10 činjenica o vodi

10 činjenica o vodi

Andrey Kalinichev
"Trinity Option – Science" № 10 (254), 22. svibnja 2018

1. Voda je jedina kemijska supstanca koja je u prirodnim uvjetima na površini Zemlje široko rasprostranjena u sva tri stanja agregacije: tekućina, čvrsta i plinovita.

Poznato je da oko 71% površine Zemlje prekrivaju oceani, koji sadrže oko 96,5% ukupne vode na planeti ili 1,4 × 1018 tona. Preostala voda na površini pohranjena je u polarnom ledu, planinskim glečerima, rijekama i jezerima, kao iu podzemnim izvorima i rezervoarima.

3. Mnogo je manje poznato da se ista, ako ne i više, količina vode nalazi duboko u plaštu Zemlje, a uglavnom ne u obliku molekula H.2O, te u kristalnoj rešetci nominalno bezvodnih minerala plašta u obliku oštećenja koja se sastoje od H iona+ ili OH.

4. Jezero Baikal – najveći spremnik slatke vode na planeti: 23.600 km3, Jezero Superior – najveće u Velikim jezerima Sjeverne Amerike – dvostruko je manje od volumena Baikal (11.600 km3), ali s druge strane, to je 2,5 puta veće od veličine Baikal i u tom je smislu najveće slatkovodno jezero na Zemlji.

5. Kao i kod većine tekućina, gustoća vode se povećava tijekom hlađenja.Međutim, za razliku od većine tekućina, gustoća smrznute vode – leda je manja od gustoće tekuće vode u ravnoteži s ovim ledom. Ovo abnormalno ponašanje dovodi do prisutnosti maksimalne gustoće vode pri temperaturi od oko 4 ° C, što je iznimno važno za život na Zemlji. Ako je voda bila najgušća tijekom zamrzavanja, zimi, jezera i rijeke ne bi se smrznuli od površine unutrašnjosti, već od dna do površine, dok bi sve plutajuće životinje umrle.

6. Poznato je oko 18 kristalnih modifikacija leda – također vrsta rekorda. Znanstvenici još uvijek otkrivaju nove čvrste faze H2O, i raspravljati o njihovom točnom broju. Neke od tih ledenih konstrukcija su stabilne samo pri vrlo visokim tlakovima i ne rastopuju se ni na 1000 ° C, ako tlak prelazi nekoliko stotina tisuća atmosfere.

7. Mnoga anomalna svojstva vode objašnjavaju se prisustvom vodikovih veza između njegovih molekula. Struktura jedne molekule vode – H2O je vrlo jednostavan: zbog hibridizacije molekularnih orbitala, dvije komponente svojih O-H veza (svaka od oko 0,1 nanometara u dužini) nalaze se pod kutom od oko 104 ° u odnosu na druge. Blizina ovog kuta na tetraedarsku (109,5 °) i karakterističnu neujednačenu raspodjelu gustoće elektrona unutar molekula H2O omogućuje im da lako oblikuju vodikove veze (H-veze) sa svojim četirima najbližim susjedima. U ovom slučaju, atomi vodika djeluju kao donori, a kisikov atom služi kao prosječni akceptor dviju takvih veza. Vodene molekule povezane s takvim H-veznim mrežama čine trodimenzionalne strukture koje predstavljaju manje ili više velike fragmente lokalno naručene dijamantne tetraedarske kristalne rešetke (vidi sliku). U kristalu običnog leda, takva rešetka je blizu ideala, a u tekućoj vodi u normalnim uvjetima, struktura tih malih tetraedarnih molekularnih klastera može biti iskrivljena i brzo se mijenja s vremenom.

8. Energija čak i najsnažnijih vodika O ··· H veza između molekula je 10 puta slabija od energije kovalentnih OH veza koje tvore zasebnu molekulu, pa se trodimenzionalna mreža H-veza u vodi neprestano prekida i reorganizira u nove slične strukture jednostavno kao rezultat toplinskog kretanja molekule. Životni vijek jedne H-veze je vrlo kratak – samo oko pikosekunde (10−12 c). Dakle, posebna struktura vode i "sjećanje na vodu" može se govoriti samo imajući u vidu njihovu krajnju krhkost.

S druge strane, energija vodikovih veza između molekula H2To je puno veće od energije običnih intermolekularnih interakcija. To dovodi do tzv. Hidrofobnog efekta kada molekule koje slabo reagiraju s vodom sklone zajedništvu, čime se smanjuje kontaktna površina (kapljice ulja u vodi) i omogućuju molekule H2O stvaraju najveći broj H-veza.

10. Intramolekularne i intermolekularne vodikove veze i hidrofobni učinak također osiguravaju specifičnu strukturu i funkcije triju najvažnijih vrsta makromolekula u prirodi: proteini, nukleinske kiseline i ugljikohidrati. Stoga je dvostruka spiralna struktura DNA molekule iznimno stabilno održavana zbog vodikovih veza između pojedinih komplementarnih dušičnih baza – elemenata strukture DNA, gdje ne samo atomi kisika, već i dušikovi atomi djeluju kao akceptor H-veza.


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: :???: :?: :!: