വെള്ളം: ഒരു തന്മാത്രാവിചാരം

വെള്ളം, എല്ലാവര്‍ക്കും സുപരിചിതമായ ഒരു പദാര്‍ത്ഥം. ഇതിനെപ്പറ്റിയുള്ള ധാരാളം അറിവ് നമുക്കുണ്ട്. ഭൂമിയുടെ 71%വും വെള്ളമാണ്. പക്ഷെ ഇതിന്റെ 2.5% മാത്രമാണ് ശുദ്ധജലം. നദികളിലും തടാകങ്ങളിലും, കിണറുകളിലും കൂടാതെ മണ്ണിനടിയിലും എല്ലാമായി മനുഷ്യന് ഉപകരിക്കുന്ന വിധത്തില്‍ 1.2% മാത്രം. ബാക്കിയത്രയും ധ്രുവങ്ങളിലും മഞ്ഞുപാളികളിലും, അന്തരീക്ഷത്തിലുമായും കുടുങ്ങികിടക്കുകയാണ്. മറ്റുഗ്രഹങ്ങളിലും, അസ്ട്രോയിഡുകളിലും വെള്ളം ഉള്ളതായി അറിയാം. ഭൂമിയിലെ ജലം നിരന്തരം ചലനാവസ്ഥയില്‍ ആണ്. ജലചക്രം എന്നൊക്കെ കേട്ടിട്ടുണ്ടല്ലോ? അതുപോലെ ഭൂമിയിലെ എല്ലാവിധ ജീവ വസ്തുക്കളിലും വെള്ളം ഉണ്ട്.

മനുഷ്യശരീരത്തിന്റെ 65-75%വും വെള്ളമാണ്. ശരീരത്തിലെ ജലാംശത്തിന്റെ 4% നഷ്ടമായാല്‍ ശരീരപ്രവർത്തനങ്ങളെ എല്ലാം പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കുന്ന ഡിഹൈഡ്രേഷന്‍ എന്ന അവസ്ഥ ഉണ്ടാകും, 10% ആയാല്‍ മരണവും. ഒരു മനുഷ്യനു ഭക്ഷണമില്ലാതെ കുറേ ദിവസങ്ങള്‍ കഴിയാനാകും, പക്ഷെ വെള്ളം കുടിക്കാതെ ഒന്നോ, രണ്ടോ ദിവസമേ പറ്റൂ. വെള്ളമില്ലാതെ, നമ്മുടെ ഇപ്പോഴുള്ള  അറിവനുസരിച്ച് ജീവന്ന് നിലനില്‍ക്കാനാവില്ല. എന്ന് വച്ചാല്‍ വെള്ളം മനുഷ്യന്റെ ഏറ്റവും അടിസ്ഥാന ആവശ്യം ആണ്. ജൈവശരീരത്തിലെ ജീവനാധാരമായ എല്ലാ ജൈവ രാസ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളും വെള്ളത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിലേ നടക്കു. അതുപോലെ ഇങ്ങനെയുള്ള പ്രക്രിയകളിലൂടെ ഉണ്ടാകുന്ന മാലിന്യങ്ങള്‍ നീക്കം ചെയ്യാനും വെള്ളം തന്നെ വേണം.തന്നെയുമല്ല, ജീവനാധാരമായ ഡി.എന്‍.എ., ശരീരപ്രവർത്തനങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന എന്‍സൈമുകള്‍, ഹോർമോണുകള്‍  ഇവയുടെ ഘടനാപരമായ സമഗ്രത നിലനിര്‍ത്തുന്നതിനും എല്ലാം ഈ  “ഉയിര്‍നീര്‍” കൂടിയേ കഴിയൂ. അതിനാലാണ് വെള്ളം ഉയിർനീര്‍ തന്നെ എന്ന് പറയുന്നത്. ഇതൊക്കെ നമ്മള്‍ ഭൂരിപക്ഷം ആള്‍ക്കാര്‍ക്കും അറിവുള്ള കാര്യങ്ങളാണ്. ഇതിനാല്‍ തന്നെ ഇതു അനുപമമായൊരു പദാര്‍ഥം ആണെന്നതും എല്ലാവർക്കും ബോധ്യമുണ്ട്.

വെള്ളം എന്ന് നമ്മള്‍ ഉദ്ദേശിക്കുന്നത് ദ്രാവക രൂപത്തിലുള്ള നീര്‍  ആണ്.

