Visos teorijos apie gyvybės atsiradimą Žemėje yra kažkaip susijusios su vandeniu. Ji visada su mumis, be to, mumyse. Paprasčiausias, paprasčiausias vanduo, įtrauktas į kūno audinius, daro įmanomus kiekvieną naują kvėpavimą ir širdies plakimą. Dėl savo unikalių savybių jis dalyvauja visuose šiuose procesuose.
Kas yra vanduo: apibrėžimas
Moksliniu požiūriu pagrindinis planetos skystis yra vandenilio oksidas – dvejetainis neorganinis junginys. Vandens molekulinė formulė tikriausiai žinoma visiems. Kiekvienas jo struktūrinis elementas susideda iš vieno deguonies atomo ir dviejų vandenilio atomų, sujungtų poliniu kovalentiniu ryšiu. Įprastomis sąlygomis jis yra skystos būsenos, neturi skonio ir kvapo. Mažais kiekiais paprastas vanduo be priemaišų yra bespalvis.
Biologinis vaidmuo
Vanduo yra pagrindinis tirpiklis. Toks apibrėžimas yra įmanomas dėl molekulės struktūros pobūdžio. Vandens savybės yra susijusios su jo poliarizacija: kiekviena molekulė turi du polius. Neigiamas yra susijęs su deguonimi irteigiamas – su vandenilio atomais. Vandens molekulė sugeba sudaryti vadinamuosius vandenilinius ryšius su kitų medžiagų dalelėmis, pritraukdama priešingai įkrautus atomus prie savo „+“ir „-“. Šiuo atveju medžiaga, kuri tampa tirpalu, taip pat turi būti poliarizuota. Viena jo molekulė yra apsupta kelių vandens dalelių. Po transformacijos medžiaga tampa reaktyvesnė. Vandenį kaip tirpiklį naudoja visos gyvų organizmų ląstelės. Tai viena iš tų savybių, kurios apibrėžia jos biologinį vaidmenį.
Trys valstijos
Mums žinomas trijų formų vanduo: skystas, kietas ir dujinis. Pirmoji iš šių agregacijos būsenų, kaip jau minėta, būdinga vandeniui įprastomis sąlygomis. Esant normaliam atmosferos slėgiui ir žemesnei nei 0 ºС temperatūrai, jis tampa ledu. Jei medžiaga įkaista iki 100 ºС, iš skysčio susidaro garai.
Pažymėtina, kad panašios struktūros medžiagos normaliomis sąlygomis yra dujinės būsenos ir turi žemą virimo temperatūrą. Santykinio vandens stabilumo priežastis yra vandeniliniai ryšiai tarp molekulių. Norėdami pereiti į garo būseną, turite juos sulaužyti. Vandeniliniai ryšiai yra pakankamai stiprūs, kad juos nutraukti reikia daug energijos. Taigi aukšta virimo temperatūra.
Paviršiaus įtempimas
Dėl vandenilinių jungčių vanduo turi didelį paviršiaus įtempimą. Šiuo atžvilgiu jis yra antras po gyvsidabrio. Paviršiaus įtempimas atsiranda ties dviejų skirtingų terpių riba, todėl reikia išleisti tam tikrą sumąenergijos. Ši savybė suteikia įdomių efektų. Nesvarumo sąlygomis lašas įgauna sferinę formą, nes skystis linkęs susitraukti savo paviršių, kad taupytų energiją. Panašiai vanduo kartais elgiasi ir ant nedrėkstančių medžiagų. Pavyzdys yra rasos lašas ant lapų. Dėl paviršiaus įtempimo jėgos tvenkinio paviršiumi gali slysti vandens bėgikai ir kiti vabzdžiai.
Izoliatorius ar laidininkas?
Gyvybės saugos pamokose vaikai dažnai mokomi, kad vanduo yra geras elektros laidininkas. Tačiau tai ne visai tiesa. Dėl savo sandaros ypatumų grynas vanduo yra silpnai disocijuotas ir nelaidus srovės. Tai iš tikrųjų yra izoliatorius. Tačiau įprastomis sąlygomis tokio gryno vandens praktiškai neįmanoma sutikti, nes jis ištirpina daug medžiagų. Ir dėl daugybės priemaišų skystis tampa laidininku. Be to, gebėjimas pravesti elektrą gali nustatyti vandens grynumą.
