Charakterystyka wody

1. Wstęp

Woda, wzór chemiczny H₂O, to związek zbudowany z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru. Jest najbardziej rozpowszechnionym związkiem na kuli ziemskiej. Całkowita jej ilość wynosi 2,2 x 10¹⁸ ton. Taka duża ilość wody nie oznacza, że wszyscy maja do niej nieograniczony dostęp. Niedostatek wody występuje w gospodarce 80 krajów. 40% ludności ma problemy z dostępem do czystej wody.

    2. Obieg wody w środowisku naturalnym

Ilość wody w środowisku naturalnym jest w równowadze dynamicznej. Oceany oraz morza w wyniku wysokiej temperatury cały czas parują. Woda zmieniając formę skupienia, paruje i wchodzi w skład powietrza w postaci pary wodnej. W wyniku wilgotności powietrza oraz obecności jąder kondesacji mamy do czynienia ze skraplaniem pary wodnej. Powstają malutkie kropelki, które gromadzą się i tworzą chmury. W skutek spadku temperatury powietrza powstaje mgła. Chmury wraz z wiatrem zmieniają swoje położenie i „wędrują” ponad powierzchnią mórz, oceanów oraz lądów. W odpowiednich warunkach malutkie kropelki ulegają fuzji i w postaci większych kropel spadają w formie śniegu, deszczu lub gradu. Zostają wchłonięte i gromadzone w ziemi jako wódy gruntowe. Wody gruntowe wydostające się na powierzchnie ziemi tworzą źródła. Te z kolei przechodzą w strumyki, które łącząc się z pozostałymi tworzą strumienie i wpadają do rzeki, a te w końcowym etapie do morza, ewentualnie oceanu. Tworzy się zamknięty obieg wody.

3. Właściwości fizyczne

- pozbawiona barwy, zapachu oraz smaku ciecz (w głębszych warstwach niebieska);

- gęstość wody maleje wraz ze spadkiem temperatury od 4°C (1g/cm³).Dlatego możliwe jest życie w głębszych warstwach zbiorników wodnych. Tam temperatura nie spada poniżej 4°C.

- w wyniku krzepnięcia woda zwiększa objętość. Istotne ma to znaczenie w przypadku kruszenia skał oraz powstawaniu gleby;

- charakteryzuje się dużym ciepłem właściwym. Podniesienie temperatury jednego grama wody tylko o jeden stopień, wymaga jednej kalorii;

- charakteryzuje się dużym ciepłem parowania. Aby zmienić jeden gram gotującej się wody w parę wodna potrzebujemy 540 kalorii;

Duża wartość ciepła parowania wpływa znacząco na organizmy żywe. Dla organizmów stałocieplnych wahanie temperatury jest szkodliwe. W podwyższonej temperaturze człowiek wydziela pot (99% to woda), ochładzając w ten sposób organizm ludzki.

Duże wartości ciepła właściwego i ciepła parowania powodują w wyniku zmian temperatury, parowanie wód, zamarzanie zbiorników wodnych, topnienie lodów oraz śniegów. Zmiany te zachodzą stopniowo i nie powodują większych strat.

Duże zbiorniki wodne oraz prądy morskie mają duży wpływ na klimat. Ciepło, które jest gromadzone w okresie letnim jest później oddawane w okresie zimowym. Tereny obejmujące wybrzeża oceanów charakteryzują się łagodniejszym klimatem niż w przypadku rejonów położonych w głębszych częściach kontynentu.

4. Właściwości chemiczne

- dobry rozpuszczalnik wielu substancji chemicznych (naturalne wody są roztworami o różnym stężeniu;

 - woda destylowana stosowana jest w branży farmaceutycznej oraz samochodowej (akumulatory);

5. Zawartość procentowa wody w organizmach

Większość organizmów zawiera w swojej budowie około 70-90% wody. Przykładowe zawartości procentowe wody w organizmach:

- meduzy 97-98%;

- nasiona 10-15%;

- ściany komórkowe organizmów roślinnych 10%.

- kości 20%.

6. Przykłady biologicznego znaczenia wody

- odpowiada za zachowanie stałego kształtu i wymiaru komórek.

- główny składnik płynów ustrojowych;

- bierze udział w dużej ilości procesów zachodzących w organizmie człowieka;

- regulator temperatury ciała, pH oraz ciśnienia osmotycznego;

- jest środowiskiem wewnętrznym, w którym ma miejsce transport wewnątrzustrojowy oraz usuwanie szkodliwych produktów przemiany materii. Szkodliwe związki są wydalane wraz z moczem.

Zawartość wody w organizmie musi być nieustannie uzupełniana. Głównym źródłem wody są napoje, ale także warzywa oraz owoce.  Dzienna ilość wydalanego moczu przez dorosłego człowieka powinna wynosić 600-2500cm³. Woda także usuwana jest z organizmu poprzez oddychanie i pocenie się.

7. Ciśnienie osmotyczne

Ciśnienie osmotyczne odpowiada za wiele bardzo istotnych procesów fizjologicznych w organizmie człowieka. Najprościej mówiąc ciśnienie osmotyczne jest związane z wnikaniem wody ze środowiska o mniejszym stężeniu do środowiska o większym stężeniu.

Gdy mamy do czynienia z roztworami o takim samym stężeniu, to wówczas nie mamy do czynienia ze zjawiskiem ciśnienia osmotycznego. Woda nie przechodzi, ani nie jest przyjmowana. W przypadku komórek, nie zauważamy ich pęcznienia, ani kurczenia się. Taki zjawisko nazywamy izotonicznością. Roztworem izotonicznym może być osocze krwi.

Roztwór o mniejszym stężeniu, który otacza komórkę, nazywany jest roztworem hipotonicznym. Tylko taki roztwór może wnikać do komórki, powodując jej pęcznienie. Roztwór charakteryzujący się większymi stężeniem, niż te które panuje w komórce, nazywany jest roztworem hipertonicznym. Taki roztwór wydostaje się z komórki, powodując jej kurczenie się.

Wpływ ciśnienia osmotycznego na zachowanie kształtu komórek jest znakomicie zobrazowane w zjawisku nazywanym turgorem komórki. Proces ma miejsce w organizmach roślinnych. Gdy woda wnika do rośliny z roztworu hipotonicznego, to składniki komórki są mocniej przylegają do ściany komórkowej. Ma miejsce ciśnienie wewnętrzne, które nazywamy turgorem komórki. Zadaniem turgoru jest równoważenie ciśnienia osmotycznego. Blokuje dalsze wprowadzanie wody do wnętrza komórki. Brak wody powoduje stopniowe zanikanie turgoru. Roślinna wówczas więdnie.

8. Godne zapamiętania

Woda, którą pobieramy z domowych kranów tylko na pozór jest łagodną oraz obojętną cieczą. Pamiętaj, że to substancja bardzo reaktywna oraz posiadająca nietypowe, a co za tym idzie niesłychanie ciekawe, właściwości.