ഇനി ഈ ഉയിര്‍നീരിന്റെ ചില  സമാനതകളില്ലാത്ത  ഭൗതികഗുണങ്ങളെ പറ്റി ആലോചിക്കാം. ഭൂമിയിലെ സാധാരണ  താപ-മര്‍ദ്ദ നിലയില്‍ ദ്രവ്യത്തിന്റെ വാതകം, ദ്രവം, ഖരം എന്നീ മൂന്നു അവസ്ഥകളിലും ഒരേ സമയം നിലനിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ഒരു പദാര്‍ഥം വെള്ളം മാത്രമാണ്. ഉദാഹരണമായി ഒരു ഐസ്സ്കട്ട എടുത്ത് ഒരു പാത്രത്തില്‍ വച്ച് നോക്കുക. ഈ മൂന്നു അവസ്ഥകളും കാണുവാന്‍ കഴിയും.

മറ്റു ദ്രവവസ്തുക്കള്‍ക്കോ, വാതകങ്ങള്‍ക്കോ  സാധാരണ താപനിലയിലും മർദ്ദത്തിലും ഇങ്ങനെയൊരു പ്രത്യേകത ഇല്ല. ഓരോ പദാര്‍ഥത്തിന്റെയും അസ്തിത്വം  അടിസ്ഥാന ഘടകമായ  അതിന്റെ തന്മാത്രയാണല്ലോ? ജലതന്മാത്ര വളരെ ചെറുതാണ്. ആകെ മൂന്നു ആറ്റങ്ങള്‍ മാത്രം ഉള്ള ഒരു സൂഷ്മകണിക. രണ്ടു ഹൈഡ്രജന്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ ഒരു ഓക്സിജനുമായി സഹരാസബന്ധത്താല്‍ യോജിച്ചുണ്ടാകുന്നത്. ഇതുപോലെയുള്ള മറ്റു സൂഷ്മതന്മാത്രകള്‍ എല്ലാം തന്നെ വാതകാവസ്ഥയിലാണ്. ഉദാ: അമോണിയ, ഹൈഡ്രജന്‍ സള്‍ഫൈഡ്.

കൂടാതെ, മറ്റു പല സവിശേഷ ഗുണധര്‍മ്മങ്ങളുമുണ്ട് വെള്ളത്തിന്. വെള്ളം ഒരു സാര്‍വത്രിക ലായകമാണ്. എന്നുപറഞ്ഞാല്‍ ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ വസ്തുക്കളെ ലയിപ്പിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ലായകം. രസം (മെര്‍കുറി) കഴിഞ്ഞാല്‍ ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ പ്രതലബലം(surface tension) ഉള്ള ദ്രവവസ്തുവും ആണിത്. വെള്ളത്തിന്റെ പല ഭൌതികഗുണങ്ങളും ഇതുപോലെയുള്ള മറ്റു സൂഷ്മ തന്മാത്രകളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോള്‍ വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ്. ഉദാഹരണമായി സംയുക്തങ്ങളുടെ തിളനില (boiling point) എടുക്കാം. മീഥേന്‍(CH4), ഹൈഡ്രജന്‍ സള്‍ഫൈഡ്(H2S), ഹൈഡ്രജന്‍ക്ലോറൈഡ്(HCl), അമോണിയ(NH3)ഇവയെല്ലാംതന്നെ ഈ ഗ്രൂപ്പ് മൂലകങ്ങളുടെ ഹൈഡ്രയ്ഡുകള്‍ (hydride) ആണ്. ഇവയെല്ലാത്തിന്റെയും തിളനില 0Cയില്‍ താഴെയാണ്. വെള്ളത്തിന്റേത് 100Cഉം.

