奇妙的水

水总是给我带来惊喜。通常我认为这是理所当然的，就像我们大多数人一样，但有时它会让我感到多么美妙。在学校里，我们被教导固体比液体密度大，而液体又比气体密度大，这似乎都是有道理的。不是水——哦，不——水有它自己的事，当它变成固体时，它会漂浮起来!这使得冰帽可以漂浮，鱼类可以生活在冰冻湖泊的冰下，冰块可以在杜松子酒和奎宁水上弹跳!水是多么奇特啊。这还不是全部!我们都知道油和水不能混合——不仅是油不能溶于水(反之亦然)，而且你甚至不能把它们混合在一起。这种不互溶性本身就很了不起，但当你意识到它是所有生物化学的基础时，就更了不起了。像蛋白质和DNA这样的生物分子有“油性”部分和“水性”部分。 When they are put into water, proteins and DNA arrange themselves so that the "watery" sections are near the surrounding water molecules and the "oily" sections all cluster together to get away from the water. This is the driving force for the protein and DNA molecules to form the correct shapes so that they can do their jobs in the body.

那么是什么让水做出了这些疯狂的事情呢?在另一个奇特的水生命——雪花——中也有线索。当水分子聚集在一起时，它们会自行排列，使一个分子上的氢原子直接指向另一个分子上的氧原子(形成所谓的氢键)。为了满足原子指向特定方向的要求，排列分子的最好方法是让分子形成六边形。雪花就是在这样的六边形上形成和堆积的，直到我们看到熟悉的六重对称的白色蓬松的东西。六边形的水分子中间有一个(分子大小的)洞，所以当液态水变成冰的时候，分子重新排列成六边形，很多(非常小的)洞就形成了。这表现为水在变成冰时膨胀，密度降低，所以冰漂浮在水面上。当你试着把油和水混合在一起时，水分子聚集在一起，以最大限度地使氢原子指向氧原子，而不包括油分子，因为油分子会破坏水分子之间的亲密联系。我们看到的结果是油和水不能混合。

下次下雪的时候，或者你喝加冰的饮料的时候，想想它是一种多么神奇的物质——这一切都是因为氢原子喜欢和氧原子结合在一起!