Wszystkie teorie pochodzenia życia na Ziemi są w jakiś sposób związane z wodą. Ona jest zawsze z nami, a ponadto w nas. Najzwyklejsza, najprostsza woda, zawarta w tkankach ciała, umożliwia każdy nowy oddech i bicie serca. Uczestniczy we wszystkich tych procesach dzięki swoim unikalnym właściwościom.
Co to jest woda: definicja
Z naukowego punktu widzenia głównym płynem planety jest tlenek wodoru - dwuskładnikowy związek nieorganiczny. Formuła cząsteczkowa wody jest prawdopodobnie znana każdemu. Każdy jej element strukturalny składa się z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru połączonych polarnym wiązaniem kowalencyjnym. W normalnych warunkach jest w stanie płynnym, nie ma smaku i zapachu. W małych ilościach zwykła woda bez zanieczyszczeń jest bezbarwna.
Rola biologiczna
Głównym rozpuszczalnikiem jest woda. Taka definicja jest możliwa dzięki charakterowi struktury cząsteczki. Właściwości wody związane są z jej polaryzacją: każda cząsteczka ma dwa bieguny. Negatywny jest związany z tlenem idodatni - z atomami wodoru. Cząsteczka wody jest w stanie tworzyć tzw. wiązania wodorowe z cząsteczkami innych substancji, przyciągając przeciwnie naładowane atomy do swoich „+” i „-”. W takim przypadku substancja, która staje się roztworem, również musi być spolaryzowana. Jedna jego cząsteczka otoczona jest kilkoma cząsteczkami wody. Po przekształceniu substancja staje się bardziej reaktywna. Woda jest wykorzystywana jako rozpuszczalnik przez wszystkie komórki organizmów żywych. Jest to jedna z tych właściwości, które określają jego biologiczną rolę.
Trzy Stany
Woda jest nam znana w trzech formach: płynnej, stałej i gazowej. Pierwszy z tych stanów skupienia, jak już wspomniano, jest charakterystyczny dla wody w normalnych warunkach. Przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym i temperaturach poniżej 0 ºС staje się lodem. Jeśli ogrzanie substancji osiągnie 100 ºС, z cieczy powstaje para.
Należy zauważyć, że substancje o podobnej strukturze w normalnych warunkach są w stanie gazowym i mają niską temperaturę wrzenia. Powodem względnej stabilności wody są wiązania wodorowe między cząsteczkami. Aby wejść w stan pary, musisz je przełamać. Wiązania wodorowe są na tyle silne, że ich zerwanie wymaga dużo energii. Stąd wysoka temperatura wrzenia.
Napięcie powierzchniowe
Dzięki wiązaniom wodorowym woda ma wysokie napięcie powierzchniowe. Pod tym względem ustępuje tylko rtęci. Napięcie powierzchniowe występuje na granicy dwóch różnych mediów i wymaga nakładów o określonej kwocieenergia. Ta właściwość daje ciekawe efekty. W stanie nieważkości kropla przybiera kulisty kształt, ponieważ ciecz ma tendencję do kurczenia się własnej powierzchni w celu oszczędzania energii. Podobnie woda czasami zachowuje się na materiałach niezwilżalnych. Przykładem jest kropla rosy na liściach. Ze względu na siłę napięcia powierzchniowego po powierzchni stawu mogą ślizgać się stąpające po wodzie i inne owady.
Izolator czy przewodnik?
Na zajęciach z zakresu bezpieczeństwa życia często uczy się dzieci, że woda jest dobrym przewodnikiem elektryczności. Nie jest to jednak do końca prawdą. Ze względu na specyfikę swojej struktury czysta woda jest słabo zdysocjowana i nie przewodzi prądu. To znaczy w rzeczywistości jest izolatorem. Jednak w normalnych warunkach spotkanie z tak czystą wodą jest praktycznie niemożliwe, ponieważ rozpuszcza wiele substancji. A dzięki licznym zanieczyszczeniom ciecz staje się przewodnikiem. Co więcej, zdolność przewodzenia prądu może określić, jak czysta jest woda.
