水の不思議

我々は普段、当たり前の存在として水を使ってます。
飲んだり、食べたり、洗ったり、水を使わない日は一日だってありません。
しかし、そんな水ですが、科学的な目線で捉えると、とても不思議な物質なのです。

通常、固体であれば物質の密度が高くなります。
これは、固体になることで、原子・分子がきちんと整列し、間の距離が近くなるためです。
しかし、水は個体になると密度が低くなります。
氷は、水分子の形状と結合の性質によって、逆に隙間が多くなるからです。
そのため、氷は水に浮くのです。

また、普通の物質は、高い圧力をかけると密度が増して固体になります。
気体である酸素も、高圧をかけることで個体に変化します。
しかし、氷に圧を加えるとどうでしょう？
スケートをイメージして欲しいのですが、スケートの歯に当たった氷は溶けて水になります。
これは、氷を形作っていた水の分子が、圧力によってバラバラになり、液体に戻るためです。
これも他の物質にはない水の性質です。

そして、沸点が異常に高いのも、水の変わった性質です。
分子には重さがあり、重いものほど沸騰する際に高い温度が必要になります。
重いものを運ぶ時には、より力が必要になるイメージです。
水の重さを考えると、沸点は-150度程度になるのが通常だそうです。
しかし、実際の沸点はそれを大幅に上回る100度。
水は、水分子が集合して塊状になっているため、よりエネルギーを必要とし、沸点が高くなるのです。

表面張力が高いのも水の特徴です。
コップに水を満杯にいれても、表面が盛り上がってあふれないのは、表面張力の働きです。
水は他の物質と比べて表面張力が2倍～3倍高い、とても不思議な物質です。

これらの性質は、生物が生きていく上で、非常に役立っています。
氷が浮くことで、冬で海や川が凍ったとしても、生物は生き延びることができます。
また、高い沸点によって、気候の変動があっても安定して生命活動を営むことができます。
そして、大きな表面張力は、植物が水を吸収する際にも非常に有利な性質です。

面白いのは、いまだに水は、日々新しい発見が見つかっているところです。
身近であって、非常にミステリアスな存在である水。
私たちの体も、6割が水です。
水の謎を完全に解き明かした時、生命の謎にも一歩近づけるのかもしれません。