Vesi

Biologiset ominaisuudet ja merkitys elämälle

Koheesion vuoksi vesi on rakenteellisempaa kuin useimmat muut nesteet. Koheesio eli samanlaisten molekyylien molekyylienvälinen yhdistävä vuorovaikutus johtuu vedessä vetysidoksista ja aikaansaa muun muassa veden pintajännityksen. Yksittäinen vetysidos kestää vain joitain sekunnin biljoonasosia, mutta uusia muodostuu alati. Koheesio yhdistettynä haihtumisimuun, adheesioon ja juuripaineeseen mahdollistaa veden nousun kasveissa juuritasolta korkeimpiinkin osiin. Ylimpien vesimolekyylien haihtuminen nostaa koko alempien vesimolekyylien koheesion vuoksi yhtenäistä ketjua vastaavan määrän ylöspäin. Adheesio eli erilaisten molekyylien molekyylienvälinen yhdistävä vuorovaikutus saa vesimolekyylit tarttumaan myös kasvin soluihin ja näin vastustamaan gravitaation alaspäin vetävää voimaa.
Vesi varastoi hyvin lämpöä eli sen ominaislämpökapasiteetti on suhteellisen suuri 4,186 kJ/(K·kg) (neste). Vesi voi siis varastoida tai luovuttaa suuren määrän lämpöä suhteellisen pientä lämpötilan muutosta vastaan. Tämän vuoksi suuret vesimassat voivat tasata ilmaston lämpötilaa varastoimalla auringosta tulevaa lämpöä lämpiminä ajanjaksoina (päivä, kesä) luovuttaakseen sitä kylminä aikoina (yö, talvi). Tästä syystä rannikkoseutujen ilmasto on yleisesti leudompi kuin sisämaiden. Veden suuri ominaislämpökapasiteetti johtuu vetysidoksista, joiden rikkominen vaatii suhteellisen suuren määrän energiaa.
Vedellä on korkea höyrystymislämpö. Trooppisten alueiden merenpinnat sitovat suuret määrät lämpöä höyrystyessään. Kun höyry kulkeutuu napoja kohti kylmemmille alueille, se jäähtyy ja kondensoituu takaisin nesteeksi luovuttaen lämpöä. Veden vuoksi Maan lämpötila pysyy melko tasaisena ja elämälle suotuisana.
Korkeasta höyrystymislämmöstä johtuu myös haihtumisjäähtyminen eli haihtumisesta johtuva pinnan jäähtyminen. Ilmiö perustuu kineettisiltä energioiltaan suurienergiaisimpien molekyylien eli kuumimpien molekyylien poistumiseen kaasuna, jolloin pinnalle jäävien molekyylien keskimääräinen kineettinen energia eli lämpö laskee. Haihtumisjäähtymisellä on suuri merkitys organismien lämmönsäätelyssä. Esimerkiksi kasvit eivät ylikuumene auringonpaisteessa lehdistä haihtuvan veden vuoksi. Ihmisen iholta tapahtuva hien haihtuminen laskee ruumiinlämpötilaa kuumissa olosuhteissa ja rasituksen aikana.
Vesi laajenee jäätyessään, mistä johtuu, että jää kelluu veden pinnalla. Jään pienempi tiheys johtuu vetysidosten muodostamasta kidejärjestelmästä. Sulaessaan jään tiheys kasvaa, kun kidejärjestelmä löystyy ja rikkoutuu, painuu kasaan. Yli 4 °C:n lämpötiloissa vesi käyttäytyy kuin muutkin nesteet, eli laajenee lämmetessään (tiheys pienenee). Jään vettä pienempi tiheys mahdollistaa eliöiden selviytymisen järvissä ja merissä talvella, sillä jää muodostaa pinnalle eristekerroksen. Näin vedet eivät yleensä jäädy pohjaan saakka paitsi pienimmissä lammissa kylminä talvina. Samoin veden poikkeuksellinen lämpölaajeneminen mahdollistaa elämälle välttämättömät vesistöjen syksyiset ja keväiset täyskierrot. Vesi on tiheimmillään 4 celsiusasteessa. 
Vesi on hyvä liuotin muodostaen vesiliuoksia (aq). Ioniset ja pooliset aineet liukenevat veteen parhaimmin. Veteen suuntautuvia aineita kutsutaan hydrofiilisiksi, vettä pakoilevia aineita hydrofobisiksi. Hydrofobisia yhdisteitä ovat esimerkiksi pitkiä hiiliketjuja sisältävät aineet kuten öljyt.

Fysiologinen merkitys

Ihminen on noin 62-prosenttisesti vettä, ja jo muutaman prosentin nestehukka heikentää työkykyä merkittävästi. Kahdenkymmenen prosentin vajaus johtaa kuolemaan. Koska vettä poistuu ihmisessä monella tavalla, ihminen tarvitsee elääkseen jatkuvasti merkittäviä määriä vettä.
Ihminen kuolee ensimmäisenä hapenpuutteeseen (minuuteissa), sitten vedenpuutteeseen (vuorokausia) ja ravinnonpuutteeseen vasta viikkojen tai kuukausien jälkeen.
Veden haihtuminen vaatii paljon energiaa, ja käytännössä viilentää ihmisen ruumista. Tämän voi todeta itsekin helposti: nuolaisemalla kämmenselkää ja puhaltamalla siihen. Tämä on yksi hikoilun ja turkittomuuden etu.

Kulttuurimerkitys

Maanviljelyssä vesi tuli erityisen tärkeään asemaan, sitä tarvittiin juomiseen ja ruoanlaittoon verrattuna valtavia määriä. Makeaa vettä on saatavilla suuria määriä suurien jokien alueilla (Niili, Eufrat, Huanghe eli Keltainenjoki). Ne synnyttivät ensimmäiset suuret kulttuurit.
Myös veden kyky sammuttaa tuli on tehnyt vedestä tärkeän. 
Vettä pidettiin vuosisatojen ajan yhtenä klassisista alkuaineista. Vasta 1700-luvulla Henry Cavendish havaitsi, että vedyn palaessa syntyy vettä. Tämä osoitti että vesi ei ole alkuaine vaan vedyn ja hapen kemiallinen yhdiste.

Energiakäyttö

Virtaavia vesiä on pitkään valjastettu voimantuotantoon. Kuitenkin vasta teollisena aikana tämä energiantuottotapa nousi merkittävään asemaan patojen ja vesivoimaloiden rakentamisen myötä.