ഓരോ പദാര്‍ഥത്തിന്റെയും അസ്തിത്വം അതിന്റെ തന്മാത്രാഘടനയെ ആശ്രയിച്ചാണ്‌. ഒരു തന്മാത്ര എന്നത് ആറ്റോമിക കേന്ദ്രങ്ങളുടെയും അവയുടെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും പ്രത്യേക ജ്യാമിതിയില്‍ ഉള്ള യോജിപ്പിലൂടെ രൂപം കൊള്ളുന്ന സുസ്ഥിരതയും പ്രത്യേക ഗുണധര്‍മ്മങ്ങളും പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന സംയുക്തം ആണല്ലോ. ഓരോ ആറ്റത്തിന്റെയും ബാഹ്യ ഓര്‍ബിറ്റലുകളിലെ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ (bonding orbital) സംയോജിച്ചാണല്ലോ രാസബന്ധങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നത്. ഓരോ തന്മാത്രയിലെയും ഘടകങ്ങള്‍ ആയ ആറ്റങ്ങള്‍ ഏതു ക്രമത്തില്‍ പരസ്പരം ചേരുന്നു എന്നതിനനുസരിച്ചാണ് തന്മാത്രകളുടെ രൂപഘടന ലഭിക്കുക. ഇതാണ് താനും ഓരോ തന്മാത്രയുടെയും സത്ത. അതിനാല്‍ ഓരോ സംയുക്തത്തിന്റെയും പ്രവർത്തനക്ഷമതയും ഭൌതിക ഗുണങ്ങളുമെല്ലാം തന്നെ അതിന്റെ തന്മാത്രഘടനയെ ആശ്രയിച്ചാണ്. ഇനി നമ്മുടെ ജലതന്മാത്രയുടെ തന്മാത്രഘടന ഒന്ന് വീക്ഷിക്കാം.

രണ്ടു ഹൈഡ്രജന്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ നടുക്കുള്ള ഓക്സിജന്‍ ആറ്റവുമായി ഓരോ ഇലക്ട്രോണ്‍ സഹകരിച്ചു സഹസംയോജകബന്ധനം ഉണ്ടാകുന്നു. ഹൈഡ്രജന്‍ രണ്ട്  കാലുകളായും ഒക്സിജന്‍ ശരീര ഭാഗവുമായുള്ള ഒരു “” രൂപത്തിലുള്ള കോണീയ(angular) ആകൃതി എന്ന് പറയാം.  ഈ തന്മാത്ര മുഴുവനായും എടുത്താല്‍ ന്യൂട്രല്‍ ചാര്‍ജ് ആണെങ്കിലും ഇലക്ട്രോണ്‍ വിന്യാസത്തിന്റെ ഫലമായി ഇതു ഒരു ധ്രുവീയ(polar) തന്മാത്രയായി പരിണമിക്കുന്നു. ഓക്സിജന്‍ ഹൈഡ്രജനെക്കാളും വിദ്യുത് ഋണത (Electronegativity) കൂടുതല്‍ ആയതും, ഒക്സിജന്റെ രാസബന്ധത്തില്‍പ്പെടാത്ത ഇലക്ട്രോണുകള്‍ രണ്ടു ഓർബിറ്റലുകളിലായി ഒരറ്റത്ത് നിലകൊള്ളുന്നതും, അങ്ങനെ ഹൈഡ്രജന്‍- ഓക്സിജന്‍ സഹരാസബന്ധങ്ങള്‍ ഒരു 104.5o കോണില്‍  അകന്നു ഒരറ്റത്തായി വരുന്നതു കൊണ്ടാണിത് (ചിത്രങ്ങളില്‍ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലുള്ള ത്രിമാന ഘടനയാണ് ജലതന്മാത്രക്കുള്ളത്. )

 

ഈ പ്രത്യേക ഘടനാ സവിശേഷത മൂലം  ജലതന്മാത്രകള്‍ തമ്മില്‍ ഹൈഡ്രജന്‍ രാസബന്ധനം (Hydrogen bond) ഉണ്ടാകുന്നു. അതായത് ഓക്സിജന്റെ ഭാഗത്ത് ഇലക്ട്രോണ്‍ സാന്ദ്രത കൂടുതല്‍ ഉള്ളതുകൊണ്ടും അവിടെ വിദ്യുത് ഋണത കൂടുതലായും, ഹൈഡ്രജന്‍ ഭാഗത്ത് കുറവായതിനാല്‍ അവിടെ ചെറിയ ധന ചാര്‍ജ് (+ve) ആയതിനാലും അടുത്തുവരുന്ന തന്മാത്രയുടെ ഹൈഡ്രജനും ഈ ഓക്സിജനുമായി ഒരു താത്കാലിക രാസബന്ധനം രൂപം കൊള്ളുന്നു. ഇതിനെയാണ് ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധനം എന്ന് പറയുന്നത്. ഇതു സഹ രാസബന്ധത്തെ അപേക്ഷിച്ച് ബലം കുറഞ്ഞതും, വേര്‍പെട്ടു മാറാനും, കൂടിച്ചേരാനും സംഭാവ്യത ഉള്ളതുമാണ്. അതുപോലെ അടുത്തുള്ള മറ്റു ജലതന്മാത്രകളുമായുo  ഇതേപോലുള്ള ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധനം ഉണ്ടാകുന്നു. ഒരു തന്മാത്ര മറ്റു നാല് ജലതമാത്രകളുമായി ചേര്‍ന്ന് ഒരു ച്തുഷ്ഫലകജ്യാമിതി(tetrahedral) ഘടന രൂപം കൊള്ളുന്നു. (ചിത്രം നോക്കുക).

