Látszólag a legközönségesebb anyag: kémiai összetételét (H2O) általában még a reáliáktól rettegő vegyészeti analfabéták is ismerik, s legtöbbünk legalábbis nagyjából tisztában van azzal, mit kell kezdenünk a vízzel mint konyhai oldó- és tisztítószerrel, s nélkülözhetetlen elektrolittal (meginni, ugye). De ez még nem minden: a Föld felületének 71 százalékát borítja víz, jó része persze tenger meg óceán, azaz sós víz, s a maradék is gleccser vagy jégsapka - ezzel szemben a földi folyékony édesvízkészletek jórészt a felszín alatt találhatók. Gyakori előfordulása és speciális tulajdonságai egyaránt arra predesztinálták, hogy bázisán alakuljon ki a földi élet.
Cseppből a tenger
A vízmolekula elvben (két kötő és két nem kötő elektronpárjával) szabályos tetraédert alkotna, ám ettől a mérések alapján jelentős mértékben eltér. Mindez úgy lehetséges, hogy a nagyobb elektronegativitású oxigénatom polarizálja a két hidrogénkötést, azaz kissé magához vonzza a kötő párokat (s akkor még nem is beszéltünk a két nem kötő kettősről). Emiatt a vízmolekula dipólusként viselkedik - ami már magában is képessé teszi viszonylag erős másodlagos kémiai kötések létrehozására. S még nem esett szó a hidrogénhíd (avagy protonhíd) kapcsolatról, amelynek során a parlagon hagyott nem kötő elektronpárok más vízmolekulák hidrogénatomjaival létesítenek másodlagos, kémiai viszonyt. Mindez érthetővé teszi a víz számos tulajdonságát, melyek miatt nélkülözhetetlen a földi élet fennmaradásához. Először is, a molekuláris vonzerő miatt igen nagy a víz felületi feszültsége (pl. kis mennyiségű víztömeg ideális esetben csaknem gömb alakú cseppet alkot), másrészt a molekulák közötti erős kohézió és a víz jó adhéziós (tapadási, nedvesítési) képessége teszi lehetővé, hogy a gravitációval szemben is felkússzon a kapillárisokban - ez kulcsfontosságú a növények vízfelvétele során. Szintúgy a molekuláris szerkezet teszi alkalmassá arra, hogy szinte tökéletes oldószerként viselkedjen: csaknem minden képes elvegyülni benne - sók, szervetlen és szerves (pl. amino- és nuklein-) savak, bázisok, számos gáz (pl. oxigén, szén-dioxid), egyszerű cukrok és alkoholok (az etil-alkohollal például korlátlanul képes elegyedni, a kocsmárosok nagy örömére). De ami nem oldódik vízben, jól is teszi - a zsírok és olajok például javarészt hidrofób vegyületek, melyek a főzés hatására is csupán levest vagy pörköltszaftot alkotnak. Éppen ezért szinte minden, élettanilag fontos anyag vizes oldat formájában található meg testünkben, melynek jó részét a sejtfolyadék teszi ki. További fontos jellegzetessége, hogy bár kémiailag tökéletesen tiszta formában rosszul vezeti az áramot, ám így nem is fordul elő a természetben. Némi ionszennyeződés nyomán már nő a vezetőképesség - ami egyrészt kulcsfontosságú a sejtek kommunikációja, anyagcseréje során, másrészt kockázatossá teszi a hajszárítóval való közös habfürdőzést.
