Объяснение:
Введение в свойства воды
Рассмотрим, например, человека и проведём ассоциацию с контейнером, наполненным водой. Это сравнение не совсем точное, но близкое, поскольку человеческий организм на 60—70% состоит из воды. Это же утверждение справедливо не только для людей. Большинство животных и даже самых крошечных бактерий в основном состоят из воды
1
1
start superscript, 1, end superscript. Вода — основа жизни на нашей планете. Это может показаться драматичным, но это так, а правдивая драма делает жизнь интереснее! Внутриклеточные реакции и метаболизм большинства организмов протекают во внутриклеточной жидкости, — в цитозоли.
Вода — не просто самое распространённое вещество в живых организмах, она также обладает рядом необычных химических свойств, позволяющих ей поддерживать жизнь на Земле. Эти свойства играют важную роль в биологических процессах на разных уровнях: от клеток до организмов и целых экосистем. Вы можете узнать больше о свойствах воды в следующих статьях:
Вода как растворитель: Узнайте, как и почему вода растворяет полярные и имеющие заряд молекулы.
Когезия и адгезия воды: Молекулы воды имеют свойство соединяться друг с другом (когезия) и другим молекулам (адгезия).
Теплоёмкость, теплота парообразования и плотность воды: Вода обладает высокой теплоемкостью и теплотой парообразования, а лёд – вода в твердом состоянии – обладает меньшей плотностью, чем вода в жидком состоянии.
Уникальные свойства воды обусловливаются полярностью её молекул, и в частности образовывать водородные связи как друг с другом, так и с другими молекулами. Ниже мы рассмотрим водородную связь более подробно.
Полярность молекул воды
Чтобы понять особенности химического поведения воды, нужно посмотреть, как устроена её молекулярная структура. Молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с атомом кислорода. Её изогнутая форма объясняется наличием у атома кислорода, помимо связей с атомами водорода, ещё и двух свободных пар электронов. Эти электронные пары, как свободные, так и участвующие в связи, отталкиваются друг от друга.
Наиболее устойчивая форма та, в которой атомы отдалены друг от друга: это тетраэдр, в котором
O
−
H
O−Hstart text, O, end text, minus, start text, H, end text образуют две из четырех «ножек»-связей. Свободные пары электронов «отталкиваются» сильнее, чем электроны, образующие связи, поэтому угол между связями
O
−
H
O−Hstart text, O, end text, minus, start text, H, end text немного меньше 109° идеального тетраэдра, около 104,5°.
2
2
squared
Поскольку кислород более электроотрицательный, более «жадным» до электронов, чем водород, атом
O
Ostart text, O, end text притягивает электроны и удерживает их вдали от атомов
H
Hstart text, H, end text. Поэтому на кислороде образуется частичный отрицательный заряд, в то время как со стороны атомов водорода – частичный положительный заряд. Вода классифицируется как полярная молекула из-за ее ковалентных полярных связей и изогнутой формы
2
,
3
2,3
start superscript, 2, comma, 3, end superscript.
Водородная связь между молекулами воды
Благодаря своей полярной природе молекулы воды хорошо притягиваются друг к другу. Положительно заряженный конец одной молекулы – атом водорода – притягивается к отрицательно заряженному концу другой молекулы – к атому кислорода.
Такое притяжение называется водородной связью — это слабое взаимодействие между частично положительно заряженным водородом и другим более электроотрицательным атомом, например, кислородом. Атомы водорода, участвующие в водородной связи, притягиваются к таким электроотрицательным атомам как
O
если рассматривать микропрепарат кожицы лука подмикроскопом, то можно увидеть, что она представляет собой видоизмененный эпидермис листа. так как луковица растет в темных местах, где нет доступа света, в ее клетках нет хлоропластов. заменой хлоропластам служат лейкопласты – прозрачные пластиды. сама луковица является видоизмененным побегом, имеющим уплощенное донце (стебель) и толстые сочные чешуи (листья).при микроскопии хорошо различимы особенности строения кожицы лука. ее клетки имеют удлиненную форму, некоторые из них кажутся прямоугольными. четко очерчены границы клеток, образованные плотными бесцветными оболочками, обеспечивающими постоянство формы клеток. особенностям строения клеточных оболочек, осуществляется транспорт воды с растворенными минеральными и органическими веществами. так как большую часть внутреннего простанства клеток заполняет крупная центральная вакуоль, заполненная клеточным соком, клетки при микроскопии выглядят бесцветными. вакуоль представляет собой резервуар для воды и питательных веществ в клетке кожицы чешуи лука. кроме запаса питательных веществ, вакуоль включает растворы минеральных солей и органических кислот, пигменты и другие продукты обмена веществ клетки растения. ядро и цитоплазма клетки оттеснены к периферии крупной вакуолью, вследствие чего цитоплазма оказывается разделенной на отдельные участки. такие тяжи цитоплазмы определяются при большом увеличении под цифровым микроскопом как узкие полосы, расходящиеся радиально от ядра к периферии. характерна зернистая структурированность тяжей цитоплазмы, что объясняется наличием различных органелл в ней. поэтому клетки кожицы лука имеют своеобразный рисунок при микроскопии.в ходе лабораторного опыта можно изучить явление плазмолиза в клетках кожицы лука с целью понять суть одного из главных свойств мембраны клетки – ее . для этого после приготовления препарата кожицы лука наносят на него раствор поваренной соли (гипертонический раствор безопасного соединения). это действие провоцирует начало плазмолиза. плазмолиз представляет собой отделение от плотной клеточной оболочки прилегающего слоя цитоплазмы из-за потери ею воды. эта реакция характеризуется обратимостью. деплазмолиз – это увеличение объема цитоплазмы до начального значения. но если плазмолиз длительный и глубокий, то деплазмолиз не осуществляется из-за нарушения проницаемости мембраны клетки. в ходе плазмолиза вначале трансформации подвергаются крайние клетки препарата кожицы лука, затем вовлекаются остальные. при этом протопласты сжимаются и отделяются от стенок клеток кожицы лука. причиной плазмолиза является диффузия воды через мембрану по направлению из области раствора с низкой концентрацией солей к участкам с более высокой. с целью произвести деплазмолиз заменяют гипертонический раствор соли на воду (гипотонический раствор).
