Энциклопедия воды.

Вода в нашей жизни.

Так уж случилось, что вода содержится во всех формах жизни на Земле, в том или ином виде.

Человеческое тело содержит около 70% воды, другие же организмы, такие как медузы, содержат до 95% воды. Весь кислород, которым дышат все живые организмы, берет свое начало в воде. В процессе фотосинтеза растения расщепляют воду для получения кислорода и питательных веществ. Молекула воды — пожалуй одна из самых распространенных молекул на Земле. Существует приблизительно 1,4 миллиарда кубических километра воды на планете. Почти 97% всего объема воды находится в океанах, которые покрывают две трети поверхности нашей планеты. Около 90% пресной воды заморожено во льдах на Северном и Южном полюсах и в ледниках. Менее чем 1% всей воды на Земле доступно для потребления и большая часть её находится в водоносных пластах (пористые скальные камеры, содержащие пресную воду) под землей.

Свойства воды.

Вода-это простая, но чрезвычайно важная молекула, состоящая из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Размер молекулы воды небольшой и ее биохимические свойства позволяют ей легко связываться с другими молекулами. Именно по этой причине, вода участвует практически в каждой биологической реакции.

Вода имеет много химических и физических свойств, которые делают её полезной для клеток и живых организмов. Вода действует как растворитель (жидкость в которой растворяются другие вещества). Вода притягивает к себе и неизбежно заполняет собой все доступное пространство вокруг. Вода — единственный материал, существующий в трех состояниях — как твердое тело, жидкость и газ. Для изменения температуры воды требуется много энергии, поэтому вода хорошо поддерживает стабильные температуры. Вода также отлично передает свет, позволяющий фотосинтезу происходить не только на суше, но и под водой.

Строение воды.

Вода состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода и имеет эмпирическую формулу Н2О.

При этом формируется кристаллическая решетка, когда каждая молекула ориентирована вокруг другой. Все заместители у атома кислорода, включая неподеленные пары, будут стремиться расположиться как можно дальше друг от друга . Это приводит к тому, что молекула приобретает форму тетраэдра с атомом кислорода в центре. В четырех вершинах этого «тетраэдра» находятся два атома водорода и две неподеленные пары электронов. Если посмотеть только по центрам атомов, то получается, что молекула воды имеет угловое строение, причем угол Н–О–Н составляет примерно 105 градусов.

Образующие между молекулами воды водородные связи имеют свойство притягивать к себе. Это важно для многих биологических форм. Например, поверхностное натяжение (сила, управляющая формой жидкости) воды позволяет некоторым насекомым, таким как водомерки , ходить по её поверхности. Когда дождь капает на Землю, вязкость (сопротивление течению) воды, замедляет скорость ее течения по поверхности, позволяя больше воде впитаться в почву, где она усваивается растениями.

Температурное регулирование.

Вода медленно изменяет температуру. Океаны, реки и озера меняют температуру очень медленно из-за большого количества энергии, необходимой для изменения температуры воды. Таким образом, из-за того, что вода покрывает большую часть поверхности земли (почти три четверти всей площади), наша планета имеет относительно стабильные температуры. Этот означает, что животные и растения, живущие в воде и на суше, существуют в стабильной среде. Животные и растения содержат много воды своих в клетках, тем самым распределяя температуру равномерно и стабильно. Для изменения воды из жидкого состояния в газообразное, необходимо сообщить большое количество энергии, потому что многие водородные связи должны быть при этом разорваны. При сообщении большого количества энергии воде, при разрыве водородных связей образуется водяной пар. Как только молекула воды переходит в газообразное состояние, она забирает всю свою энергию. Это будет означать, что оставшаяся вода будет иметь уже меньше количество энергии. Этот процесс и называется испарительным охлаждением. Животные и люди используют испарительное охлаждение для терморегуляции тела. Растения также используют испарительное охлаждение для того, чтобы в условиях высоких температур, иметь оптимальную температуру для своего существования.

Вода в 3 состояниях.

При соответствующих условиях — температуре и давлении, существующих на планете Земля, вода может
встречается как газ, жидкость и твердое тело. Вода превращается в лед при низких температурах- 0°C. Когда вода превращается в лед, она приобретает кристаллическую структуру. Это та форма, когда почти все молекулы воды соединены максимальным количеством водородных связей — четырьмя. В результате,
вода имеет свойство расширяется при замерзании. По мере расширения, вода становится менее
плотной и, следовательно, в твердом состоянии (лед) может плавать в жидкой воде. В результате лед
легче, чем холодная вода, и поэтому он плавает на нем.

Вода и солнечный свет.

Вода обладает свойством пропускать некоторые виды света, при поглощении или рассеивании других. Ультрафиолетовый свет, который имеет очень малую длину волны, может повредить живую клетку. Однако водяной пар в атмосфере (вся масса окружающего воздуха Земли) поглощает свет в ультрафиолетовом спектре , значительно уменьшая количество, достигающее поверхность Земли. При всем этом, голубые и зеленые длины волны света, могут пройти через воду относительно легко. Это те длины волн, которые наиболее эффективно используется растениями для фотосинтеза. В результате, растения могут расти и процветать в подводных условиях, в озерах и океанах. Вода отлично поглощает красные длины волн света, которые имеют свойство нагревать воду, образуя водяной пар. Водяной пар окутывает всю атмосферу, что помогает удерживать температуру Земли достаточно теплой для жизни.