Refrakcja i absorpcja
Kolejną właściwością wody, znaną wszystkim ze szkoły, jest zdolność załamywania promieni świetlnych. Po przejściu przez ciecz światło zmienia nieco swój kierunek. Efekt ten jest związany z tworzeniem się tęczy. Również załamanie światła i jego postrzeganie leżą u podstaw błędów w określaniu głębokości zbiorników wodnych: zawsze wydaje się ono mniejsze niż w rzeczywistości.
Jednak światło widzialnej części widma jest załamywane. I na przykład podczerwone promienie wodysą wchłaniane. Dlatego występuje efekt cieplarniany. Aby zrozumieć ukryte możliwości wody w tym sensie, można odwołać się do charakterystyki atmosfery Wenus. Według jednej wersji, parowanie wody doprowadziło do efektu cieplarnianego na tej planecie.
Kolor wody
Każdy, kto widział morze lub jakikolwiek świeży zbiornik wodny i porównał je do płynu w szklance, zauważył pewną rozbieżność. Kolor wody w naturalnym lub sztucznym zbiorniku nigdy nie pasuje do koloru obserwowanego w kubku. W pierwszym przypadku jest niebieski, niebieski, nawet zielonkawo-żółty, w drugim po prostu go nie ma. Więc jakiego koloru jest woda?
Okazuje się, że czysty płyn nie jest bezbarwny. Ma lekko niebieskawy odcień. Kolor wody jest tak blady, że w niewielkich ilościach wydaje się całkowicie przezroczysta. Jednak w warunkach naturalnych pojawia się w całej okazałości. Ponadto liczne zanieczyszczenia, jak w przypadku przewodzenia prądu, zmieniają właściwości wody. Każdy przynajmniej raz spotkał zielony staw lub brązowawe kałuże.
Kolor wody i życia
Kolor zbiornika często zależy od mikroorganizmów, które aktywnie się w nim rozmnażają, zanieczyszczeń skał. Zielonkawy kolor wody często wskazuje na obecność drobnych glonów. W morzu obszary pomalowane w tym odcieniu z reguły obfitują w żywe stworzenia. Dlatego rybacy zawsze zwracają uwagę na kolor wody. Czyste, błękitne wody są ubogie w plankton, stąd ci, którzy się nimi żywią.
Czasami najdziwniejsze odcienie dają mikroorganizmy. Znane są jeziora z wodą w kolorze czekolady. Aktywność jednokomórkowaglony i bakterie zmieniają kolor akwenu na turkusowy kolor na wyspie Flores w Indonezji.
W Szwajcarii, na przełęczy Sanetsch, znajduje się jezioro z jasnoróżową wodą. Nieco bledszy odcień ma zbiornik wodny w Senegalu.
Kolorowy cud
Niesamowity widok pojawia się przed turystami w Ameryce, w Parku Narodowym Yellowstone. Znajduje się tutaj jezioro Morning Glory. Jej wody mają najczystszy niebieski kolor. Powodem tego odcienia są te same bakterie. Yellowstone słynie z licznych gejzerów i gorących źródeł. Na dnie jeziora Morning Glory znajduje się wąski otwór wulkaniczny. Unoszące się stamtąd ciepło utrzymuje temperaturę wody, a także rozwój bakterii. Dawno, dawno temu całe jezioro było krystalicznie niebieskie. Jednak z biegiem czasu ujście wulkanu zostało zatkane, co ułatwiali turyści z zamiłowaniem do rzucania monetami i innymi śmieciami. W rezultacie temperatura powierzchni spadła, a inne rodzaje bakterii zaczęły się tu rozmnażać. Dziś kolor wody zmienia się wraz z głębokością. Na dole jezioro jest nadal ciemnoniebieskie.
Kilka miliardów lat temu woda przyczyniła się do powstania życia na Ziemi. Od tego czasu jego znaczenie wcale nie zmalało. Woda jest niezbędna do szeregu reakcji chemicznych zachodzących na poziomie komórkowym, wchodzi w skład wszystkich tkanek i narządów. Oceany pokrywają około 71% powierzchni planety i odgrywają ogromną rolę w utrzymaniu stabilności tak gigantycznego systemu, jakim jest Ziemia. Właściwości fizyczne i chemiczne wody pozwalają nazwać ją główną substancją wszystkich żywych istot. Zbiorniki wodne, będąc siedliskiem wielokomórkowych mikroorganizmów, dodatkowo stają się źródłem piękna i inspiracji, wykazują ogromne zdolności twórcze natury.
