Биологические функции воды обеспечиваются её уникальными свойствами, которые в твою очередь определяются специфическим строением молекулы. структура => свойства => функции
В молекуле:
Атом кислорода (О) ковалентно связан с 2-мя атомами водорода (Н). Молекула в форме треугольника.
Молекула воды - диполь
Атом О из-за своей большей электроотрицательности притягивает электроны сильнее, чем атомы Н => полярность молекулы.
В целом молекула нейтральна, но заряд внутри неё распределён неравномерно: в области атомов Н частично положительный заряд, а в области с О - частично отрицательный. Поэтому молекула является диполем.
Свойство -> значение -> пример
1) Растворитель. Создание среды для транспорта веществ. Очень многие химические процессы протекают в водных растворах. Пример: участие в жизнедеятельности клетки, компонент цитоплазмы.
2) Высокая теплоёмкость и теплопроводность. Поддержание теплового равновесия в организме. Пример: поддержка гомеостаза.
3) Высокая температура кипения. Медленное нагревание => тело, содержащее воду медленно перегреваются. Пример: охлаждение растений/животных путем выделения воды через устьица/потовые железы.
4) Несжимаемость. Использование воды для заполнения полостей тела. Пример: растения используют воду для создания давления => благодаря чему могут выдерживать атмосферное давление и расти высоко (но для этого нужны прочные механические ткани чтобы выносить давление внутри и снаружи).
5) Прозрачность. Обеспечение возможности фотосинтеза водных растений. Пример: водоросли.
6) Текучесть. Транспорт веществ. Пример: приток/отток веществ в клетке.
7) Большое поверхностное натяжение. Адгезия, кожица на поверхности. Пример: движение водомерки по поверхности воды.
8) Плотность. Максимальная плотность воды при +4 градусов Цельсия, а плотность с твёрдом состоянии меньше, чем в жидком. Пример: водя замерзает от поверхности водоёма, и вода с большей плотностью (с +4 градусами) опускается на дно и даёт возможность зимовать водным организмам (рыбы).
9) Осмос. Движение воды (любого растворителя) через полупроницаемую мембрану в область большей концентрации какого-либо вещества. Пример: изменение концентрации молекул в клетке, работа устьичного аппарата у растений.
10) Реагент. Способность участвовать в химических реакциях. Пример: источник водорода в процессе фотосинтеза, реакции гидролиза.
Ещё важные свойства
- Между молекулами образуются прочные водородные связи, на разрыв одной такой связи требуется 18 кДж/моль энергии. А на разрыв ковалентной связи О-Н требуется 460 кДж/моль энергии.
- Скорость химической реакции зависит от температуры.
- Воду сложно, так как водородных связей много и их сложно разрушить
- Когезия - способность молекул воды слипаться друг с другом благодаря водородным связям (в жидком состоянии)
- Адгезия - притяжение между жидкой водой и твёрдой фазой, например - стенки капилляра (капиллярный эффект). Таким образом вода может подняться вверх по узкой трубке без внешнего воздействия.