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水の不思議

 水素結合によって、あらゆる生命現象が生まれた

 以前書いた沖大幹氏(東大教授)「水の未来」は、水についてのマクロの話であった。こんどはなぜ水がそのような現象を起こすのか、ミクロの話である。

 水の分子(H2O)は、水素原子の-電子がひとつ、酸素原子との間で共有されている。そのため水素原子で、酸素原子とくっついていない反対側は、プラスの電荷となる。酸素原子の、水素原子とくっついていない方はマイナスの電荷となる。
 そのため、水は分子自身が+と-の極性を持つことになる。この分子同士が惹かれあい、結合し集合している。この分子同士の結合を「水素結合」という。

 
 この水素結合は、水の特異な性質を生み出している。
 例えば、水の比熱は他の物質に比べ異常に大きく、沸点と融点がきわめて高い。分子間結合のおかげで、分子がすぐ動き出さないからである。

 つまり水素結合がなければ、常温で水は気体である。生物はみな干からびてしまう。
 高い比熱は恒温動物の温度変化を和らげ、常温で体液の役割を果たしてくれる。
 さらに、水素結合によって表面張力がうまれるため、毛管現象によって体内の血液をいきわたらせ、木々の先端まで水が到達する。


 また、常圧での水の固体(氷)は液体の場合より分子間の隙間が大きい。そのため、氷は水に浮く。比重は4℃のとき最大になる。

 たとえば、気温が低下した時には湖の表面だけが凍って、その近くの4℃の水は、湖の底に沈む。つまり表面は氷でふたをして、冷たい部分は底に溜まる。中間で魚のいるところは、ある程度一定の温度に保たれる。もちろん、オットセイや北極クマが氷の上で生きられるのも、その水の性質のおかげである。

 すなわち、これら水の特異な性質のおかげで、われわれ生命体が存在することができるのである。
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  佐治 眞悟

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