A víz emellett tartogat még számos csodát: igen magas a hőtároló készsége - a jól ismert vegyületek közül csak az ammónia rendelkezik magasabb fajhővel (ezért használják ez utóbbit jéggépekben). Ráadásul elpárolgásakor igen komoly hőt von el környezetétől - viszont kondenzáció során igen sokat ad le, ezért működik például a gőzalapú központi fűtés. Mindez a víz mennyiségétől függetlenül is működik: a hatalmas óceáni víztömeg képes rá, hogy kiegyenlítse a földi klíma nagyobb ingadozásait, s így (persze csak nagyjából) stabilizálja az éghajlatot, de ugyanígy szervezetünk (s az élőlények jó része) hőháztartásában is döntő szerepet tölt be. De meg kell említenünk a földi vízkörzést is, amely szinte működtetője és motorja a földi éghajlati rendszernek - a víz éppen különleges tulajdonságai révén képes eljutni szinte mindenhová, ezáltal biztosítva az élet fennmaradását bolygónk túlnyomó részén. A különlegesen erős belső kötőerők magyarázzák azt is, miért viselkedik másként, mint a legtöbb vegyület. Az átlagos folyadék sűrűsége a hűtés során egyre nő, szilárd állapotban pedig nehezebb, mint folyadékként. A víznél is működne mindez, de csak egy ideig: adott mennyiségű hűlő víz sűrűsége egyre nő, térfogata viszont csökken (a nagy vizek tetején lehűlő víz rendre lesüllyed, ezáltal az élővizek folyamatosan és egyenletesen hűlnek) - egészen +4 Celsius-fokig. Ekkortól kezdve a hőmérséklet csökkenésével a sűrűség is csökken, a víz kitágul (mindez azért, mivel ettől kezdve egy sokkal lazább, "szellősebb" belső szerkezet jön létre), azaz a hidegebb víz a felszín közelében marad, s mivel igen rossz hővezető, ezért a mélyebb vizek képesek tartani az élet fennmaradásához szükséges magasabb hőmérsékletet. Ráadásul fagyás során még egy ennél is szellősebb kristályszerkezet alakul ki, azaz megszilárdulva a víz sűrűsége csökken, térfogata viszont nő - el nem tudjuk mondani, milyen fontos, hogy folyóink, pláne tavaink nem fenéktől kezdenek kifagyni, hogy a jég felül van, s a folyadék alul (cserében csupán arra kell ügyelnünk, hogy ne felejtsünk sört a fagyasztóban).
Pára, felhő, köd
A víz, hála remek tulajdonságainak, képes nagymértékben keveredni a levegővel (annál inkább, minél magasabb a hőmérséklet), sőt ilyenkor jóval a forráspont alatti hőmérsékleten is gáz, azaz vízgőz formájában van jelen. Adott vízgőz-koncentráció mellett persze a levegőnek is van egy meghatározott harmatpontja - ha a hűlés során ezt eléri a levegő hőmérséklete, megkezdődik a víz kondenzációja. Mindez remekül látható a napi rendes gomolyfelhő-képződés során, a felmelegedett, nedves levegő felszáll, eközben lehűl, és kiválnak belőle a vízcseppek. Ha ezek a felhők kellő magasságra emelkednek (ahogy teszik például a cumulonimbusok, azaz a zivatarfelhők), úgy a vízcseppek már kellően túlhűlnek ahhoz, hogy jégeső szakadjon a nyakunkba - máskor viszont, ha kellően vastag, meleg légpárnán haladnak keresztül, akkor a jégszemek elolvadnak, s jön a nagy cseppes nyári zápor. A vízgőz amúgy alacsonyabb szinten is kiválhat - ha a talajközeli nedves levegő harmatpont alá hűl, gyakorlatilag a szemünk előtt zajlik a felhőképződés, de ezt már ködnek hívjuk. Amennyiben a levegő hőmérséklete még nem érte el a harmatpontot, de a környező tereptárgyaké alatta van, úgy enyhébb időben harmat, zimankóban dér keletkezik - az előbbi sok helyen fontos vagy épp az egyetlen csapadékforrás. Ilyenkor, télen az is gyakori, hogy az igen hideg, de még nedves levegő hűl le a jóval fagypont alatti harmatpontjára - ekkor jön a fagyott micsodából álló ködszitálás, amely oly csodálatos, csörgő hangot ad, továbbá a zúzmaralerakódás, ami jól mutat a fákon, sőt még a járműveken is - amennyiben nem a te autódról van szó. A tél számunkra legveszélyesebb, egyben legellenszenvesebb fenoménja rendre akkor következik el, amikor meleg, nedves levegő nyomul az alant található ultrahideg légpárna, pláne talaj fölé. Ilyenkor elindul az égi áldás, ami sokszor már a hidegebb levegőben megfagy, és fagyott esőként kopog az ereszen, rosszabb esetben viszont amúgy is túlhűlve a hideg tereptárgyakra (pl. útra, járdára) hullva azonnal megfagy - ez az a bizonyos ónos eső. A legspeciálisabb körülmények (ideális hőmérséklet és telítettség) a hó kialakulásához kellenek. A víz amúgy hajlamos a túlhűlésre - akár több fokkal 0 Celsius alatt is folyadék marad, s éppen csak megjelennek benne a kristálygócok: a kifagyás azután hirtelen, akár egy szempillantás alatt végbemehet. Így képes beállni például egy tó egyetlen éjszaka alatt (erre, tudjuk, egy ember is képes, de hát abban meg nincs semmi kunszt). Fordítva viszont nem megy a dolog: amint a jég hőmérséklete elérte a nulla fokot, azonnal olvadni kezd, s a jég-víz elegy ezt a hőfokot addig tartja, míg teljesen fel nem olvadt, a whisky- és koktélfogyasztók nagy örömére. A víz forrás- és fagyáspontját persze lehet manipulálni: a sós víz alacsonyabb hőmérsékleten fagy: ezért szórják kilószámra a sót a járdára és az úttestre - bár ez csak egy bizonyos hőmérsékletig működik. Nagy magasságban, alacsonyabb nyomáson hamarabb felforr a víz, de a nyomás növelésével növekszik a forráspont is (így működnek a kuktaszerű zárt főzőedények), nagy nyomás alatt pedig csökken a jég olvadáspontja, ami lehetővé teszi például a gleccserek mozgását.
