 29., szombat

A Víz Furcsaságai és a Hidrogénkötés

Csupán mert mindenütt megtalálható – a talajban éppúgy, mint a felhőkben lebegve vagy a sejtjeink körül –, a víz még csöppet sem veszít különös voltából. A víz némileg cseppfolyóssá teszi a kémia szilárd törvényeit. A legtöbb folyékony anyag tudniillik sűrűbbé válik, amikor megszilárdul, s a molekulái szépen egymáshoz simulnak, akár a rönkök egy farakásban. Nem így a víz!


Hiszen akkor a jégkocka lesüllyedne az ital aljára. Nem – a megfagyó víz kitágul, s a jég rácsszerű szerkezetében bőven marad hely a molekulák között. A jég molekulái tehát nem farakást, hanem inkább egy házat formáznak.

Sajtoljuk csak össze a szilárd anyagokat, s azok sűrűbbé válnak (vagy összemorzsolódnak). Az összepréselt víz is sűrűbb lesz – azáltal, hogy megolvad. Majd ha csökken a nyomás, újra jéggé fagy. Ez a jelenség figyelhető meg a gleccserekben is; a jég súlya alatt olvadékvíz gyűlik  fel a gleccser alján, s ez segíti a gleccser csúszását, vándorlását.

Egy másik furcsaság: a víznek magasabb a forráspontja, mint sok más anyagé. Ez persze jó. Ha ugyanis a víz hamarabb fölforrna, a tengerek már réges-rég elpárologtak volna a világűrbe, ezért a Föld ma olyasfajta bolygó volna, mint a Vénusz. A tudósok tudni vélik, hogy miért ilyen különös anyag a víz: a hidrogénkötés miatt. Kétségkívül nem ez a tudomány történetének legizgalmasabb fogalma, de azért módfelett érdekes. Oldás és kötés… Hidrogénkötés.

Egy vízmolekula általában négy másikkal létesít ily módon kötést – két hidrogénatomjának mindegyike az elektronpárjaival két-két közeli vízmolekulához tapad. Ezeknek a kötéseknek épp megfelelő az erősségük. Nem túl gyengék, de nem túl erősek. Ha gyengék volnának, az azért nem lenne jó, mert a vízmolekulák elszakadnának egymástól, és ennek következtében lényegében elveszítenék jó tulajdonságaikat.

Ha pedig a kötés túl erős lenne, akkor a víz aligha folyna, sokkal inkább üvegszerűen viselkedne. Mi is valójában az élet? Magasan szervezett, közönséges anyag. S mitől ered e szervezettség? A víz hidrogénkötéseitől.

A folyékony víz eléggé megfoghatatlannak tűnik: locspocsol, csöpörög, tócsákba gyűlik vagy cseppeket alkot. Biokémiai értelemben azonban ezek a tulajdonságok igenis a struktúra, nem pedig a káosz jelei. A víz adja meg a sejtfehérjéknek a rendeződési struktúrájukat, elősegítve ezzel az élet kialakulását.


A víz tehát tulajdonképpen az a „kenőanyag”, amely a biokémiát működteti. Víz alkotja a tengereket, a felhőket, a folyókat, a tavakat – s csak víz jelenlétében lehet élet a Földön. Legközelebb tehát, ha a tengerparton sétálva a víz végtelenjét vagy egy kagyló szabályos szépségét csodáljuk, ne feledjük: mindez a hidrogénkötés műve.

Túl forró? Ugyan, dehogy!

A víz 100 Celsius-fokon forr – ami emberi mértékkel mérve perzselően forró. De csak a tengerszinten. Mert a víz forráspontja, más folyadékokéhoz hasonlóan, nemcsak a hőmérséklet, hanem a nyomás függvénye is.

Nagyobb magasságban – például a svájci Crans Montanában, ahol kisebb a légnyomás – a víz forráspontja is alacsonyabb. A forrásban lévő, de hidegebb vízben a tészta is lassabban fő ki (ha a tengerszinten tíz perc alatt lesz al dente, Crans Montanában ugyanennyi idő után még kemény marad).

S a forró víz sem éget annyira. A magas hegyekben – például Tibetben – akár zubogó tehát is ihat az ember. A világűr légüres terében pedig a víz jószerével bármely hőfokon elforr, mert a nyomás túl kicsi ahhoz, hogy a víz folyékony maradjon.

0 komment:

Megjegyzés küldése