Приблизительно 70% массы нашего тела состоит из воды. Несмотря на то, что молекула воды может показаться относительно простой и лёгкой, её функции сложны и многогранны. У других веществ таких свойств не наблюдается.
Молекула воды, известная как формула H2O, состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, каждый из которых привязан к кислороду. В результате электромагнитной силы между молекулами, получается молекула наиболее сбалансированной и стабильной формы: треугольник. В его основании находятся два атома водорода, а на вершине атом кислорода. Что интересно в этой структуре и что влияет на свойства молекулы - это неправомерно расположенный электрический заряд. Вершина треугольника, где расположен атом кислорода, заряжена отрицательно, т.е. там находится больше электронов. Основание треугольника, где находятся два атома водорода, заряжено положительно. Таким образом, получается молекула, имеющая разный электрический заряд на концах. Такое строение позволяет этой молекуле вступать в реакцию с электрическими полями вокруг него.
Помимо химических соединений, существуют еще связи в пределах одной молекулы в твёрдом и жидком состоянии. Из-за характерной дипольной структуры, в которой распределение электрического заряда не является равномерным, молекулы воды, как правило, соединяются друг с другом, когда атом кислорода (с отрицательным зарядом) привязывается атому водорода (с положительным зарядом).
В жидком состоянии воды, временные интервалы водородных соединений значительно короче, чем мы привыкли оперировать. Они занимают триллионную долю секунды.
С нашей точки зрения, молекулы образуют и разрывают связи с фантастической скоростью. Но, вероятно, с точки зрения этих крошечных частиц, это нормальные интервалы. Оказывается, что даже время жизни молекулы очень коротко. Атомы водорода переходят от молекулы к молекуле, так что средняя продолжительность жизни молекулы воды измеряется в миллисекундах.
Поскольку мы так привыкли к воду вокруг нас и склонны рассматривать ее в качестве «обычной жидкости»,однако, дело обстоит не так. Множество статей посвящено необычным свойствам и характеристикам воды. В статье «Знания о структуре воды» (Bank Water Structure and Science),67 профессор Мартина Чаплин из Лондонcкого университета (London South Bank University) описал 67 необычных и удивительных свойств воды, которые поддаются объяснению с точки зрения науки. А это отображает лишь часть общей картины.
Хотя эта треугольная молекула выглядит простой и невинной, но водородные связи создают сложные, из ряда вон выходящие свойства. Интересно наблюдать, как эти свойства воды вписываются в окружающую нас среду. И, вовсе неясно, смогла ли бы жизнь, которую мы знаем, выживать и даже процветать.
Одной из неожиданных особенностей воды является ее температура кипения и температура плавления. По мнению исследователей, с учетом массы молекулы, температура плавления воды должна быть около минус 100 градусов, а температура кипения - минус 50 градусов по Цельсию, что намного ниже, чем нам известно. Это необычное явление объясняется множеством водородных связей, которые характеризуют молекулу воды, и сплачивают их одну с другой. Благодаря этому поверхность Земного шара на 70 процентов покрыта мировым океаном. Если же рассматривать данный вопрос с точки зрения существования жизни на Земле, то могла ли бы существовать жизнь, если бы вода закипала бы уже при температуре минус 50 градусов?
Когда вода кристаллизуется в лед, водородные связи также стабилизируются, и, таким образом, движение между молекулами приостанавливается, и расстояния между ними сохраняются. В этом случае, когда водородная связь неизменна, молекулы воды схватываются расстояние между ними относительно велико, и, образуется кристалл с низкой плотностью, по сравнению с водой в жидком состоянии. Так выявляется дополнительное необычное свойство воды - в жидком состоянии она более плотная и тяжелая, следовательно, лед легче воды и плавает на ее поверхности в противоположность к другим веществам, которые в твердом, состоянии тяжелее, чем в жидком. Только представьте себе, как бы выглядел наш мир, если бы лед опустился на дно моря...
И еще небольшая деталь: крохотный размер молекулы воды и ее полярность, помогают ей служить превосходным растворителем - еще одна особенность, являющаяся основой для поддержания известной нам эффективной формы жизни.
В последние годы в различных лабораториях по всему миру обнажаются, вызывающие еще большее любопытство, интригующие особенности воды, демонстрирующие, насколько она находится под влиянием окружающей среды и, вероятно, в свою очередь, также влияет на нее. На этот раз мы сосредоточились лишь на части необычных особенностей воды, которые позволяют жизни на нашей планете быть такой, какая она есть, и обеспечивать необходимые условия для нашего физического существования.
