وحاجة أساسية لاستمرار الحياة
أنه تركيبة كيميائية فريدة . والتي جميع البشر منتسقين معها هيدروجين و اوكسجين: أنه الماء يتكون جزيء الماء من ذرتي هيدروجين (الرمز الكيميائي “H”) وذرة أكسجين واحدة (الرمز الكيميائي “O”).
تتمتع جزيئات الماء بخصائص فريدة نسبيًا تسمح بتكوين حالاتها المختلفة. ينحني هيكل جزيء الماء بسبب جوانب جزيئات الهيدروجين والأكسجين.
يحتوي كل من جزيئات الهيدروجين على شحنة موجبة قليلاً، بينما يحتوي جزيء الأكسجين على شحنة سالبة قليلاً. لهذه الأسباب يقال أن الماء جزيء قطبي. هي هذه القطبية التي تجذب جزيئات الماء لبعضها البعض لتكوين الماء السائل.
في الأساس، تنجذب الشحنة الموجبة الجزئية لذرة الهيدروجين في جزيء الماء إلى ذرة الأكسجين السالبة جزئيًا في جزيء ماء آخر، وتتشكل الرابطة.
يمكن لكل جزيء ماء أن يشارك في ما يصل إلى أربع روابط هيدروجينية عن طريق التبرع بذرتي هيدروجين، وقبول رابطتين باستخدام الأزواج الوحيدة على ذرة الأكسجين.
الروابط الهيدروجينية أضعف من الروابط الأيونية أو التساهمية، وهي مسؤولة عن العديد من الخصائص الفريدة للمياه، مثل قدرتها على التفكك lمن بعضهاوالإتصالمن بعضها بسهولة.
الروابط الهيدروجينية للعناصر المكونه للماء هي التي تحدد في النهاية شكله و درجة لزوجته (السُمك والاتساق). درجة الحرارة الجوالمحيطة لها تأثير كبير على تكوين ومدي قوة الروابط الهيدروجينية بين بعضها البعض، لدرجة أنه على سبيل المثال، يؤدي انخفاض درجة الحرارة بمقدار 20 درجة مئوية / 68 درجة فهرنهايت إلى مضاعفة لزوجة الماء. وهذا هو أحد الأسباب الاساسية التي تجعل الكائنات الحية مطالبة ببذل الجهد و المزيد من الطاقة للتحرك و السباحة في الماء البارد مقارنة بالمياه الدافئة.
مثل معظم السوائل، يحتوي الماء على ما يشار إليه باسم “التوتر السطحي” والذي غالبًا ما يتم تفسيره على أنه طبقة رقيقة جدًا على سطح الماء.
ويتمتع الماء بتوتر سطحي مرتفع نسبيًا بسبب خصائصه القطبية. في الواقع، مع تساوي جميع الأشياء، يتمتع الماء بأعلى توتر سطحي بين جميع السوائل غير الأيونية وغير المعدنية الشائعة.
كما يتأثر التوتر السطحي للماء بشكل مباشر بدرجة الحرارة، فكلما انخفضت درجة الحرارة، زاد التوتر السطحي. التوتر السطحي هو السبب وراء إمكانية بقاء البكتيريا والطحالب وبيض الأسماك وحتى بعض قناديل البحر داخل “الطبقة” الموجودة بالقرب من السطح، والتي تشكل بداية السلسلة الغذائية الضخمة على الكوكب.
يتم تعريف الكثافة على أنها “الكتلة لكل وحدة حجم للعنصر” ويجب عدم الخلط بينها وبين اللزوجة، والتي يتم تعريفها على أنها “درجة الاحتكاك بين مكونات السائل الموجودة داخل السائل”.
تعد كثافة الماء مهمة لأنها تلعب دورًا كبيرا في الخصائص الفسيولوجية للكائنات المتواجدة في الحياة البحرية .
فعلى سبيل المثال، تتمتع الثدييات البحرية الكبيرة، والمعروفة أيضًا باسم الحيتانيات، بهياكل عظمية خفيفة نسبيًا مقارنة بالثدييات الأرضية. لا تتطلب النباتات تحت الماء نفس الجذوع الصلبة أو أنظمة الجذور التي تتطلبها نظيراتها الموجودة علي سطح الارض.
مثل درجة لزوجة الماء، تغيرات درجة الحرارة تأثر علي درجة كثافة الماء.
يتم الوصول إلى الحد الأقصى لدرجة كثافة الماء عند حوالي 4 درجات مئوية / 39 درجة فهرنهايت ما يقرب من ربع جالون (1.06 كوارت) من الماء المقطر عند درجة الحرارة تلك يزن بالضبط 1 لتر أو 2.2 رطل يزن بالضبط 1 كجم
و عند وصول درجة الحرارة لأقل من 4 درجات مئوية / 39 درجة فهرنهايت، تبدأ جزيئات الماء في تكوين بلورات، وتتحرك فعليًا بعيدًا عن بعضها البعض، مما يسبب زيادة في الحجم. ولهذا السبب يطفو الجليد على الماء؛ فهو أقل كثافة من الماء السائل.