ഹൈഡ്രജൻ ബന്ധനവും ചതുഷ്ഫലക ജ്യാമിതീ ഘടനയും

ഇങ്ങനെയുള്ള ചതുഷ്ഫലകക്ലസ്റ്ററുകളുടെ പരസ്പരബന്ധിതമായ ഒരു നൈരന്തര്യം ആണ് ദ്രവാവസ്ഥയില്‍ വെള്ളത്തിനത്. ഇതോടൊപ്പം ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധനം വിട്ടുമാറുകയും , കൂടിച്ചേരുകയും അങ്ങനെ ചതുഷ്ഫലക ജ്യാമിതിയുടെ വിന്യാസക്രമം മാറി വരുകയും ചെയ്യും. അപ്പോഴും മൊത്തത്തിലുള്ള പരസ്പരബന്ധിതമായ ഘടന മാറുന്നില്ല. കൂടാതെ ജലതന്മാത്ര വിഘടിച്ചു ഉണ്ടാകുന്ന ഹൈഡ്രജന്‍ അയോണുകളും(H+), ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് അയോണുകളും(OH-) ചലനാത്മകമായി ക്ലസ്റ്ററുകളില്‍ ചേരുകയും വിട്ടുമാറുകയും ചെയ്തുകൊണ്ടിരിക്കും. ഈ ചലനങ്ങള്‍ എല്ലാം പികോസെകണ്ട് (10−12 ) സമയദൈര്ഘ്യത്തിലാണ് സംഭവിക്കുന്നത്‌.. അതായത്  ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധത്താല്‍ പരസ്പരം കൂട്ടംകൂടി ചലനാത്മകമായി നില്‍ക്കുന്ന ചതുഷ്ഫലക ജ്യമിതീ രൂപങ്ങളുടെയും( tetrahedral shaped H2O cluster)  തന്മാത്രകളുടെയും അയോണകളുടെയും (H2O, -OH,H+ )  ഏകാത്മകതയോടെ( cohesion) പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന, ഒരു വലയിലെ കണ്ണികളുടെ പാരസ്പര്യം പോലെ സങ്കീര്‍ണമായും, അനുസ്യൂതമായും   ബന്ധിതമായുള്ള  നെറ്റ്‌വര്‍ക്ക് (hydrogen bonded network) ഘടനയാണ്  ദ്രാവകഅവസ്ഥയില്‍വെള്ളത്തിനുള്ളത്.

ഹൈഡ്രജന്‍ബന്ധനത്താല്‍ ധാരാളം തന്മാത്രകള്‍ ഒന്നിച്ചു ചേരുന്നു.

തന്മാത്രകളുടെ ചലനാത്മകത താപനിലയിലെ ഏറ്റകുറച്ചില്‍ അനുസരിച്ച് കൂടുകയും കുറയുകയും ചെയ്യും. വെള്ളത്തിന്‍റെ എല്ലാ സവിശേഷ ഗുണധര്‍മ ങ്ങള്‍ക്കും നിദാനം  ഈ തന്മാത്രാഘടനയും ഇവയുടെ പരസ്പര ബന്ധിതമായ ഏകാത്മക സ്വഭാവ സവിശേഷതകളുമാണ്. ഉദാഹരണമായി  സാധാരണ താപനിലയിലും മര്‍ദ്ദത്തിലും വെള്ളത്തിന്‍റേത്  ദ്രവാവസ്ഥ ആണല്ലോ?  അതേസമയം ഇതുപോലെയുള്ള സൂക്ഷ്മ തന്മാത്ര സംയുക്തങ്ങള്‍ എല്ലാം വാതകാവസ്ഥയിലാണ്. (H2S- ഹൈഡ്രജന്‍ സള്‍ഫൈഡ്,  NH3-അമോണിയ, HBr, HCl, AsH3, SbH3 മുതലായവ). വെള്ളത്തിന്‍റെ സാന്ദ്രതയും മറ്റു പല ദ്രവവസ്തുക്കളെ അപേക്ഷിച്ച് കൂടുതലാണ്. കാരണം ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധന നെറ്റ് വര്‍ക്ക് ക്ലസ്റ്റെര്‍ ഘടനയാണ്.

