10 faktų apie vandenį

10 faktų apie vandenį

Andrejus Калиничев
"Trejybės variantas – Mokslas" № 10 (254), 2018 m. Gegužės 22 d

1. Vanduo yra vienintelė cheminė medžiaga, plačiai paplitusi gamtos sąlygomis Žemės paviršiuje visose trijose agregavimo būsenose: skystos, kietos ir dujinės.

2. Gerai žinoma, kad apie 71% žemės paviršiaus padengia vandenynai, kuriuose yra apie 96,5% viso planetos vandens, arba 1,4 × 1018 tonų. Likęs vanduo ant paviršiaus saugomas lediniuose leduose, kalnuotose ledynuose, upėse ir ežeruose, taip pat požeminiuose šaltiniuose ir rezervuaruose.

3. Yra daug mažiau žinoma, kad tas pats, jei ne daugiau, vandens kiekis yra giliai į Žemės apvalkalą, o daugiausia ne H formos molekulių pavidalu.2O, ir iš esmės bevandenių mantijos mineralų kristalinės grotelės defektų forma, kurią sudaro H jonai+ arba OH.

4. Baikalo ežeras – didžiausias gėlo vandens telkinys planetoje: 23 600 km3. "Superior ežeras" – didžiausia Šiaurės Amerikos ežerų sistema – yra dvigubai mažesnis nei Baikalas pagal apimtis (11 600 km3), tačiau, kita vertus, jis yra 2,5 karto didesnis nei Baikalas pagal plotą ir šiuo požiūriu yra didžiausias gėlo vandens ežeras Žemėje.

5. Kaip ir daugumoje skysčių, aušinimo metu padidėja vandens tankis.Tačiau, skirtingai nuo daugumos skysčių, šaldyto vandens – ledo tankis yra mažesnis nei skysčio vandens tankis, kuris yra pusiausvyroje su šiuo ledu. Šis nenormalus elgesys lemia didžiausią vandens tankį esant maždaug 4 ° C temperatūrai, o tai yra labai svarbu gyvenimui Žemėje. Jei užšalimo metu vanduo buvo labiausiai tankus, žiemą ežerai ir upės užmerktų ne nuo paviršiaus sausumoje, bet nuo dugno iki paviršiaus, o visi plaukiojantys gyvūnai miršta.

6. Yra žinomi apie 18 kristalų ledo modifikacijų – taip pat yra įrašų rūšis. Mokslininkai vis dar atranda naujus kietas H fazes2O ir ginčijau jų tikslią skaičių. Kai kurios iš šių ledo struktūrų yra stabilios tik esant labai aukštam slėgiui ir netirpsta net 1000 ° C temperatūroje, jei slėgis viršija kelis šimtus tūkstančių atmosferų.

7. Daugelis anomalių vandens savybių paaiškinamos esant vandenilinėms jungtims tarp jo molekulių. Vienos vandens molekulės struktūra – H2O yra gana paprasta: dėl molekulinių orbitalų hibridizacijos dvi O-H jungties komponentai (kiekvienas apie 0,1 nanometro ilgio) yra vienas nuo kito maždaug 104 laipsnių kampu. Šio kampo artumas prie tetraedrinio (109,5 °) ir elektroninio tankio būdingo nevienodo pasiskirstymo molekulėse H2O leidžia jiems lengvai sudaryti vandenilio ryšius (H-obligacijas) su keturiais artimiausiais kaimynais. Šiuo atveju vandenilio atomai veikia kaip donorai, o deguonies atomas yra vidutiniškai priimtinas iš dviejų tokių jungčių. Vandens molekulės, sujungtos tokiais H ryšių tinklais, sudaro trimatis struktūras, atstovaujančias daugiau ar mažiau didelių vietos užsakytos deimantų tipo tetraedrinės kristalinės grotelės (žr. Pav.). Paprasto ledo kristaluose tokia grotelė yra artima idealiam, o normaliomis sąlygomis skystajame vandenyje šių mažų tetraedrinių molekulių grupių struktūra gali būti iškraipyta ir greitai keičiasi.

8. Net ir stipriausių vandenilio O · · · H ryšys tarp molekulių yra 10 kartų silpnesnė už kovalentinių OH jungčių energiją, sudarančią atskirą molekulę, todėl trimatis H ryšių vanduo tinklelis nuolat kerta ir reorganizuojamas į naujas panašias struktūras tiesiog dėl šilumos judėjimo molekulės. Vieno H jungties laikas yra labai trumpas – tik apie pikosekundes (10−12 c). Taigi, ypatingą vandens struktūrą ir "vandens atmintį" galima kalbėti tik turint omenyje jų ypatingą silpnumą.

9. Kita vertus, vandenilinių ryšių energija tarp molekulių H2Jis yra daug didesnis už paprastų tarpmolekulinių sąveikų energiją. Tai sukelia vadinamąjį hidrofobinį poveikį, kai molekulės, kurios silpnai sąveikauja su vandeniu, paprastai susiduria, taip sumažinant kontaktinį paviršių (aliejaus lašeliai vandenyje) ir leidžiant H molekules2Apie sukuriame didžiausią H-obligacijų skaičių.

10. Intramolekulinės ir tarpmolekulinės vandenilio jungtys ir hidrofobinis poveikis taip pat suteikia specifinę struktūrą ir funkcijas trijų svarbiausių rūšių makromolekulių gamtoje: baltymų, nukleino rūgščių ir angliavandenių. Taigi, DNR molekulės dvigubo sraigto struktūra labai stabiliai palaikoma dėl vandenilinių ryšių tarp atskirų papildomų azoto bazių – DNR struktūros elementų, kuriuose ne tik deguonies atomai, bet ir azoto atomai veikia kaip H-bangų akceptoriai.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

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