Структура й властивості води

Значення води для життєдіяльності рослинної клітини.

Водний обмін рослин. Дифузія, осмос, хімічний і водний потенціали, осмотичний тиск.

У тканинах рослин вода складає 70-95 %. Маючи унікальні властивості, вода відіграє головну роль у всіх процесах життєдіяльності. Роль води у цілому організмі дуже різноманітна. Життя виникло у водному середовищі, і це середовище виявилося замкненим у клітині. Усі відомі на Землі форми життя не можуть існувати без води. При зниженні вмісту води у клітинах та тканинах до критичного рівня живі структури переходять у стан анабіозу.

Вода в біологічних об’єктах виконує такі функції:

1. Водне середовище об’єднує всі частини організму в єдине ціле (від молекул до органів). В тілі рослин водна фаза являє собою безперервне середовище на всьому протязі від прикореневої вологи до поверхні розподілу рідина - газ у листках.

2. Вода – важливий розчинник і важливе середовище для біохімічних реакцій.

3. Вона бере участь у впорядкуванні структур клітин, входить до складу молекул білків, визначаючи їх конформацію.

4. Вода – метаболіт і безпосередній компонент (учасник) біохімічних процесів (при фотосинтезі – донор електронів; бере участь в окисних процесах дихання; в гідролізі, синтезі).

5. Структурована вода має відносно високу протонну й електронну провідність.

6. Вода – головний компонент у транспортній системі вищих рослин.

7. Це – терморегулюючий фактор.

8. Добрий амортизатор при механічних впливах.

9. Вода забезпечує пружний стан клітин і тканин завдяки явищам осмосу й тургору.

Вода може знаходитися в трьох агрегатних станах. В кожному з них структура води не однакова. Твердий стан буває щонайменше двох типів: кристалічний – лід, некристалічний – склоподібний. Останній виникає при швидкому заморожуванні; не пошкоджує живі клітини.

Фізичні властивості води. Максимальну густину вода має при 4оС; при замерзанні об’єм води різко зростає (на 11%). При тискові в 1 атм. точки замерзання і кипіння дорівнюють 0°С і 100°С відповідно. Із збільшенням тиску температура кипіння зростає, а температура замерзання зменшується. Вода має дуже високу приховану теплоту плавлення (335 дж/г) та приховану теплоту пароутворення. Величина теплоємності води в 5 - 30 разів більша, чим у інших речовин. Висока теплоємність води захищає рослину від різких перепадів температури. Висока теплота пароутворення бере участь у терморегуляції. Високі температури плавлення, кипіння, висока теплоємність свідчать про наявність значного міжмолекулярного зчеплення.

Для води характерно високий поверхневий натяг та явище адгезії (прилипання), яке виявляється при її підйомі проти гравітаційних сил.

Молекулярна будова води. В молекулі води дві пари електронів являються спільними для ядер водню і кисню. Вони мають витягнуті орбіти й одна частина молекули несе частково позитивний заряд (коло Н), а друга – негативний (коло О), утворюючи диполь. Просторово молекула Н2О утворює структуру тетраедра з чотирма полюсами електричних зарядів (2⁺ і 2^-).

Кожна молекула води, являючись диполем із тетраедричним розподілом електронів навколо атома кисню, може взаємодіяти з чотирма іншими молекулами води за рахунок електростатичних сил. Така взаємодія з незначною долею ковалентності називається водневим зв’язком. (Взаємодія між молекулами води за рахунок електростатичних сил із незначною долею ковалентності називається водневим зв’язком). Водневі зв’язки безперервно виникають і руйнуються. Крім того, відбувається постійне відщеплення протонів, тобто – дисоціація води на Н⁺ і ОН^- (іони водню та гідроксилу). При 25°С концентрація водневих чи гідроксильних іонів у чистій воді дорівнює 1х10^-7 моль/л, що відповідає рН 7.

Полярність молекул води обумовлює її властивість розчиняти речовини краще ніж інші рідини.

Дата добавления: 2014-01-07