വെള്ളം തണുത്തുറഞ്ഞു ഐസ് എന്ന ഖരാവസ്ഥ  ആകുമ്പോള്‍ അതിനു ത്രിമാന ഘടനാപരമായ കൃത്യത കൈവരുന്നു. എല്ലാ ഖരാവസ്ഥയിലുള്ള വസ്തുക്കളുടെയും തന്മാത്രകള്‍ പ്രത്യേക വിന്യാസക്രമത്തില്‍ ചേര്‍ന്നാണ് അവയുടെ പരല്‍ രൂപങ്ങള്‍ ( പരല്‍ ജാലിക – crystal lattice) ഉണ്ടാകുന്നത്. ദ്രവാവസ്ഥയില്‍ നിന്നും ഖരാവസ്തയില്‍ ആകുമ്പോള്‍ താപനില (0oC)വളരെ താഴ്ന്നതാകയാല്‍ രാസബന്ധത്തിന്റെ ചലനാത്മകത വളരെ കുറയുന്നു. ചതുഷ്ഫലക (tetrahedral) ജ്യാമിതിയില്‍ ചേര്‍ന്നിരിക്കുന്ന തന്മാത്രകള്‍ ഷഡ്കോണവലയങ്ങളുടെ(hexagonal rings) ഒന്നിന് മുകളില്‍ ഒന്നായി അടുക്കിവച്ചമാതിരിയുള്ള പാളികളായി വിന്യസിക്കപ്പെട്ട ഘടനയാണ് ഐസ് ക്രിസ്റ്റലിന്‍റേത്.

ഐസ് ക്രിസ്റ്റലിലെ തന്മാത്രകളുടെ വിന്യാസം.

 

ഇതില്‍ ഹൈഡ്രജന്‍ബന്ധങ്ങളുടെ  ക്രമാനുഗതമായ നിരയും അകലവുമാണുള്ളത് (regular array). തന്മൂലം ഓരോ തന്മാത്രയും ദ്രവാവസ്തയിലെ H2O തന്മാത്രകളെ അപേക്ഷിച്ച് കൂടുതല്‍ അകലത്തിലും, സ്ഥിരതയിലും ആണ്. ഈ സ്ഥിതിയില്‍  ഓരൊ തന്മാത്രയ്ക്കിടയിലുമുള്ള ഇടം കൂടുതലായിരിക്കും.  ഇതിനാലാണ് ഐസിനു വെള്ളത്തേക്കാള്‍ സാന്ദ്രത കുറയാനും, വെള്ളത്തില്‍ പൊങ്ങി കിടക്കാനും കഴിയുന്നത്‌. (വെള്ളത്തിന്റെ സാന്ദ്രത 1 ,ഐസിന്റേത് 0.931). ചിത്രം കാണുക.

വെള്ളത്തിനു ഏറ്റവും സാന്ദ്രത കൂടുതലുള്ളത് 4oC താപനിലയില്‍ ആണ്. കാരണം താപോര്‍ജം കുറയുന്നതിനാല്‍  ഇതിന്റെ ഘടനയിലെ വലക്കണ്ണികള്‍ പോലെ ചേര്‍ന്നിരിക്കുന്ന ഹൈഡ്രജന്‍ബന്ധനങ്ങളുടെ ഊര്‍ജം കുറഞ്ഞു  ചലനാത്മകത നഷ്ടപ്പെട്ടു ക്ലിപ്തമായ അകലത്തില്‍ ക്രമീകരിക്കപ്പെടാന്‍ തുടങ്ങുന്നു. വീണ്ടും താപം കുറയുമ്പോള്‍ തന്മാത്രകളുടെ ഊര്‍ജം കുറയുകയും  അങ്ങിനെ ഷട്ഭുജാകൃതിയില്‍ പാളികളായുള്ള ചട്ടകൂട്ടില്‍ വിന്യസിക്കപ്പെട്ടു ഖരാവസ്ഥയില്‍ (ice) ആകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഖരാവസ്തയില്‍ തന്മാത്രകള്‍ തമ്മിലുള്ള ഹൈഡ്രജന്‍ബന്ധനം കൂടുതല്‍ അകലത്തില്‍ സ്ഥിരമായി ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, ബന്ധങ്ങളുടെബലം കൂടുതലായിരിക്കും.