Jön a szán, csúszik
Érdekes módon a tudósok máig sem jutottak nyugvópontra az olyan kérdésekben, hogy például mitől csúszik a hó meg a jég. A régebbi szakirodalomban még azt olvashatták, hogy a szántalp és a korcsolya vasa egy kis felületen megolvasztja a nyomás alá került, ráadásul súrlódó jeget, illetve havat, ami lehetővé teszi a siklást úgy, hogy a keletkező minimális víz rögvest vissza is fagy. A ma domináns (de teljeskörűen el nem fogadott) hipotézis szerint a levegővel érintkező vízmolekulák sokkal lazábban kapcsolódnak a jégben alattuk elhelyezkedő sorstársaikhoz, mint azok egymáshoz - éppen ezért a jég legkülső, levegővel érintkező szintje egyfajta kvázifolyadékként viselkedik, és kívülről mintegy nedvesíti a jeget, függetlenül attól, hogy nehezedik-e rá korcsolya vagy sem. Mindez azonban csak bizonyos hőmérsékleti határokon belül érvényes - számos sarkvidéki expedíció volt kénytelen konstatálni, hogy a mínusz 30-40 fokos jég és hó már egyáltalán nem csúszik, a szán mozgása pedig oly könnyed rajta, mint mondjuk a sífutás kohósalakon. A víz paradox tulajdonságai közül a legmeredekebbet hagytuk utoljára - ezt Mpemba-paradoxon néven ismerik, tudniillik a jelenséget egy Mpemba nevű tanzániai kisfiú "fedezte fel" még hatvanas évekbeli középiskolai tanulmányai során (ennek azért ellentmond, hogy már Arisztotelész, Descartes és Bacon is foglalkozott a megfejtéssel). Annyi biztos, hogy a tudományos közönség nevezett afrikai nebuló és egy vele konzultáló fizikus, bizonyos dr. Osborne hatására fedezte fel magának újra ezt a problémát, melynek lényege, hogy (igen tág határok között) a mélyhűtőbe helyezett meleg víz előbb fagy meg, mint a hideg. (A forráspont közeli, illetve közel nulla fokos vizek között ez már nem igaz, a kevésbé nagy különbségeknél viszont mindig.) Már maga az a tény is, hogy eme fenoménre ma sincs általánosan elfogadott magyarázat, jól mutatja, mennyi mindent nem tudunk még a számunkra legfontosabb vegyületről. A fenti jelenség tudniillik látszólag ellentmondana a termodinamika érvényesnek tartott törvényeinek - a kutatók ennek dacára állítják, hogy tökéletesen magyarázható a jelenlegi fizikai törvények alapján is. A kérdés már csak az, melyiket vegyék elő közülük. Voltak, akik megpróbálták megkerülni a problémát, s azt állították, hogy a meleg víz erősebben párolog, ami komolyabb térfogatcsökkenéssel jár. Kár, hogy a jelenség lezárt adagok esetén is tapasztalható. Mások úgy vélték, hogy a meleg folyadékból több oldott gáz távozik, ami növeli a fagyáspontot, de előkerült olyan feltételezés is, hogy a melegebb víz hűlése egyenetlenebb hőeloszlással jár - a melegebb helyezkedik el a felszínen, s ez gyorsítja a hőleadást, sőt a meleg víz leolvasztja az igen rossz hővezető képességű zúzmarát, ami szintén gyorsabb hűléshez vezet. A legravaszabb érvelés szerint az alacsonyabb hőmérsékletről lehűtött víz sokkal hajlamosabb túlhűlni, mint a magasabb hőmérsékletről indító víz. Talán éppen ez a legfontosabb magyarázat, s az is lehet, hogy eltérő mértékben, de valamennyi tényező szerepet játszhat a látszólagos paradoxon kiváltásában. Akármi legyen a megfejtés, jusson ez mindig az eszünkbe, ahányszor gyorsan akarnánk jégkockát csinálni.