Молекула воды, известная как формула H2O, состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, каждый из которых привязан к кислороду. В результате электромагнитной силы между молекулами, получается молекула наиболее сбалансированной и стабильной формы: треугольник. В его основании находятся два атома водорода, а на вершине атом кислорода. Что интересно в этой структуре и что влияет на свойства молекулы - это неправомерно расположенный электрический заряд. Вершина треугольника, где расположен атом кислорода, заряжена отрицательно, т.е. там находится больше электронов. Основание треугольника, где находятся два атома водорода, заряжено положительно. Таким образом, получается молекула, имеющая разный электрический заряд на концах. Такое строение позволяет этой молекуле вступать в реакцию с электрическими полями вокруг него.
Помимо химических соединений, существуют еще связи в пределах одной молекулы в твёрдом и жидком состоянии. Из-за характерной дипольной структуры, в которой распределение электрического заряда не является равномерным, молекулы воды, как правило, соединяются друг с другом, когда атом кислорода (с отрицательным зарядом) привязывается атому водорода (с положительным зарядом).
В жидком состоянии воды, временные интервалы водородных соединений значительно короче, чем мы привыкли оперировать. Они занимают триллионную долю секунды.
С нашей точки зрения, молекулы образуют и разрывают связи с фантастической скоростью. Но, вероятно, с точки зрения этих крошечных частиц, это нормальные интервалы. Оказывается, что даже время жизни молекулы очень коротко. Атомы водорода переходят от молекулы к молекуле, так что средняя продолжительность жизни молекулы воды измеряется в миллисекундах.
Поскольку мы так привыкли к воду вокруг нас и склонны рассматривать ее в качестве «обычной жидкости»,однако, дело обстоит не так. Множество статей посвящено необычным свойствам и характеристикам воды. В статье «Знания о структуре воды» (Bank Water Structure and Science),67 профессор Мартина Чаплин из Лондонcкого университета (London South Bank University) описал 67 необычных и удивительных свойств воды, которые поддаются объяснению с точки зрения науки. А это отображает лишь часть общей картины.
Хотя эта треугольная молекула выглядит простой и невинной, но водородные связи создают сложные, из ряда вон выходящие свойства. Интересно наблюдать, как эти свойства воды вписываются в окружающую нас среду. И, вовсе неясно, смогла ли бы жизнь, которую мы знаем, выживать и даже процветать.
Одной из неожиданных особенностей воды является ее температура кипения и температура плавления. По мнению исследователей, с учетом массы молекулы, температура плавления воды должна быть около минус 100 градусов, а температура кипения - минус 50 градусов по Цельсию, что намного ниже, чем нам известно. Это необычное явление объясняется множеством водородных связей, которые характеризуют молекулу воды, и сплачивают их одну с другой. Благодаря этому поверхность Земного шара на 70 процентов покрыта мировым океаном. Если же рассматривать данный вопрос с точки зрения существования жизни на Земле, то могла ли бы существовать жизнь, если бы вода закипала бы уже при температуре минус 50 градусов?
Когда вода кристаллизуется в лед, водородные связи также стабилизируются, и, таким образом, движение между молекулами приостанавливается, и расстояния между ними сохраняются. В этом случае, когда водородная связь неизменна, молекулы воды схватываются расстояние между ними относительно велико, и, образуется кристалл с низкой плотностью, по сравнению с водой в жидком состоянии. Так выявляется дополнительное необычное свойство воды - в жидком состоянии она более плотная и тяжелая, следовательно, лед легче воды и плавает на ее поверхности в противоположность к другим веществам, которые в твердом, состоянии тяжелее, чем в жидком. Только представьте себе, как бы выглядел наш мир, если бы лед опустился на дно моря...
И еще небольшая деталь: крохотный размер молекулы воды и ее полярность, помогают ей служить превосходным растворителем - еще одна особенность, являющаяся основой для поддержания известной нам эффективной формы жизни.
В последние годы в различных лабораториях по всему миру обнажаются, вызывающие еще большее любопытство, интригующие особенности воды, демонстрирующие, насколько она находится под влиянием окружающей среды и, вероятно, в свою очередь, также влияет на нее. На этот раз мы сосредоточились лишь на части необычных особенностей воды, которые позволяют жизни на нашей планете быть такой, какая она есть, и обеспечивать необходимые условия для нашего физического существования.
Обсуждения Свойства воды