Роль воды как растворителя в живой природе. Строение молекулы воды. Вода как полярный
растворитель
В
природе наиболее распространенными являются водные растворы. Они распространены в живой и неживой
природе и имеют огромное значение для существования жизни в целом. Как известно,
жизнь зародилась в воде и, как и раньше, остается тесно связанным с водой.
Любая клетка живого организма является водным раствором. Водными растворами является
природные воды, которые используются живыми организмами для поддержания процессов
жизнедеятельности. Таким образом, вода как растворитель играет огромную роль в
существовании жизни на Земле. Она фактически является универсальным растворителем, потому что
растворяет наибольшее количество веществ. Это объясняется ее физико-химическими
свойствами.
Свойства
воды H2O во многом уникальны и обусловлены ее строением. В
образовании химических связей в молекуле воды принимают участие г-электроны
атома Кислорода и s-электроны атомов Водорода. В отдельной молекуле воды
атомы Водорода и Кислорода расположены так, что образуют равнобедренный
треугольник. В вершине его атом Кислорода, в углах при основании - атомы Водорода.
Связи H-О-H расположены под углом 104,5°. Атом Кислорода имеет большую электроотрицательности,
поэтому связь О-H является полярным. Атомы Водорода несут частичный положительный заряд,
а атом Кислорода - частичный отрицательный заряд. В разных частях молекулы
сосредоточены противоположные заряды. Таким образом, молекула воды является полярной, имеет
угловую форму и является электрическим диполем. Каждая молекула воды, как магнит, притягивает
к себе другие молекулы или ионы. Поэтому, в отличие от большинства других жидкостей,
вода является идеальным растворителем для многих веществ. Именно благодаря
електростатичній взаимодействия между частицами веществ, растворяются, и диполями
воды в растворах образуются гидраты.
Следующей
особенностью воды является то, что она имеет высокую константу диэлектрической проницаемости
(78). Это значит, что в воде электростатическое притяжение двух противоположно
заряженных ионов снижается в 78 раз. То есть связи между ионами в кристаллах
при растворении в воде становятся в 78 раз слабее и кристалл значительно легче
разрушается.
Розчинюючій
действия воды в той или иной мере подвластны и твердые тела, и жидкости, и газы. Имея полярную молекулу, вода принадлежит к полярным растворителям. Легче всего в ней растворяются
вещества, имеющие полярные молекулы или ионные
кристаллы. Хорошо растворимыми в воде и нейтральными соединениями являются глицерин и
сахар, поскольку они тоже способны образовывать специфические связи с молекулами
растворителя.
Постоянно
контактируя с множеством веществ, вода фактически всегда представляет собой раствор различного, зачастую очень сложного состава. Вода химически не изменяется под влиянием большинства
тех соединений, которые она растворяет, и не изменяет их. То есть она является инертным растворителем,
что важно для живых организмов на нашей планете, так необходимые их
тканям питательные вещества поступают в водных растворах в сравнительно устойчивом
виде.