Refrakcija ir sugertis
Kita vandens savybė, visiems žinoma iš mokyklos laikų, yra gebėjimas laužyti šviesos spindulius. Praėjusi per skystį šviesa šiek tiek pakeičia kryptį. Šis efektas siejamas su vaivorykštės formavimu. Be to, šviesos lūžis ir mūsų suvokimas apie tai lemia klaidas nustatant vandens telkinių gylį: jis visada atrodo mažesnis, nei yra iš tikrųjų.
Tačiau matomos spektro dalies šviesa lūžta. Ir, pavyzdžiui, infraraudonieji vandens spinduliaiyra absorbuojami. Štai kodėl atsiranda šiltnamio efektas. Norint suprasti paslėptas vandens galimybes šia prasme, galima remtis Veneros atmosferos ypatumais. Remiantis viena versija, vandens išgaravimas sukėlė šiltnamio efektą šioje planetoje.
Vandens spalva
Kiekvienas, matęs jūrą ar bet kokį gėlą vandens telkinį ir palyginęs jį su skysčiu stiklinėje, pastebėjo tam tikrą neatitikimą. Vandens spalva natūraliame ar dirbtiniame rezervuare niekada nesutampa su tuo, kas stebima puodelyje. Pirmuoju atveju jis yra mėlynas, mėlynas, net žalsvai geltonas, antruoju jo tiesiog nėra. Taigi kokios spalvos iš tikrųjų yra vanduo?
Pasirodo, kad grynas skystis nėra bespalvis. Jis turi šiek tiek melsvą atspalvį. Vandens spalva tokia blyški, kad mažais kiekiais atrodo visiškai skaidrus. Tačiau natūraliomis sąlygomis jis pasirodo visoje savo šlovėje. Be to, daugybė priemaišų, kaip ir laidų elektrai, keičia vandens savybes. Kiekvienas yra bent kartą sutikęs žalią tvenkinį ar rusvas balas.
Vandens ir gyvybės spalva
Rezervuaro spalva dažnai priklauso nuo jame aktyviai besidauginančių mikroorganizmų, uolienų priemaišų. Žalsva vandens spalva dažnai rodo mažų dumblių buvimą. Jūroje šiuo atspalviu nudažytose vietose, kaip taisyklė, gausu gyvų būtybių. Todėl žvejai visada atkreipia dėmesį į tai, kokios spalvos vanduo. Skaidriame mėlyname vandenyje nėra planktono, taigi ir tų, kurie juo maitinasi.
Kartais mikroorganizmai suteikia keisčiausių atspalvių. Žinomi ežerai su šokolado spalvos vandeniu. Vienaląsčių aktyvumasdumbliai ir bakterijos paverčia vandens telkinį turkio spalvos Floreso saloje Indonezijoje.
Šveicarijoje, prie Sanetsch perėjos, yra ežeras su ryškiai rausvu vandeniu. Šiek tiek blyškesnio atspalvio vandens telkinys Senegale.
Spalvotas stebuklas
Amerikoje, Jeloustouno nacionaliniame parke, prieš turistus atsiveria nuostabus vaizdas. Čia yra Morning Glory ežeras. Jo vandenys yra gryniausios mėlynos spalvos. Šio atspalvio priežastis yra tos pačios bakterijos. Jeloustounas garsėja daugybe geizerių ir karštųjų versmių. Morning Glory ežero apačioje yra siaura vulkaninė anga. Iš ten kylanti šiluma palaiko vandens temperatūrą, taip pat bakterijų vystymąsi. Kadaise visas ežeras buvo krištolo mėlynumo. Tačiau laikui bėgant ugnikalnio žiotys užsikimšo, o tai palengvino turistai su meile mėtyti monetas ir kitas šiukšles. Dėl to nukrito paviršiaus temperatūra, čia pradėjo daugintis kitų rūšių bakterijos. Šiandien vandens spalva keičiasi didėjant gyliui. Apačioje ežeras vis dar giliai mėlynas.
Prieš kelis milijardus metų vanduo prisidėjo prie gyvybės atsiradimo Žemėje. Nuo tada jo svarba nė kiek nesumažėjo. Vanduo yra būtinas daugeliui cheminių reakcijų, vykstančių ląstelių lygiu, jis yra visų audinių ir organų dalis. Vandenynai dengia maždaug 71% planetos paviršiaus ir atlieka didžiulį vaidmenį palaikant tokios milžiniškos sistemos kaip Žemė stabilumą. Dėl fizinių ir cheminių vandens savybių jį galima vadinti pagrindine visų gyvų dalykų medžiaga. Be to, rezervuarai, būdami daugialąsčių mikroorganizmų buveine, tampa grožio ir įkvėpimo š altiniu, demonstruoja didžiulius kūrybinius gamtos sugebėjimus.
