Andrey Kalinichev
"Trinity Seçeneği – Bilim" №10 (254), 22 Mayıs 2018
1. Su, toprağın tüm yüzeylerinde, doğal, doğal koşullar altında dağılmış tek kimyasal maddedir: sıvı, katı ve gaz halinde.
2. Dünya yüzeyinin yaklaşık% 71'inin, gezegendeki tüm suyun yaklaşık% 96,5'ini ya da 1.4 × 10'u içeren okyanuslarla kaplandığı iyi bilinmektedir.18 ton. Yüzeydeki kalan su, kutup buzları, dağ buzulları, nehirler ve göllerin yanı sıra yer altı kaynakları ve rezervuarlarda depolanır.
3. Dünya'nın mantosunda aynı miktarda, daha fazla miktarda su bulunmadığı ve çoğunlukla H molekülleri şeklinde olmadığı çok daha az bilinir.2O ve H iyonlarından oluşan kusurlar biçimindeki anhidre manto minerallerinin kristal kafesinde+ veya OH−.
4. Baykal Gölü – Gezegendeki en büyük tatlı su deposu: 23.600 km3. Superior Gölü – Kuzey Amerika'nın Büyük Göllerindeki en büyük – Baykal'dan iki kat daha azdır (11.600 km3) Ancak diğer yandan, bölge açısından Baykal'dan 2,5 kat daha büyüktür ve bu anlamda Dünya üzerindeki en büyük tatlı su gölüdür.
5. Çoğu sıvıda olduğu gibi, soğutma sırasında suyun yoğunluğu artar.Bununla birlikte, çoğu sıvının aksine, donmuş su – buz yoğunluğu – bu buzla dengede bulunan sıvı suyun yoğunluğundan daha azdır. Bu anormal davranış, Dünya üzerindeki yaşam için son derece önemli olan, yaklaşık 4 ° C'lik bir sıcaklıkta maksimum bir su yoğunluğunun varlığına yol açar. Eğer donma sırasında suyun en yoğun olması durumunda, kışın, göller ve nehirler tüm yüzer hayvanlar ölürken, iç yüzeyden değil, tabandan yüzeye doğru donardı.
6. Buzun yaklaşık 18 kristal modifikasyonu bilinir – aynı zamanda bir tür kayıt. Bilim adamları hala H'nin yeni katı aşamalarını keşfediyorlar2Ah ve onların kesin numaraları hakkında tartış. Bu buz yapılarının bazıları sadece çok yüksek basınçlarda stabildir ve basınç yüzlerce atmosferden fazla olduğunda 1000 ° C'de bile erimez.
7. Suyun birçok anormal özelliği, molekülleri arasında hidrojen bağlarının varlığı ile açıklanmaktadır. Tek bir su molekülünün yapısı – H2O oldukça basittir: moleküler orbitallerin hibridizasyonu nedeniyle, O – H bağlarının iki bileşeni (her biri yaklaşık 0.1 nanometre), birbirine yaklaşık 104 ° 'lik bir açıda konumlandırılmaktadır. Bu açının tetrahedral'e (109.5 °) yakınlığı ve moleküller içindeki elektron yoğunluğunun karakteristik düzensiz dağılımı2O, en yakın dört komşuları ile kolayca hidrojen bağları (H-bağları) oluşturulmasına izin verir. Bu durumda, hidrojen atomları donörler olarak etki eder ve oksijen atomu, bu tür iki bağın ortalama bir alıcısı olarak işlev görür. Bu tür H-bağı ağları ile bağlanan su molekülleri, yerel olarak sipariş edilen elmas benzeri bir tetrahedral kristal kafesin az ya da çok büyük parçalarını temsil eden üç boyutlu yapılar oluşturur (bakınız şekil). Sıradan bir buz kristalinde, böyle bir kafes ideale yakındır ve normal koşullar altında sıvı suda, bu küçük tetrahedral moleküler kümelerin yapısı bozulup zamanla hızla değişebilir.
8. Moleküller arasındaki en güçlü hidrojen O ··· H bağlarının enerjisi, ayrı bir molekül oluşturan kovalent OH bağlarının enerjisinden 10 kat daha zayıftır, bu nedenle sudaki üç boyutlu H-bağları ağı sürekli olarak parçalanır ve termal hareketin sonucu olarak yeni benzer yapılara yeniden düzenlenir. moleküller. Bir H-bağının ömrü çok kısadır – sadece pikosaniye (10)−12 c). Böylece suyun özel yapısı ve "su hafızası" sadece aşırı kırılganlıklarını göz önünde bulundurarak konuşulabilir.
9. Öte yandan, H molekülleri arasındaki hidrojen bağlarının enerjisi2Sıradan moleküller arası etkileşimlerin enerjisinden çok daha yüksektir. Bu, su ile zayıf bir şekilde etkileşime giren moleküller bir araya gelme eğilimi gösterdiği zaman, hidrofobik etkiyi yaratır, böylece temas yüzeyini (sudaki yağ damlacıkları) en aza indirir ve H moleküllerine izin verir.2Hakkında en fazla H-tahvilleri yaratın.
10. Moleküller arası ve moleküller arası hidrojen bağları ve hidrofobik etki aynı zamanda doğada bulunan en önemli üç makromolekül türünün spesifik yapılarını ve işlevlerini sağlar: proteinler, nükleik asitler ve karbonhidratlar. Böylece, DNA molekülünün çift sarmal yapısı, tek tek tamamlayıcı nitrojen bazlar arasındaki hidrojen bağlarından dolayı, sadece oksijen atomlarının değil, aynı zamanda nitrojen atomlarının da H-bağlarının bir alıcısı olarak işlev gördüğü DNA yapısının elemanları nedeniyle son derece stabil bir şekilde korunur.