प्रकरण ३ - द्विध्रुवी घूर्णन व विलायक अभिक्रिया
द्विध्रुवी घूर्णन व उच्च विद्यत्‌ अपार्यता स्थिरांक:
विद्युतूप्रवाहाचे. ' संवाहक ' म्हणून शुद्ध पाणी अत्यंत निकृष्ट समजले जाते. विद्युतप्रवाह वाहण्यासाठी ' भारित आयन ' असणे अत्यंत जरुरीचे आहे; परंतु त्यांचे प्रमाण शुद्ध पाण्याचे बाबतीत फारच थोडे असल्याने त्यातून विद्युत्‌ प्रवाहित होऊ शकत नाही. आयन स्वरूपांत [H] व [OH] विभाजित होण्यास पाण्याचा रेणू नेहमीच विरोध करतो. पण तोच पाण्याचा रेणू ' विद्युत्‌ क्षेत्रात ' ठेवल्यास आपली ' धनात्मक बाजू “ ऋणात्मक ” विद्युत्‌ अग्नाकडे व ऋणात्मक बाजू धनात्मक विद्युत्‌ अग्राकडे अभिस्थापित करतो. (आकृती ३.४). या विशिष्ट गुणधर्मालाच ' द्विध्रुवी घूर्णन ' असे म्हणतात.
हे धूर्णन रेणूंमधील ' भारविभाजनावर ' अवलंबून असते. पाण्याच्या रेणूमधील भारविभाजनाचे परिमाण फार मोठे असल्याने त्याचे द्वि ध्रुवी घूर्णनही बर्‍याच मोठ्या प्रमाणावर होते. या घूर्णनामुळे पाण्याचे रेणू पाण्यात निर्माण केलेल्या विद्युत्‌ क्षेत्राचे संपूणे उदासिनीकरण करण्याचा प्रयत्न करतात. या प्रयत्नात पाण्याचा विद्युत्‌ अपार्यता स्थिरांक वाढतो. पाण्याचे आयनीकरण करण्यास, तुलनात्मक दृष्टीने इतर पदार्थांच्या मानाने जास्त शक्‍तीचे विद्युत्‌ क्षेत्र लागते याचे कारण हेच. या जास्त परिमाणात असलेल्या विद्युत्‌ अपार्यंता स्थिरांकामुळेच कोणत्याही पदार्थाला आपल्यात विलीन करून घेण्याचा ' विलायक गुणधर्म' पाण्याला लाभला आहे.
सर्वव्यापी विलायक अभिक्रिया :
प्राणिसृष्टीत व वनस्पतिसृष्टीत पाण्याला जे अनन्यसाधारण महत्त्व प्राप्त झाले आहे त्याचे मुख्य कारण म्हणजे पाण्याच्या अंगी असलेला सर्वव्यापी विलायक गुणधर्म. हा
गुणधर्म पाण्याजवळ नसता तर वनस्पती-कोषिकांना आणि प्राणीकोषिकांना पौष्णिक अन्नपुरवठा झालाच नसता. या गुणधर्मामुळे पाण्याला ' जनता-टॉनिक ' म्हटले तर अतिशयोक्ती ठरणार नाही. हा विलायक गुणधर्म दोन प्रकारच्या अभिक्रियांमुळे प्राप्त होतो. एक हैड्रोजन बंधावर अवलंबित असते तर दुसरी विद्युत्‌ भारांच्या विभाजनावर व आयनिक बंधावर अवलंबून असते.
शर्करा, आसवे, सेंद्रिय आम्ले, फॉस्फेटे, अमोनियम संयुगे; आणि -OH, -NH, अगर -NHH यासारखे बंध संरचनेत असलेले पदार्थ पाण्यामध्ये विलीन अवस्थेत ठेविले जातात ते पहिल्या प्रकारच्या अभिक्रियेमुळे. हे पदार्थ पाण्यात टाकल्यावर पाण्याच्या रेणूंमधील हैड्रोजन अणू पदार्थांमधील अतिरिक्‍त ऋणात्मक भार दाखविणार्‍या अणूंबरोबर हैड्रोजन बंध अभिस्थापित करतात व त्या पदार्थाला पुर्णपणे परिवेष्टित करून आपलासा करतात. नव्हे, त्याचे स्वतंत्र अस्तित्वच नष्ट करतात. अशा प्रकारच्या विलायक अभिकियेमुळेच रक्‍ताच्या माध्यमातून वा वतस्पतिरसाच्या माध्यमातून तयार अन्नाचे अभिसरण होऊ शकते.