ഐസ് ചില്ലുകളുടെ (ice flakes) സുന്ദര രൂപങ്ങള്‍. ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധനത്താല്‍ യോജിച്ചിരിക്കുന്ന ജലതന്മാത്രകളുടെ സുസ്ഥിര ക്രമീകരണംആണ് ഈ ഷഡ്ഭുജ  പ്രതിസമതയുള്ള രൂപങ്ങള്‍ക്ക്‌  കാരണം.

സാന്ദ്രതയിലും രൂപത്തിലുമെല്ലാം വ്യത്യസ്തതയുള്ള പതിനേഴുതരം ഐസ്ക് ക്രിസ്റ്റലുകള്‍ ഉണ്ട്. സാന്ദ്രത കൂടിയവയില്‍ ഒരു നിശ്ചിത വ്യാപ്തത്തില്‍ ഉള്ള ജ്യാമിതീയ ഘടകങ്ങളുടെ എണ്ണം കൂടുതലാരിക്കും. അതുപോലെ ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധങ്ങളുടെ ബലത്തിലും വ്യത്യാസമുണ്ടായിരിക്കും.

വെള്ളത്തിന്റെ തന്മാത്രകള്‍ തമ്മില്‍ ചേര്‍ന്ന് ഘടനാപരമായുള്ള സമഗ്രതയിലും, ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധനത്താല്‍ പരസ്പരബന്ധിതമായ ശൃംഖലയായും ഏകാത്മകതയോടെ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. ഇത്  മറ്റു പല ദ്രവങ്ങള്‍ക്കും ഇല്ലാത്ത വേറിട്ട ഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ വെള്ളത്തിനു നല്‍കുന്നു. ജീവജാലങ്ങളുടെ നിലനില്‍പ്പിനും, മനുഷ്യന്റെ നിത്യോപയോഗങ്ങള്‍ക്കും, വികസനത്തിനും ഇവ അവശ്യമാണ്. വെള്ളത്തിന്റെ പ്രതലമര്‍ദ്ദം, തിളനില, ഉരുകല്‍ നില, സാന്ദ്രത എന്നീ  ഭൌതിക ഗുണങ്ങൾ എല്ലാംതന്നെ മറ്റു സാധാരണ ദ്രവവസ്തുക്കളെ അപേക്ഷിച്ച് കൂടുതലാണ്. കാരണം ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധനത്താല്‍ ഒന്നായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന തന്മാത്രാകൂട്ടായ്മയാണ്. അതുപോലെ തന്നെ മറ്റെല്ലാ ഖരവസ്തുക്കളും അവയുടെ ദ്രവത്തില്‍ താഴ്ന്നുപോകുമ്പോള്‍ ഐസ് വെള്ളത്തില്‍ പൊങ്ങി കിടക്കും, കാരണം വെള്ളത്തിനാണ് ഐസിനേക്കാള്‍ സാന്ദ്രത കൂടുതല്‍.

