10 faktów na temat wody

10 faktów na temat wody

Andrey Kalinichev
"Opcja Trójcy – Nauka" №10 (254), 22 maja 2018

1. Woda jest jedyną substancją chemiczną szeroko rozpowszechnioną w naturalnych warunkach na powierzchni Ziemi we wszystkich trzech stanach skupienia: ciekłym, stałym i gazowym.

2. Powszechnie wiadomo, że około 71% powierzchni Ziemi pokrywają oceany, które zawierają około 96,5% całej wody na planecie, lub 1,4 × 1018 ton. Pozostała woda na powierzchni jest przechowywana w lodzie polarnym, lodowcach górskich, rzekach i jeziorach, a także w podziemnych źródłach i zbiornikach.

3. O wiele mniej wiadomo, że ta sama, jeśli nie więcej, ilość wody znajduje się głęboko w płaszczu Ziemi, a najczęściej nie w postaci cząsteczek H.2O, oraz w sieci krystalicznej nominalnie bezwodnych minerałów płaszcza w postaci defektów składających się z jonów H+ lub OH.

4. Jezioro Bajkał – największy zbiornik słodkiej wody na świecie: 23 600 km3. Lake Superior – największy w systemie Wielkich Jezior w Ameryce Północnej – jest dwa razy mniejszy niż Bajkał pod względem wielkości (11 600 km3), ale z drugiej strony jest 2,5 razy większy niż Bajkał pod względem powierzchni i jest w tym sensie największym słodkowodnym jeziorem na Ziemi.

5. Podobnie jak w przypadku większości cieczy, gęstość wody zwiększa się podczas chłodzenia.Jednak w przeciwieństwie do większości cieczy gęstość zamarzniętej wody – lodu – jest mniejsza niż gęstość ciekłej wody w równowadze z tym lodem. To nienormalne zachowanie prowadzi do obecności maksymalnej gęstości wody w temperaturze około 4 ° C, co jest niezwykle ważne dla życia na Ziemi. Gdyby woda była najgęstsza podczas zamarzania, w zimie jeziora i rzeki zamarzałyby nie z powierzchni w głębi lądu, ale z dna na powierzchnię, podczas gdy wszystkie pływające zwierzęta ginęłyby.

6. Znane są około 18 kryształowych modyfikacji lodu – także rodzaj zapisu. Naukowcy wciąż odkrywają nowe stałe fazy H2Och i kłócić się o ich dokładną liczbę. Niektóre z tych struktur lodu są stabilne tylko przy bardzo wysokich ciśnieniach i nie topią się nawet przy 1000 ° C, jeśli ciśnienie przekracza kilkaset tysięcy atmosfer.

7. Wiele anomalnych właściwości wody tłumaczy się obecnością wiązań wodorowych między jej cząsteczkami. Struktura pojedynczej cząsteczki wody – H2O jest dość proste: ze względu na hybrydyzację orbitali molekularnych dwa składniki wiązań O-H (każdy o długości około 0,1 nanometra) znajdują się pod kątem około 104 ° względem siebie. Bliskość tego kąta do tetraedrycznego (109,5 °) i charakterystyczny nierównomierny rozkład gęstości elektronowej wewnątrz cząsteczek H2O umożliwia im łatwe tworzenie wiązań wodorowych (wiązań wodorowych) z ich czterema najbliższymi sąsiadami. W tym przypadku atomy wodoru działają jako dawcy, a atom tlenu służy jako przeciętny akceptor dwóch takich wiązań. Cząsteczki wody połączone przez takie sieci wiązania H tworzą trójwymiarowe struktury reprezentujące mniej więcej duże fragmenty lokalnie uporządkowanej, podobnej do diamentu, czworościennej sieci krystalicznej (patrz rys.). W krysztale zwykłego lodu taka siatka jest bliska ideałowi, aw płynnej wodzie w normalnych warunkach struktura tych małych czterościennych klastrów molekularnych może być zniekształcona i zmienia się gwałtownie wraz z upływem czasu.

8. Energia nawet najsilniejszych wiązań wodorowych O ··· H pomiędzy cząsteczkami jest 10 razy słabsza niż energia kowalencyjnych wiązań OH tworzących oddzielną cząsteczkę, dlatego trójwymiarowa sieć wiązań wodorowych w wodzie jest stale łamana i reorganizowana w nowe podobne struktury po prostu w wyniku ruchu termicznego cząsteczki. Czas życia jednego wiązania wodorowego jest bardzo krótki – tylko około pikosekundy (10−12 c). W ten sposób można mówić o specjalnej strukturze wody i "pamięci wody", mając na uwadze ich wyjątkową kruchość.

9. Z drugiej strony energia wiązań wodorowych między cząsteczkami2Jest znacznie wyższa niż energia zwykłych oddziaływań międzycząsteczkowych. Prowadzi to do tak zwanego efektu hydrofobowego, gdy cząsteczki, które słabo oddziałują z wodą, łączą się ze sobą, minimalizując w ten sposób powierzchnię kontaktu (kropelki oleju w wodzie) i pozwalając na cząsteczki H2O tworzeniu największej liczby obligacji H.

10. Wewnątrzcząsteczkowe i międzycząsteczkowe wiązania wodorowe i efekt hydrofobowy zapewniają również specyficzną strukturę i funkcje trzech najważniejszych typów makromolekuł w przyrodzie: białek, kwasów nukleinowych i węglowodanów. Tak więc struktura podwójnej helisy cząsteczki DNA jest wyjątkowo stabilnie utrzymywana dzięki wiązaniom wodorowym pomiędzy poszczególnymi komplementarnymi zasadami azotowymi – elementami struktury DNA, w której nie tylko atomy tlenu, ale także atomy azotu działają jako akceptor wiązań wodorowych.


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: