Важной особенностью молекулы воды является ее полярность: молекула образует угол с атомами водорода на концах и с кислородом в вершине. Поскольку кислород имеет более высокую электроотрицательность, чем водород, сторона молекулы с атомом кислорода имеет частичный отрицательный заряд. Молекула с такой разностью зарядов называется диполем. Различия в зарядах приводят к тому, что молекулы воды притягиваются друг к другу и к другим полярным молекулам. Это притяжение известно как водородная связь .
__
Наличие водородной связи обеспечивает необычное поведение молекул при замерзании: как и большинство других веществ, жидкость становится при понижении температуры более плотной. Однако, в отличие от большинства других веществ, при охлаждении до температуры, близкой к точке замерзания, наличие водородных связей приводит к тому, что молекулы образуют структуру, которая на самом деле имеет меньшую плотность, поэтому, твердая форма, - лед, будет плавать в воде.
Другими словами, вода расширяется при замерзании, в то время как большинство других веществ - сжимаются, когда они становятся твердыми. Жидкая вода достигает своей наивысшей плотности при температуре 4 градуса, что имеет важное биологическое значение для водной жизни зимой. Вода, охлажденная на поверхности, становится более плотной и тонет, образуя конвекционные потоки. Но, когда температура воды в озере нагревается до 4°C, вода на поверхности по мере ее охлаждения становится менее плотной, образуя лед. Поскольку нисходящая конвекция более холодной воды блокируется изменением плотности, любой большой водоем, замерзший зимой, будет иметь большую часть воды в жидком состоянии при температуре 4 ° C под ледяной поверхностью, что позволит рыбам и другим водным обитателям выжить. Это один из примеров, наглядно демонстрирующий биологическое значение пространственной организации молекул воды.
