Definicja pojęcia:

woda

Woda, tlenek wodoru -  jeden z najszerzej rozpowszechnionych w przyrodzie związków chemicznych, o wzorze H₂O. Tlenek wodoru to najtrwalszy tlenek spośród wszystkich tlenowców.
  1. Budowa cząsteczki wody
  2. Rodzaje i znaczenie wód

Woda jest główną składową organizmów żywych i warunkuje ich przetrwanie. Cechuje się specyficznymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi, wyróżniającymi ją na tle innych cieczy. Woda występuje powszechnie w wielu obiektach układu planetarnego i jest obecna w materii międzygwiazdowej. Woda na Ziemi to przede wszystkim oceany, morza, rzeki, jeziora i sztuczne zbiorniki wodne oraz lodowce. W atmosferze ziemskiej pierwiastek ten występuje w postaci pary wodnej i chmur. Woda jest także ważnym składnikiem budowy płaszcza Ziemi. Najważniejsza z perspektywy biologicznej jest wodą służąca do picia – uzdatniona woda, dzięki której możliwe jest utrzymanie wielu fundamentalnych funkcji życiowych organizmu. Woda to przezroczysta ciecz, przybierająca również gazowy i stały stan skupienia. Jako gaz określana jest parą wodną, jako ciało stałelodem. Dzięki temu, że w temperaturze pokojowej utrzymuje się w stanie ciekłym, może być podstawą funkcjonowania organizmów. Woda nie ma zapachu i w małych ilościach wydaje się bezbarwna. Duże ilości wody charakteryzują się lekko błękitnym odcieniem. Barwę tę woda zyskuje w wyniku oscylacyjnej absorbcji światła widzialnego.

Właściwości fizyczne wody:
Temperatura krzepnięcia: TK = 3.82  ̊C
Temperatura wrzenia: TW = 101.42  ̊C
Gęstość: 1 kg/l
Ciepło parowania: 2257 kJ/kg
Ciepło topnienia: 333,7 kJ/kg
Odczyn: 7,0
pixabay.com

Budowa cząsteczki wody

Pojedyncza cząsteczka wody zbudowana jest z dwóch atomów wodoru połączonych jednym atomem tlenu. Pomiędzy atomami wodoru i atomem tlenu zachodzą wiązania kowalencyjne spolaryzowane. Specyficzną cechą wody jest więc polarna budowa cząsteczek, wynikająca stąd, że wiązanie jest przesunięte w kierunku atomu tlenu. Cząsteczka wody jest obojętna elektrycznie, ponieważ atomy wodoru mają ładunek cząstkowo dodatni, a atom tlenu cząstkowo ujemny. Przez to atomy wodoru jednej cząsteczki przyciągają atomy tlenu innej cząsteczki. W ten sposób powstają wiązania wodorowe i tworzą się struktury cząsteczek.

Dzięki oddziaływaniom elektrostatycznym, cząsteczki wody zbierają się w skupiska – w stanie ciekłym są one nietrwałe (poszczególne cząsteczki raz przyłączają się do innych, raz od nich odłączają), w stanie stałym natomiast cechują się znacznie większą trwałością struktur. Struktury te pozwalają jednak na zachowanie dość dużej przestrzeni pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami wody. Atomy wodoru dążą bowiem do tego, aby być jak najbliżej atomów tlenu, a jak najdalej innych atomów wodoru. Poprzez luźną strukturę cząsteczek, lód zwiększa swoją objętość, ale ma mniejszą gęstość niż woda w stanie ciekłym i może unosić się na jej powierzchni. Woda m.in. tym właśnie wyróżnia się spośród innych cieczy, które krzepnąc zmniejszają swoją objętość, a zwiększają gęstość, przez co wrzucone do wody toną. Podwyższenie temperatury prowadzi do drgań cząsteczek, w wyniku czego wiązania wodorowe pękają i lód zamienia się w ciecz.
Budowa cząsteczki wody, By Benjah-bmm27 (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons
Cząsteczki wody potrzebują jednak odpowiednio dużej energii do pokonania wiązań i odłączenia się od siebie. Dlatego woda ma, w porównaniu do innych substancji, wyższą temperaturę wrzenia i topnienia. Z tej samej przyczyny para wodna powoduje gorsze oparzenia niż woda w stanie ciekłym, gdyż niesie w sobie więcej energii potrzebnej do zerwania wiązań wodorowych.

Polarna budowa cząsteczek wody warunkuje także jej rozpuszczalność. Woda jest powszechnie stosowanym rozpuszczalnikiem i jest w stanie rozpuszczać i dysocjować wiele cząsteczek. Dobrze w wodzie rozpuszczają się inne substancje o budowie polarnej, o cząsteczkach właściwościami przypominającymi cząsteczki wody (sacharoza, ocet itd.). Tworzą wówczas z wodą roztwory właściwe (rzeczywiste). Substancje o odmiennej budowie nie rozpuszczają się w wodzie i wymieszane z nią dają zawiesinę (np. mąka, olej czy benzyna). Polarną budowę cząsteczek wody widać najlepiej, gdy tworzą się płatki śniegu lub kryształki lodu. Ich forma to efekt łączenia się pojedynczych cząsteczek wody w większe grupy w kształcie foremnych układów.
fir0002 | flagstaffotos.com.au [GFDL 1.2], via Wikimedia Commons

Rodzaje i znaczenie wód

Występująca w naturze woda jest mieszaniną gazów i soli mineralnych. Najwięcej soli zawiera woda morska, a dalej woda mineralna. W zależności od stężenia soli mineralnych rozróżnia się wodę miękką, która ma ich niewiele, oraz wodę twardą z wysoką zawartością soli wapnia i magnezu. Metodą odwirowywania zwykłej wody można uzyskać również wodę ciężką, bogatą w ciężki izotop wodoru, czyli deuter (D₂O). Woda ciężka ma zastosowanie przede wszystkim w technikach jądrowych, a dla organizmów żywych stanowi silną toksynę.

Woda twarda i woda miękka, a także woda przemysłowa czy destylowana należą do grupy wód użytkowych. Do niej też zalicza się najważniejszy z punktu widzenia biologicznego rodzaj wody – wodę pitną, pozyskiwaną z wodociągów lub złóż mineralnych. Woda pitna warunkuje przetrwanie wszystkich organizmów żywych. Ciało człowieka w 70% składa się z wody, która pełni funkcję transportera dla substancji odżywczych, enzymów i hormonów, zapewnia właściwe funkcjonowanie gospodarki elektrolitowej, reguluje temperaturę ciała i umożliwia metabolizm.
pixabay.com

Bibliografia

  1. Eldra Pearl Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin, Claude A. Villee; “Biologia ”; Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa 1996.;
  2. Aulay Mackenzie, Andy S. Ball, Sonia R. Virdee; “Ekologia. Krótkie wykłady”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2015.;
  3. Grażyna Łabno; “Ekologia. Słownik encyklopedyczny ”; Wydawnictwo Europa, Warszawa 2006;
  4. Zdzisława Otałęga (red. nacz.); “Encyklopedia biologiczna T. XI”; Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 2000;
  5. Elżbieta Bajkiewicz-Grabowska, Zdzisław Mikulski; “Hydrologia ogólna”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.8
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź
Pasaż zakupowy