Водный обмен растений - Жолкепич В.Н.
ISBN 5-02-003977-2
Скачать (прямая ссылка):
Далее, вода обладает исключительно высоким поверхностным натяжением за счет колоссальных сил сцепления между молекулами; выше поверхностное натяжение только у ртути. Благодаря колоссальному поверхностному натяжению воды по поверхности водоемов, как по укатанной дороге, носятся «на полной скорости» различные водяные жуки. В тропиках это же самое осмеливаются делать большие ящерицы — василиски, достигающие длины до 50 см. Такие ящерицы с разгону прыгают
ТАБЛИЦА 1. Температуры плавления и кипения гидридов элементов VI группы периодической системы
Соединение Молекулярная Температура плав Температура кипе
масса, Да ления, °С ния, °С
Н2Те 129,60 ---51 „4
H2Se 80,96 ---64 ---42
H2S 34,06 ---82 ---61
Н20 18,01 0 100
45 t,89B
^ /,т
| г, ям § г,т % г,т I
РИС. 2. Изменения объема воды в зависимости от температуры [13]
/ — жидкая вода; 2 — лед
? 4 /2 20
Т, °С
на воду, пробегая на задних лапах 10—12 м, прежде чем начать плыть. Детеныши же их (длиною до 10 см) вообще сво-бодн.о прогуливаются по водной поверхности, оставаясь сухими [16].
Максимальная среди всех жидкостей диэлектрическая проницаемость делает воду особенно подходящим растворителем для ионов. Вообще вода обладает чрезвычайно высокой растворяющей способностью. Именно поэтому она растворяет, хотя и слабо, золото, платину, серебро, стекло.
Вода проявляет исключительную способность к адгезии, (смачиванию, прилипанию). Силы адгезии и сцепления имеют решающее значение при поднятии воды на большую высоту (например, у деревьев). Резко выраженная способность к адгезии имеет немаловажное значение для взаимодействий воды с прочими компонентами клетки (например, для гидратации).
Перечисленные уникальные физико-химические свойства воды, благодаря которым ее даже называют аномальной жидкостью, обусловливают универсальность воды как растворителя и ее исключительную реакционную способность. Именно благодаря этим особенностям вода и оказалась наиболее подходящей внутренней средой для всех живых организмов, в том числе и для растений.
СТРУКТУРА ВОДЫ
Тетраэдрическая координация молекул воды служит основой для гексагональной структуры льда (рис. 3).
При плавлении льда резко возрастает тепловое движение молекул. Коэффициент самодиффузии молекул воды, при 0° составляет около 2-10~n—10-10~11 см2-с-1, жидкой воды при 25° — 2,Ы0~5—2,66-10~5 см2-с-1. Следовательно, интенсивность трансляционного движения молекул при плавлении льда возрастает на 5—6 порядков. Время релаксации молекул льда при 0° .около. 2-10~5 с, жидкой воды при той же температуре — 17,8• 10~12 с[17]. Следовательно, вращательно-колебательное' движение молекул увеличивается на 7—8 порядков. Такое усиление теплового движения молекул способствует разрыву (или искажению) части водородных связей. Размеры этой части разными авторами определяются в пределах от. 50 до 0 % (в по-' следнем случае предполагается лишь искажение Н-связей). Естественно, что разрыв (или искажение) части водородных связей должен вызвать частичные нарушения кристаллической решетки льда. «Выпавшие» из решетки молекулы более уплотненно располагаются в полостях решетки (каркаса). Вследствие этого при плавлении увеличивается плотность ;и уменьшается объем воды (см. рис. *2). Таким образом, кристаллическая решетка льда при плавлении не разрушается полностью. В ней лишь появляются «дефекты», вызванные частичным разрывом
РИС. 3. Гексагональная структура льда
(или искажением) Н-связей. Благодаря этому жидкая вода, несмотря на свою подвижность и текучесть, является одной из немногих жидкостей, имеющих определенную структуру. Но время жизни этой структуры очень мало. В зависимости от времени жизни различают три типа структуры жидкой воды [17]:
1) I — структура, существующая в течение времени, меньшего, чем период осцилляций молекул (<2-10~13 с);
2) V — структура, существующая в течение времени, большего, чем период осцилляций, но меньшего, чем период диффузионных движений молекул (>2-10~13 с, <10~п с);
3) D — структура, существующая в течение времени, большего, чем период осцилляций, но меньшего, чем период диффузионных движений молекул (>10_и с).
Разрешающая способность большинства методов (рентгенография, ЯМР, термодинамический анализ) позволяет получать информацию лишь о ?>-структуре. Инфракрасная и раманов-ская спектроскопия, неупругое рассеяние нейтронов способны давать информацию о ^-структуре.
Обычно время жизни водной структуры (в жидкой воде) принимается за 10~и с (т. е. равным периоду диффузионных движений молекул). Через каждые 10-11 с данная структура нарушается диффузионным движением хотя бы малой части
