Question

Особенности молекулы воды

Answer 1

Вода составляет около 80% массы клетки; в молодых быстрорастущих клетках — до 95%, в старых — 60%.

Роль воды в клетке велика.

Она является основной средой и растворителем, участвует в большинстве химических реакций, перемещении веществ, терморегуляции, образовании клеточных структур, определяет объем и упругость клетки. Большинство веществ поступает в организм и выводится из него в водном растворе. Биологическая роль воды определяется специфичностью строения: полярностью ее молекул и способностью образовывать водородные связи, за счет которых возникают комплексы из нескольких молекул воды. Если энергия притяжения между молекулами воды меньше, чем между молекулами воды и вещества, оно растворяется в воде. Такие вещества называют гидрофильными (от греч. «гидро» — вода, «филее» — люблю) . Это многие минеральные соли, белки, углеводы и др. Если энергия притяжения между молекулами воды больше, чем энергия притяжения между молекулами воды и вещества, такие вещества нерастворимы (или слаборастворимы) , их называют гидрофобными (от греч. «фобос» — страх) — жиры, липиды и др.

Минеральные соли в водных растворах клетки диссоциируют на катионы и анионы, обеспечивая устойчивое количество необходимых химических элементов и осмотическое давление. Из катионов наиболее важны К+, Na+, Са2+, Mg+. Концентрация отдельных катионов в клетке и во внеклеточной среде неодинакова. В живой клетке концентрация К высокая, Na+ — низкая, а в плазме крови, наоборот, высокая концентрация Na+ и низкая К+. Это обусловлено избирательной проницаемостью мембран. Разность в концентрации ионов в клетке и среде обеспечивает поступление воды из окружающей среды в клетку и всасывание воды корнями растений. Недостаток отдельных элементов — Fe, Р, Mg, Со, Zn — блокирует образование нуклеиновых кислот, гемоглобина, белков и других жизненно важных веществ и ведет к серьезным заболеваниям. Анионы определяют постоянство рН-клеточной среды (нейтральной и слабощелочной) . Из анионов наиболее важны НРО42-, Н2РO4-, Cl -, HCO3-

Answer 2

Молекула воды (H₂O) имеет несколько особенностей, которые делают ее уникальной и играют важную роль во многих физических и химических свойствах воды и ее взаимодействиях с другими веществами:

1. Полярность: Молекула воды является полярной, так как атомы водорода и атом кислорода имеют различные электроотрицательности. Это приводит к образованию частично положительного заряда на водородных атомах и частично отрицательного заряда на атоме кислорода. Полярность делает воду хорошим растворителем для других полярных молекул и ионов.

2. Водородные связи: Из-за полярности молекулы воды образуются водородные связи между молекулами. Водородные связи сильно влияют на свойства воды, такие как поверхностное натяжение, теплоемкость и кипение.

3. Высокая теплоемкость: Воде требуется много энергии для изменения ее температуры из-за наличия водородных связей между молекулами. Это делает воду хорошим регулятором температуры в окружающей среде и организмах.

4. Поверхностное натяжение: Водородные связи также вызывают явление поверхностного натяжения, благодаря которому вода образует "пленку" на своей поверхности. Это имеет значение для поддержания структуры и жизнедеятельности многих организмов.

5. Высокое кипячение и плавление: Благодаря водородным связям, вода обладает относительно высокими точками кипения и плавления по сравнению с другими аналогичными молекулами. Это способствует поддержанию воды в жидком состоянии при более широком диапазоне температур.

6. Высокая теплопроводность: Вода обладает хорошей теплопроводностью, что позволяет ей эффективно передавать тепло. Это важно для регуляции температуры в организмах и для распределения тепла в океанах и атмосфере.

7. Максимальная плотность при 4°C: Вода достигает своей наибольшей плотности при температуре около 4°C. При дальнейшем охлаждении она начинает расширяться, что объясняет, например, почему лед плавает на воде.

8. Высокое растворимость различных веществ: Благодаря своей полярности и способности образовывать водородные связи, вода способна растворять множество различных веществ, что делает ее важной для химических реакций и биологических процессов.

Все эти особенности делают молекулу воды уникальной и крайне важной для поддержания жизни на Земле.