Woda

Witamy w czwartym poście na naszym blogu!

Tym razem na tapetę  weźmiemy wodę - jej budowę i właściwości.

Miłego uczenia się!

Biologiczny świr

Szalone mitochondrium

---

Woda

To substancja bezbarwna, bezwonna, niezbędna do życia wszystkim organizmom na Ziemi.

Jest głównym związkiem nieorganicznym wchodzącym w skład organizmów. 

Jaka jest zawartość wody w różnych organizmach?

Zawartość wody wynosi:

1. w organizmie zwierzęcym: do 60% masy,
2. w organizmie roślinnym: do 75% masy.

Jaka jest budowa wody?

Woda (H2O) jako związek chemiczny składa się z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru. Występują tu wiązania kowalencyjne spolaryzowane.

Kąt między atomami wodoru wynosi 104,45°

Ten kąt sprawia, że woda może tworzyć wiązania wodorowe.

Dzięki cząsteczkowym ładunkom dodatnim i ujemnym woda jest dipolem.

Woda może ulegać zjawiskom:

• Kohezji 

Wywołuje ono spójność cząsteczek H2O. Kohezja pozwala na podnoszenie słupa wody w naczyniach drewna, korzeni i pędu.

• Adhezji 

Jest to siła przylegania cząsteczek wody do innych cząsteczek, np. przyleganie cząsteczek wody do ścian szklanki.

Kohezja i adhezja pełnią w przyrodzie bardzo ważną funkcję - dzięki nim możliwy jest transport wody w roślinie.

Jakie są stany skupienia wody?

Jakie są właściwości wody?

• Ma duże ciepło właściwe 

Oznacza to, że do obniżenia lub podniesienia temperatury wody niezbędna jest duża utrata lub duży wkład energii cieplnej.

Na przykład: 

Wielkie zbiorniki wodne mają względnie stałą temperaturę, oznacza to, że organizmy mają zapewnioną stosunkowo stałą temperaturę środowiska. 

Pozwala to organizmom żywym utrzymać stałą temperaturę wewnętrzną, co ma znaczenie dla wszystkich reakcji biochemicznych, gdyż zachodzą one w niewielkim zakresie temperatur.

• Ma wysokie ciepło parowania, co wynika z obecności wiązań wodorowych. 

W trakcie przemiany cieczy w gaz woda pochłania ciepło, z tego też względu ciało ludzkie może pozbywać się nadmiaru ciepła przez parowanie potu na powierzchni skóry. 

Podobnie liść wystawiony na silne promieniowanie słoneczne obniża temperaturę tkanek dzięki wyparowywaniu wody przez szparki (jest to proces zwany transpiracją).

• Osiąga największą gęstość w temperaturze 4°C 

1. Dlaczego woda w jeziorze zamarza od góry?

Woda o największej gęstości znajduje się na dnie zbiornika,  w temperaturze 4℃ wykazuje najmniejszą objętość.

W temperaturze 0℃ woda przechodzi w stan stały i objętość powstałego lodu jest największa.

2. Stopień gęstości wody i tym samym jej objętości jest zależny od sposobu powstawania wiązań wodorowych:

W stanie płynnym wiązania wodorowe tworzą się losowo, w danej objętości tych cząsteczek mieści się więcej,

W stanie stałym wiązania wodorowe tworzą się uporządkowanie, dlatego lód ma strukturę krystaliczną i zajmuje więcej miejsca - ma większą objętość

3. Dzięki temu lód unosi się na powierzchni gęstszej od niego wody (zimnej). Odcina to zbiornik wody od wpływu atmosfery i pozwala na przeżycie znajdujących się w nim organizmów.

• Duże (wysokie) napięcie powierzchniowe

Oznacza to, że siły wiązań wodorowych, które skupiają albo łączą cząsteczki wody są większe niż siły działające między jej cząsteczkami, a cząsteczkami gazów w powietrzu.

Tworząca się dzięki wiązaniom wodorowym błonka powierzchniowa, która jest na tyle zwarta, że wytrzymuje znaczny ciężar (np. nartnika - pająka), jest mniejszy od tego rozrywającego wiązania wodorowe.

• Woda dysocjuje, czyli rozpada się na jony:

2H2O → H3O+ + OH-

Dzięki obecności wody występuje zjawisko hydratacji. Cząsteczki H2O otoczają jony pierwiastków. Powstają wówczas otoczki hydratacyjne - im mniejszy jon, tym większe pole elektryczne i otoczka hydratacyjna.

Jon Na+ jest bardzo ważny w funkcjonowaniu naszego organizmu. Występuje w płynach zewnątrzkomórkowych (z uwagi na otoczkę hydratacyjną).

• Jest reaktywna - jest substratem i produktem wielu reakcji biochemicznych.

• Jest mało ściśliwa - w niewielkim stopniu zmienia swoją objętość w odpowiedzi na zmianę ciśnienia.

Pozwala to utrzymać turgor komórek, czyli stan mocnego uwodnienia.