दुसऱ्या प्रकारची अभिक्रिया विशेषेकरून असेंद्रिय पदार्थांच्या बाबतीत व तीही आयनिक बंधामुळे घडून येते. जेव्हा संयुगे निर्माण होतात त्यावेळी एका अणूकडून आपल्याजवळ असलेल्या अधिक इलेक्ट्रॉनची, कमी इलेक्ट्रॉन असलेल्या दुसऱ्या अणूला विनाअट देणगी दिलेली असते व एकप्रकारचे सौहाद स्थापून बंध निर्माण केलेला असतो. या संयुगांना 'आयनिक संयुग ' असे म्हणतात. NaCl या संयुगाच्या निर्मितीत Na ने आपल्याजवळ असलेला एक ' अधिक ” इलेक्ट्रॉन, एका इलेक्ट्रॉनची कमतरता असणार्‍या Cl ला दिला ; व Na आणि Cl मध्ये Na-Cl एक बंध निर्माण करून संयुग निर्मिती शक्य केली. अशी आयनिक संयुगे पाण्यात टाकल्यावर भारविभाजन होऊन त्यांचे भारित आयनात रुपांतर होते. (उदाहरणार्थ Na-Cl->Na+ + Cl-). पाण्याच्या मोठ्या विद्युत्‌ अपार्यता स्थिरांकामुळे विभक्त झालेल्या विरुद्ध भारांच्या आयनांमधील आकर्षण कमी होते व त्यांच्यामधील आयनिक बंध पुन:स्थापित होणे अशक्य होते. अर्थातच याचा परिणाम पदार्थाचे पूर्ण विलयन होण्यात होतो. दोन्हीही प्रकारच्या अभिक्रिया आकृती ३.५-अ व ब मध्ये दाखविल्या आहेत.
पृष्ठ तणाव:
ज्याप्रमाणे पाण्याचे रेणू एकमेकांना चिकटून राहतात त्याप्रमाणे ते इतर पृष्ठभागांवरही चिकटून राहू शकतात हे आपण रोजच्या व्यवहारात अनेकदा बघतो. पाण्याच्या रेणूंमधील आकर्षणाला “ संसंजन ' म्हणतात व पाण्याचा रेणू आणि सववस्वी भिन्न अथवा विजातीय वस्तूचा पृष्ठभाग यातील आकर्षणाला ' आसंजन ' असे संबोधण्यात येते. हे दोन्हीही गुणधर्म हैड्रोजन बंधामुळेच पाण्या प्राप्त झाले आहेत. आपण पाण्याच्या रेणूंमधीलआकर्षण पूर्वी बघितले आहे. आसंजनीय आकर्षण समजण्यासाठी पाण्याचा रेणू व ओली झालेली कांच यांचे उदाहरण देता येईल. कांचेच्या संरचनेत (सोडियम सिलिकेट) असलेल्या ऑक्सिजन-अणूशी पाण्याचा रेणू हैड्रोजन बंध निर्माण करतो व त्यामुळे आसंजन शक्य होते. या गुणधर्मामुळे पाण्याला प्राप्त झालेले ' पृष्ठ तणाव सामर्थ्य ' इतर कोणत्याही सामान्य द्रवाच्यापेक्षा अधिक असते. याला अपवाद फक्त पाऱ्याचा ! पाण्याच्या या तणाव-सामर्थ्यामुळेच कपडे धुणे, अंग धुणे यासाठी आपण पाण्याचा सढळ हाताने वापर करतो. या तणाव सामर्थ्याची, पोलादाच्या तणाव-सामर्थ्याशी बऱ्याच प्रमाणात जवळीक आहे. झाडातून वाहणारा पाण्याचा सूक्ष्म प्रवाह किवा मानवी देहातून वाहणारे पाचकरस, देहात नियमितपणे होणारे रक्‍ताभिसरण, हे पृष्ठ-तणाव व त्याचीच परिणती होत असलेले ' केशाकर्षण ' यांच्या संयुक्‍त प्रभावामुळेच शक्य झाले आहे. सारणी ३.१ वरून तौलनिक
दष्टिकोनातून पाण्याचे अलौकिक गुणधर्म अधिक सुस्पष्ट होतील.
