Вода має винятково важливе значення для життєдіяльності клітин, тканин і органів всіх організмів на Землі, так як є середовищем, в якій відбуваються всі реакції, що лежать в основі обміну речовин і енергії. Крім цього вода виконує роль розчинника для різних хімічних речовин.
По відношенню до води всі речовини діляться на два типи:
- гідрофільні - добре розчинні у воді (багато солі, спирти, кислоти, моносахариди і дисахариди і ін.);
- гідрофобні - погано розчинні у воді (жири, полісахариди, складні ефіри, жирні кислоти та ін.).
Очевидно, не дарма природа для будови оболонки живої клітини відібрала два шари гідрофільних білків і помістила між ними один шар гідрофобних жирів. Саме такий пристрій мембрани дозволяє їй вибірково пропускати всередину і назовні ті чи інші речовини.
Взаємодія води з гідрофільними речовинами визначає таке явище, як осмос - дифузія води через напівпроникну мембрану, що розділяє два розчини. При цьому виникає осмотичний тиск, який є результатом дифузії молекул води з розчину меншої концентрації в розчин більшої концентрації. Ефекти, пов'язані з осмотичним тиском, відіграють велику роль в природі: вони забезпечують проникнення мінеральних речовин із ґрунту в рослини, а також обмін речовин в живих організмах.
Вода - середовище і причина дисоціації електролітів. Чудовими гідрофільними речовинами є електроліти - з'єднання, які у водному середовищі і під дією її молекул розпадаються на іони - диссоциируют. Обмін такими речовинами всередині організму і між організмом і навколишнім середовищем відбувається на рівні утворилися в результаті дисоціації іонів. Наведемо основні класи неорганічних сполук у світлі теорії електролітичної дисоціації.
Кислоти дисоціюють на катіони водню і аніони кислотного залишку, наприклад:
Вода - амфотерное з'єднання. Чисту воду можна розглядати одночасно і як кислоту, і як підставу. Це результат своєрідної «боротьби» молекул води один з одним. Одна з молекул «примудряється» вирвати у сусідки протон і привласнити його собі, перетворюючись при цьому в іон гідроксонію, т. Е. В кислоту, а втратила протон молекула стає гідроксид-іоном, т. Е. Підставою. Такому явищу дано особливу назву - самоіонізація. Описаний процес пов'язаний з тепловим рухом частинок і взаємним впливом диполів. В кінцевому підсумку відбувається ослаблення і розрив зв'язків O-H - протон приєднується до атому кисню сусідньої молекули:
По суті, іон гідроксонію є гідратованим іоном водню H + • H2 O. Спрощено процес іонізації води зазвичай висловлюють таким рівнянням:
Таким чином, при іонізації одночасно утворюються катіони водню і гідроксид-аніони, т. Е. Вода є слабким амфотерним електролітом. Легко помітити, що іони утворюються в рівному співвідношенні і при дисоціації води реакція середовища нейтральна.
Полярність і малі розміри молекули води визначають її сильні гидратирующие властивості.
Гідратація - приєднання води до речовини - в життя біосфери має велике значення. Так, гідратація кислотних оксидів призводить до утворення кислот, які заповнюють недолік пов'язаного азоту в грунті, наприклад до утворення азотної кислоти:
Або є причиною утворення кислотних дощів, як у випадку з сірчаною кислотою:
Кислотні дощі - це результат взаємодії атмосферної вологи з оксидами, що містяться у викидах вулканічних газів, але набагато частіше - у викидах промислових підприємств і транспорту. Потрапляючи на листя і хвою дерев, вони викликають їх опіки, дерева хворіють, ліси сохнуть (рис. 162), гинуть мохи та лишайники.
На цій сторінці матеріал за темами: