Mamy coś z dinozaurów

Od czasów, gdy pierwsze lodowe komety
spadły na Ziemię, przez epokę dinozaurów
po narodziny rodzaju ludzkiego i przez
całą jego dotychczasową historię, woda
krąży w przyrodzie. Jest zatem wielce
prawdopodobne, że w naszym ciele
znajdują się cząsteczki wody, które kiedyś
budowały ciała dinozaurów, faronów czy
Alberta Einsteina.
Cząsteczka odmieniec
Woda jest najważniejszą substancją chemiczną. Stanowi główny składnik materii żywej i środowiska, w którym żyjemy. Właściwości fizyczne
wody różnią się bardzo wyraźnie od właściwości
innych substancji, co wywiera wpływ na naturę świata fizycznego i biologicznego. Istota mechanizmów życia jest taka, że byłoby ono prawdopodobnie niemożliwe bez tych niezwykłych
właściwości wody – pisał w jednym z podręczników chemii Linus Pauling – laureat nagrody
Nobla w dziedzinie chemii.
Co powoduje, że ta z pozoru prosta cząsteczka składająca się z jednego atomu tlenu i dwóch
atomów wodoru, jest tak niezwykła? Jej gęstość
w fazie stałej (lodzie) jest znacznie mniejsza niż
gęstość w fazie ciekłej (wodzie). Właściwość ta
jest ważna, gdyż formy życia wielu organizmów
żywych musiałyby być bardzo różne od obecnie istniejących, gdyby lód tonął zamiast pływać
w zamarzających masach wody.
Objętość wielu substancji zmniejsza się ze
spadkiem temperatury, a więc gęstość ich w tym
przypadku rośnie. Woda ma bardzo niezwykłą
właściwość, polegającą na tym, że w pewnej
temperaturze jej gęstość ma największą wartość.
Temperatura ta wynosi 3,98 stopni C. W miarę
dalszego ochładzania poniżej tej temperatury objętość określonej ilości wody nieco wzrasta.
W prostym krystalicznym ciele stałym liczba najbliższych „sąsiadów”-cząsteczek dla każdej cząsteczki wynosi 12, a w prostej cieczy –
w przybliżeniu 10,6. W przypadku wody zarówno w stanie stałym jak ciekłym, liczba najbliższych „sąsiadów” dla każdej cząsteczki wynosi w przybliżeniu cztery. Różnica ta tłumaczy,
obserwowane zwykle przy topnieniu, zmniejszenie gęstości.
Zarówno temperatura krzepnięcia, jak temperatura wrzenia wody są o wiele wyższe, niż można by oczekiwać w porównaniu z innymi substancjami pokrewnymi. Rzeczywista temperatura topnienia wody jest o 100 st. C, a tempera-
Ekspozycja „Woda” w Centrum Nauki Experyment w Gdyni.
tura wrzenia o 180 st. C wyższa niż temperatury topnienia i wrzenia, jakie można by przewidzieć dla wody, gdyby była ona substancją o typowych właściwościach.
Niezwykłe właściwości wody wynikają
z tego, że jej cząsteczki mają właściwości przyciągania ze szczególnie wielką siłą, spowodowaną istnieniem tzw. wiązania wodorowego.
To wiązanie jest słabsze niż zwykłe wiązanie
jonowe lub kowalencyjne, lecz mocniejsze niż
zwykłe oddziaływania międzycząsteczkowe
Van der Waalsa.
Jedną z najbardziej zadziwiających właściwości wody jest zdolność rozpuszczania wielu substancji i tworzenia roztworów wodnych. Linus
Pauling, amerykański fizyk i chemik, podsumowuje to tak: woda oceanów jest roztworem wodnym zawierającym tysiące składników: jony metali i niemetali, złożone jony nieorganiczne, wiele różnych substancji organicznych. W tym właśnie roztworze rozwinęły się pierwsze organizmy
żywe, z niego pobierały jony i cząsteczki potrzebne do życia i wzrostu. Z biegiem czasu rozwinęły
się organizmy, które mogły opuścić to środowi-
sko wodne i wyruszyć na ląd i powietrze. Osiągnęły tę możliwość zabierając ze sobą roztwory wodne w płynach tkankowych, plazmie krwi
i w płynach międzykomórkowych, zawierających
niezbędny zasób jonów i cząsteczek.
Co sprawia, że krąży?
Podstawą tego zjawiska jest zmiana stanu skupienia wody, a siłą napędową jest Słońce. Proces globalnego obiegu wody w przyrodzie nazywany jest cyklem hydrologicznym. Wszystko zaczyna się (choć ten początek jest umowny) od parowania. Ciekła woda, z dachów, ulic,
liści drzew, trawników, jezior, rzek, oceanów,
stopniowo nagrzewa się i zamienia w parę wodną. W ciepły dzień cząsteczki wody, np. w kałuży, wchłaniają wystarczająco dużo energii by
przejść ze stanu ciekłego w gazowy. W ułamku
sekundy cząsteczki odrywają się od swoich towarzyszek i unoszą w powietrze niesione prądami wstępującymi.
dokończenie na str. 23
„Treści zawarte w publikacji nie stanowią oficjalnego stanowiska organów
Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej
w Katowicach”
12
trybuna leśnika nr 1/2016
Fot.: m. gŁowacka
woda w przyrodzie
Mamy coś z dinozaurów