10 faktů o vodě

10 faktů o vodě

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

1. Voda je jediná chemická látka, která je široce distribuována při přírodních podmínkách na povrchu Země ve všech třech stavech agregace: kapalné, pevné a plynné.

2. Je známo, že asi 71% zemského povrchu je pokryto oceány, které obsahují asi 96,5% veškeré vody na planetě, nebo 1,4 × 1018 tuny. Zbývající voda na povrchu je uložena v polárním ledu, horských ledovcích, řekách a jezerech, stejně jako v podzemních zdrojích a nádržích.

3. Je mnohem méně známo, že stejné množství, ne-li více, je umístěno hluboko v plášti Země a většinou není ve formě molekul H.2O a v krystalické mřížce nominálně bezvodých minerálů pláště ve formě defektů sestávajících z iontů H+ nebo OH.

4. Jezero Bajkal – největší přehrada sladké vody na planetě: 23 600 km3. Jezero Superior – největší v severoamerickém systému Velkých jezer – je dvakrát méně než Bajkal z hlediska objemu (11 600 km3), ale na druhou stranu je 2,5krát větší než Bajkal z hlediska plochy a je v tomto smyslu největším sladkovodním jezerem na Zemi.

5. Stejně jako u většiny kapalin se během chlazení zvyšuje hustota vody.Nicméně, na rozdíl od většiny kapalin, hustota zmrzlé vody – led – je menší než hustota kapalné vody v rovnováze s tímto ledem. Toto abnormální chování vede k přítomnosti maximální hustoty vody při teplotě asi 4 ° C, což je mimořádně důležité pro život na Zemi. Pokud by voda byla během zimy nejhustší, zmražily se v zimě jezera a řeky ne od povrchu uvnitř, ale od dna k povrchu, zatímco všechna plovoucí zvířata by zemřely.

6. Je známo, že kolem 18 krystalových změn ledu je také druh záznamu. Vědci stále objevují nové pevné fáze H2Oh a hádají se o jejich přesném čísle. Některé z těchto struktur ledu jsou stabilní pouze při velmi vysokých tlacích a neroztahují ani při 1000 ° C, pokud tlak přesáhne několik set tisíc atmosfér.

7. Mnoho anomálních vlastností vody se vysvětluje přítomností vodíkových vazeb mezi molekulami. Struktura jediné molekuly vody – H2O je poměrně jednoduché: kvůli hybridizaci molekulárních orbitálů jsou dvě složky jeho vazeb O-H (každá o délce 0,1 nanometrů) umístěny v úhlu přibližně 104 ° vůči sobě. Blízkost tohoto úhlu k tetraedrální (109,5 °) a charakteristické nerovnoměrné rozložení elektronové hustoty uvnitř molekul H2O jim umožňuje snadno vytvářet vodíkové vazby (H-vazby) se čtyřmi nejbližšími sousedy. V tomto případě atomy vodíku působí jako dárci a atom kyslíku slouží jako průměrný akceptor dvou takových vazeb. Molekuly vody spojované takovými sítěmi H-vazby tvoří trojrozměrné struktury představující více či méně velké fragmenty lokálně uspořádané diamantové čtyřstěnné krystalové mřížky (viz obr.). V krystalu obyčejného ledu je taková mřížka blízko ideálu a v kapalné vodě za normálních podmínek může být struktura těchto malých tetrahedrálních molekulových klastrů zkreslena a časem se rychle mění.

8. Energie dokonce i nejsilnějších vodíkových vazeb mezi molekulami je desetkrát slabší než energie kovalentních OH vazeb vytvářejících samostatnou molekulu, proto je trojrozměrná síť H-vazeb ve vodě trvale přerušována a reorganizována na nové podobné struktury jednoduše jako výsledek tepelného pohybu molekul. Životnost jedné H-vazby je velmi krátká – pouze pikosekunda (10−12 c). Zvláštní struktura vody a "vzpomínka na vodu" lze tedy mluvit pouze s ohledem na jejich extrémní křehkost.

9. Na druhou stranu energie vodíkových vazeb mezi molekulami H2Je mnohem vyšší než energie běžných intermolekulárních interakcí. To vede k takzvanému hydrofobnímu účinku, když molekuly, které slabě interagují s vodou, mají tendenci se shlukovat, čímž minimalizují kontaktní povrch (kapičky oleje ve vodě) a umožňují molekulám H2O vytvoření největšího počtu H-dluhopisů.

10. Intramolekulární a intermolekulární vodíkové vazby a hydrofobní účinek také poskytují specifickou strukturu a funkce tří nejdůležitějších typů makromolekul v přírodě: bílkoviny, nukleové kyseliny a uhlohydráty. Tudíž struktura dvojité šroubovice molekuly DNA je extrémně stabilně udržována v důsledku vodíkových vazeb mezi jednotlivými komplementárními dusíkatými bázemi – prvky struktury DNA, kde nejen atomy kyslíku, ale také atomy dusíku působí jako akceptor H-vazeb.


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