10 fakta om vand

10 fakta om vand

Andrey Kalinichev
"Trinity Option – Science" №10 (254), 22. maj 2018

1. Vand er det eneste kemiske stof, der er bredt fordelt under naturlige forhold på jordens overflade i alle tre aggregeringsforhold: flydende, fast og gasformig.

2. Det er velkendt, at omkring 71% af jordens overflade er dækket af oceaner, som indeholder omkring 96,5% af alt vandet på planeten eller 1,4 × 1018 tons. Det resterende vand på overfladen opbevares i isbjerg, bjergbrædere, floder og søer samt i underjordiske kilder og reservoirer.

3. Det er meget mindre kendt, at det samme, om ikke mere, vandmængden ligger dybt i jordens kappe, og for det meste ikke i form af H-molekyler.2O og i krystalgitteret af nominelt vandfri mantelmineraler i form af defekter bestående af Hioner+ eller OH.

4. Baikal-søen – det største ferskvandsvand på planeten: 23.600 km3. Lake Superior – den største i de store søer i Nordamerika – er to gange mindre end Baikal i volumen (11.600 km3), men på den anden side er den 2,5 gange større end Baikal i størrelse og er i den forstand den største ferskvandssø på Jorden.

5. Som med de fleste væsker stiger vandtætheden under afkøling.I modsætning til de fleste væsker er tætheden af ​​frosset vand – is – dog mindre end væskens vandtæthed i ligevægt med denne is. Denne unormale adfærd fører til tilstedeværelsen af ​​en maksimal tæthed af vand ved en temperatur på ca. 4 ° C, hvilket er ekstremt vigtigt for livet på Jorden. Hvis vandet var den mest tætte under frysning, ville vinteren og søerne ikke fryse fra overfladen inde i landet, men fra bunden til overfladen, mens alle flydende dyr ville dø.

6. Omkring 18 krystaljusteringer af is er kendt – også en slags rekord. Forskere opdager stadig nye faste faser af H2Åh og argumentere for deres præcise nummer. Nogle af disse isstrukturer er kun stabile ved meget høje tryk og smelter ikke selv ved 1000 ° C, hvis trykket overstiger flere hundrede tusinde atmosfærer.

7. Mange vandmiljøforhold er forklaret af tilstedeværelsen af ​​hydrogenbindinger mellem dets molekyler. Strukturen af ​​et enkelt vandmolekyle – H2O er ret simpelt: På grund af hybridiseringen af ​​molekylære orbitaler er de to komponenter i dens O-H bindinger (hver ca. 0,1 nanometer i længden) placeret i en vinkel på ca. 104 ° til hinanden. Nærheden af ​​denne vinkel til den tetrahedrale (109,5 °) og den karakteristiske ujævn fordeling af elektrontæthed inde i molekylerne H2O giver dem mulighed for nemt at danne hydrogenbindinger (H-obligationer) med deres fire nærmeste naboer. I dette tilfælde fungerer hydrogenatomer som donorer, og oxygenatomet tjener som en gennemsnitlig acceptor af to sådanne bindinger. Vandmolekyler forbundet med sådanne H-bindingsnettet danner tredimensionelle strukturer, der repræsenterer mere eller mindre store fragmenter af et lokalt bestilt diamantlignende tetraedrisk krystalgitter (se fig.). I en krystal af almindelig is er et sådant gitter tæt på det ideelle, og i flydende vand under normale forhold kan strukturen af ​​disse små tetrahedrale molekylære klynger forvrænges og ændres hurtigt med tiden.

8. Energien af ​​selv de stærkeste hydrogen O ··· H-bindinger mellem molekyler er 10 gange svagere end energien af ​​de kovalente OH-bindinger, der danner et særskilt molekyle, derfor er det tredimensionale netværk af H-bindinger i vand konstant brudt og omorganiseret til nye lignende strukturer, simpelthen som følge af termisk bevægelse molekyler. En H-bindings levetid er meget kort – kun om picosekund (10−12 c). Således kan den særlige struktur af vand og "hukommelsen af ​​vand" kun talt med hensyn til deres ekstreme skrøbelighed.

9. På den anden side bryder energi af hydrogenbindinger mellem molekylerne H2Det er meget højere end energien ved almindelige intermolekylære interaktioner. Dette fører til den såkaldte hydrofobe virkning, når molekyler, der svagere virker sammen med vand, har tendens til at komme sammen, hvorved kontaktfladen (oliedråber i vand) minimeres, og H-molekylerne tillades2Om skabe det største antal H-obligationer.

10. Intramolekylære og intermolekylære hydrogenbindinger og den hydrofobe virkning giver også den specifikke struktur og funktioner af de tre vigtigste typer af makromolekyler i naturen: proteiner, nukleinsyrer og kulhydrater. Således er DNA-molekylets dobbelte helixstruktur ekstremt stabilt vedligeholdt på grund af hydrogenbindinger mellem individuelle komplementære nitrogenbaserede baser – elementer af DNA-strukturen, hvor ikke kun oxygenatomer, men også nitrogenatomer virker som acceptor for H-bindinger.


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

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