Роль воды как растворителя в живой природе
Воду, которая содержит большое количество солей кальция и магния, называют жесткой.
Природная вода не бывает чистой, потому что она способна растворять многие вещества. В пресных водах содержится от 0,01 до 0,1% примесей. Морская вода содержит 3,5% растворенных веществ или 80 элементов периодической системы. В 1 кг морской воды находится 35 г различных солей, в большом количестве содержится NaCl.
Общее содержание солей в мировом океане – 5 • 1016 т.
Среди них:
Na + – 30,6% Ca2 + – 1,2% Cl- – 55,2%
Mg2 + – 3,7% K + – 1,1% SO42- – 7,7%
Многие плохо растворимых солей оседает на дно океана. Ежегодно оседает у 2300 млн. Т. Солей, главная часть которых – CaCO3. В результате образуются залежи мела и известняка.
Дождевая вода размывает гигантские массивы грунта и относит его в реки, озера, моря. Озера, богатые растворами солей, являются сырьевыми базами для развития химического производства.
Вода играет важное значение в жизни растений, животных и человека. Она является той средой, в котором проходят химические процессы, которые обеспечивают жизнедеятельность организмов. Кроме того, она сама принимает участие в большом количестве биологических реакций, таких, как способность поглощать и выделять в окружающую среду вещества, сохранение определенной формы клеток, поддержания тургора.
концентрация солей в клетке
Если концентрация солей в клетке меньше, чем в вокруг клеточном пространстве, вода из клетки получается (а); если больше – вода в нее входит (б)
Растения усваивают необходимые для роста и развития вещества также в виде растворов.
Лечебные свойства минеральной воды зависят от качественного и количественного состава растворенных в ней веществ.
Взаимодействуя с различными породами, вода образует минералы. Вода влияет на формирование климата Земли, регулирует состав воздуха, участвует в формировании поверхности Земли. Водные растворы имеют важное значение во всех сферах человеческой деятельности.
Как вам известно, в молекуле воды связи между атомами водорода и атомом кислорода ковалентные полярные. Совместные электронные пары смещены к атому кислорода, поэтому на атомах водорода сосредоточен частично положительный, а на атоме кислорода – частично отрицательный заряд:
У атома водорода один неспаренный s-электрон. На внешнем энергетическом уровне атома кислорода – два неспаренных p-электроны, орбитали которых взаимно перпендикулярны:
При образовании молекулы воды орбитали p-электронов атома кислорода перекрываются орбиталью s-электрона атома водорода – вдоль линии координат, образуя угол между связями 104,5 °. Положительные и отрицательные заряды расположены неравномерно и находятся на противоположных концах молекулы, поэтому молекула воды имеет два полюса и является диполем.
Между атомами кислорода и водорода в молекуле воды возникают прочные связи, поэтому разложить молекулу на атомы можно только с помощью электрического тока. Поскольку атомы кислорода приобретают частично отрицательного заряда, то они могут взаимодействовать с атомами водорода другой молекулы воды, которые имеют частично положительный заряд. Такая связь называется водородной. Например, это наблюдается в кристалле льда, где каждая молекула воды Тетраэдрически соединена водородными связями с четырьмя ближайшими к ней молекулами:
Светлые кружочки – атомы водорода, темные – атомы кислорода
Вода состоит из полярных молекул (диполей).
Поскольку водородная связь длиннее ковалентной этой, структура льда является рыхлая. Этим объясняется небольшая плотность льда. Прочность водородной связи примерно в 10 раз меньше обычного ковалентной связи. С повышением температуры водородные связи легко разрывается. Этим объясняется переход воды из твердого состояния в жидкое.
Образованием водородных связей между молекулами спирта и воды объясняется хорошая растворимость спирта в воде.
Итог:
Водные растворы имеют важное значение во всех сферах человеческой деятельности.
В молекуле воды заряды ядер атомов кислорода и водорода разные и по-разному притягивают орбитальные электроны. В результате молекулярные орбитали смещаются в направлении ядра, имеет больший положительный заряд и молекула приобретает полярности (превращается в диполь).
Водородная связь имеет существенное значение во многих химических процессах.
Для любознательных
Вода покрывает около 3/4 всей земной поверхности. 98% общего количества воды содержится в морях и океанах. В этой воде есть много солей, поэтому она не пригодна для орошения, питья и для многих других целей. Запасы пресной воды, которая необходима для жизни и технических нужд, составляют лишь 2% общего количества воды. Воду используют для орошения, для производства дешевой электроэнергии, в технике в качестве растворителя и реагента в различных химических процессах, для охлаждения и тому подобное.
Живые организмы содержат значительное количество воды. Так, человеческое тело почти на 70% состоит из воды. Одно взрослое дерево забирает из почвы и испаряет около 50-70 ведер воды в сутки.
Около 20% солнечной энергии, которую получает Земля, расходуется на испарение воды. Вода имеет наибольшую теплоемкость. Полученное тепло она отдает в окружающее пространство, что в значительной степени влияет на климат.
Вопросы
Какова роль воды как универсального растворителя в природе?
Что такое диполь воды?
Что такое водородная связь?
(No Ratings Yet)
Загрузка...