വെള്ളതിനു മറ്റു ദ്രവങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് ലയനശേഷി കൂടുതലാണ്. ധ്രുവികവും, അല്ലാത്തതുമായ ധാരാളം (polar and non-polar) വസ്തുക്കള്‍ വെള്ളത്തില്‍ ലയിക്കുന്നു. ഈ ലായകശക്തി ജീവന്റെ നിലനില്‍പ്പിനു കൂടിയേ കഴിയൂ. ഓക്സിജനും, കാര്‍ബൺഡയോക്സൈഡും വെള്ളത്തില്‍ ലയിക്കുന്നതിനാലാണ് ജലജീവികളുടെയും ജലസസ്യങ്ങളുടെയും ജീവിതം സാധ്യമാകുന്നത്. ജൈവകോശങ്ങളിലെ എല്ലാ ജൈവരാസ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളും വെള്ളത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ മാത്രമേ നടക്കൂ. ഇതുമൂലം ശരീരത്തില്‍ ഉണ്ടാകുന്ന മാലിന്യങ്ങളെ വൃക്കയിലൂടെ നീക്കംചെയ്യുന്നതിനും വെള്ളത്തിന്റെ ലായകശക്തി അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. ഇതിനെല്ലാം നിദാനം വെള്ളതന്മാത്രകളുടെ ധ്രുവീകതയും (polarity) ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധന(hydrogen bond)ശേഷിയുമാണ്. രക്തകോശങ്ങളുടെ ഒഴുക്കിനും, പോഷകങ്ങളും മറ്റു ജൈവരാസികങ്ങളും അതാതു ലക്ഷ്യ കോശങ്ങളില്‍എത്തിക്കുന്നതും ശരീര കോശങ്ങൾക്കുള്ളിലും പുറത്തുമുള്ള വെള്ളമാണ്. അതുപോലെ വെള്ളത്തിന്റെ പ്രതലമര്‍ദ്ദവും (surface tension) , കേശികത്വവും (capillarity- വളരെ നേര്‍ത്ത കുഴലിലൂടെ ഉയരുന്ന പ്രതിഭാസം) ജീവനാവശ്യമാണ്. മണ്ണിലെ വെള്ളത്തെ എത്ര പൊക്കമുള്ള മരങ്ങളിലും സസ്യങ്ങളിലും അവയുടെ ഇലകളില്‍ എത്തിക്കുന്നത് പ്രതല മര്‍ദ്ദവും, വെള്ളതാന്മാത്രകളുടെ ഒട്ടിച്ചേര്‍ന്നു നില്‍ക്കാനുള്ള (adhesion) ഗുണവും ആണ്. ഈ ഗുണങ്ങളുടെ സംയുക്ത പ്രവർത്തനം മൂലമാണ് നേരിയ കുഴലുകളിലൂടെ ഗുരുത്വാകർഷണത്തിന് എതിരായി ഉയരാനുള്ള ബലം കൊടുക്കുന്നത്. അതുപോലെ വെള്ളത്തുള്ളികള്‍ ഉണ്ടാകുന്നതും കൂടിയ പ്രതലമര്‍ദ്ദം മൂലമാണ്. പുല്‍നാമ്പുകളില്‍ വെള്ളത്തുള്ളികള്‍ തങ്ങിനില്‍ക്കുന്ന മനോഹരമായ ദൃശ്യം നിങ്ങള്‍ കണ്ടിരിക്കുമല്ലോ? ഒരു ഗ്ലാസ്സില്‍ വെള്ളം ഒഴിച്ചെടുക്കുമ്പോള്‍ ഗ്ലാസ്സിന്‍റെ വക്കിന്റെ നിരപ്പിനും മുകളില്‍ വെള്ളം പോങ്ങിനില്‍ക്കുന്നത് ശ്രദ്ധിച്ചിട്ടുണ്ടോ?

ഇതിനു കാരണം വെള്ളത്തിൻ പ്രതലപാളി ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധനത്താല്‍ ഒരു ഇലാസ്തികസ്തരം പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നതാണ്.

വെള്ളം വളരെ പതുക്കെ ചൂടാവുകയും  തണുക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ദ്രവവസ്തുവാണ്. വളരെ അധികം താപോര്‍ജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്യുവാനുള്ള ശേഷി ഇതിന്റെ പ്രത്യേക ഘടനാവിശേഷം നല്‍കുന്നു. വെള്ളത്തിന്റെ തിളനില 100oC ആണെന്നറിയാമല്ലോ? ഇതിനാൽ ഇഞ്ചിന്‍ തണുപ്പിക്കുവാനും, അണുശക്തി റിയാക്ടര്‍ മുതലായവയില്‍ നിന്ന് ചൂട് നീക്കം ചെയ്യാനുമുള്ള ദ്രാവകം (heavy water- D2O)ആയി ഉപയോഗിക്കുന്നത്.

പ്രധാനപ്പെട്ട ചിലതു മാത്രമേ എവിടെ പറഞ്ഞിട്ടുള്ളൂ. ഇനിയും വെള്ള മഹാത്മ്യം ഒരുപാടുണ്ട്, എല്ലാവർക്കും അറിയുന്നതും, അറിയേണ്ടതും. ഇതിനെല്ലാം അടിസ്ഥാനം വെള്ളത്തിന്റെ പ്രത്യേകമായ തന്മാത്രഘടനയും.

Leave a Reply