Необычное свойство - вода
Cтраница 2
Таким образом, необычные свойства воды связаны с поведением ПСС на расстояниях, далее 1-го минимума. [16]
Живые организмы успешно приспособились к водной среде и даже приобрели способность использовать необычные свойства воды. Благодаря высокой удельной теплоемкости воды она действует в клетках как тепловой буфер, позволяющий поддерживать в организме относительно постоянную температуру при колебаниях температуры воздуха. Высокая теплота испарения воды используется некоторыми позвоночными для защиты организма от перегревания с помощью механизма теплоотдачи путем испарения пота. Сильно выраженное сцепление молекул в жидкой воде, обусловленное влиянием межмолекулярных водородных связей, обеспечивает эффективный перенос в растениях растворенных питательных веществ от корней к листьям в процессе транспирации. Даже то, что лед имеет более низкую плотность по сравнению с жидкой водой и поэтому всплывает в ней, приводит к важным биологическим последствиям в жизненных циклах водных организмов. [18]
Водородные связи характерны лишь для электроотрицательных атомов, таких, как фтор, кислород, азот. Этими связями объясняются необычные свойства воды. [19]
 |
Схематическое изображение МОЛекуЛ ВОДЫ. Это ПрИВОДИТ структуры молекул воды К ВОЗНИКНОВенИЮ ВОДОрОД. [20] |
К - Рентген высказал гипотезу, что вода представляет собой раствор льда в воде. Гипотеза об изменении соотношения этих двух состояний с температурой хорошо объясняла многие необычные свойства воды, в частности, уменьшения объема при плавлении и максимума плотности при 277 К. [21]
Спустя более 2000 лет после Фалеса Вьюелл [2] указал на необычные термические свойства воды, а также на геологическую и биологическую значимость того факта, что вода плотнее льда и становится еще плотнее, когда ее температура повышается от 0 до 4 С. Примерно через 80 лет после Вьюелла Хендерсон [3] указал на уникальное положение воды среди всех известных жидкостей, поскольку она обладает максимальными или почти максимальными значениями ряда термических, электрических и др. характеристик, которые превращают ее в единственно возможную среду для известных нам форм жизни. Хендерсон отказался от любых теологических заключений, подобных выдвинутым Вьюеллом, однако утверждал, что необычные свойства воды, диоксида углерода и других его соединений, а также водорода и кислорода предполагают наличие телеологического порядка в свойствах материи, благоприятного для появления жизни в развивающихся мирах. [22]
Как известно, атомы в соединениях склонны к образованию заполненных электронных оболочек. В нашем случае ( с водой) это означает, что оба электрона связи водорода притянуты к кислороду, который более электроотрицателен. Но речь здесь идет не о полной ионизации, а о смещении центра тяжести заряда, когда образуется соединение частично ионного характера. В результате молекулы воды приобретают свойства электрического диполя с отрицательным концом на атоме кислорода, а положительным - на атомах водорода. Эта особенность имеет огромное практическое значение, так как многие по сравнению с другими жидкостями необычные свойства воды обусловлены природой диполя. Так, молекулы воды легко образуют тетраэдрическую структуру. Это упорядочение, которое усиливается ниже 4 С, объясняет, почему вода обладает минимальной плотностью при 4 С, а пористость молекулярной структуры льда примерно на 10 % больше, чем у жидкой воды. Большое внешнее давление не препятствует увеличению объема при замерзании - в этом с досадой убеждаются шоферы, поглядев на размороженный мотор или радиатор. Воспроизведем этот процесс: пузырек из-под лекарства до краев наполним водой, плотно закроем завинчивающейся крышкой и поставим на мороз или в морозильник. [23]
Как известно, атомы в соединениях склонны к образованию заполненных электронных оболочек. В на - U шем случае ( с водой) это означает, что оба электрона связи водорода притянуты к кислороду, который более электроотрицателен. Но речь здесь идет не о полной ионизации, а о смещении центра тяжести заряда, когда образуется соединение частично ионного характера. В результате молекулы воды приобретают свойства электрического диполя с отрицательным концом на атоме кислорода, а положительным - на атомах водорода. Эта особенность имеет огромное практическое значение, так как многие по сравнению с другими жидкостями необычные свойства воды обусловлены природой диполя. Так, молекулы воды легко образуют тетраэдрическую структуру. Это упорядочение, которое усиливается ниже 4 С, объясняет, почему вода обладает минимальной плотностью при 4 С, а пористость молекулярной структуры льда примерно на 10 % больше, чем у жидкой воды. Большое внешнее давление не препятствует увеличению объема при замерзании - в этом с досадой убеждаются шоферы, поглядев на размороженный мотор или радиатор. Воспроизведем этот процесс: пузырек из-под лекарства до краев наполним водой, плотно закроем завинчивающейся крышкой и поставим на мороз или в морозильник. [24]
Возьмем, например, газ кислород - он превращается в жидкость при температуре - 183 С, а в твердую фазу при - 218 С. Железо, твердый металл, становится жидкостью ( расплавом) при 1539 С, а в парообразное состояние переходит при огромной температуре 3200 С. Примерно таким же образом ведут себя другие вещества, газообразные или твердые при том давлении и диапазоне температур, которые выдерживаются на Земле: давление - около 760 мм рт. ст., температура - от-50 до 50 С. Немногие из нас помнят точки плавления железа и твердого кислорода и точки их кипения, но эти характеристики для воды мы затвердили наизусть, ибо на них основана температурная шкала Цельсия: О С - точка плавления льда, 100 С - точка кипения воды. Но вода с легкостью переходит в пар и при более низких температурах, о чем известно всякому: выстиранная ткань быстро высыхает, как и вымытая посуда. И мы, конечно, знаем о необычном свойстве воды расширяться при замерзании, о том, что лед легче воды, тогда как у остальных веществ все происходит наоборот: при охлаждении и переходе в твердую фазу их объем уменьшается. [25]
Страницы: 1 2