Неорганични вещества – вода и соли

Вода. Водата е най-широко разпространеното химично съединение в неживата природа и заема особено място между всички съединения, изграждащи живата материя. Тя е задължителна съставка на всички организми, обитаващи нашата планета. Живота се е зародил във водата и като че ли всички организми са запазили част от първия океан в себе си. Средно ¾ от масата на живите системи се пада на водата. В един организъм тя заема около 98% от масата му, а в други е значително по-малко. Съдържанието и се променя през индивидуалното развитие на организмите и намалява при процеса на стареене на клетките.

Водата е вътрешна течна среда за организмите, за техните клетки, в които се извършват жизнени процеси. Тя е и извънклетъчна среда – заема междуклетъчните пространства в многоклетъчните организми. За много организми (например водните) тя е среда, в която живеят.

ЛЮБОПИТНО: Природата на планетата Земя ни е предоставила редица примери, показващи ни, че жизнените функции на клетките и организмите могат да се регулират чрез промяна на водното им съдържание. Например в сухите семена на растенията жизнените функции са сведени до минимум. При навлажняване на семето те се засилват – семето покълва и дава начало на ново растение. Някои бактерии при неблагоприятни условия като защитна реакция образуват спори. В тях водното съдържание е ниско и жизнените функции са замрели. Това състояние не е постоянно и при поява на благоприятни условия спорите преминават отново в жизнеспособни клетки. По много подобен начин редица растения, обитаващи сухите места, могат да изсъхнат напълно, без да загинат и при навлажняване да се възстановят наново.

Присъствието на водата във всички организми е един от най-ярките примери за единство в живата природа на молекулно равнище. То е израз още на единството между живата и неживата природа.

Водата е един от факторите, които определят какви организми могат да обитават даден участък от земната повърхност. За повечето сухоземни организми поддържането на постоянно съдържание на вода, има жизнено значение за съществуването им.

ЛЮБОПИТНО: Силното обезводняване на човешкият организъм е много опасно (не само на човешкия организъм). Ако не се вземат мерки, то може да доведе до смърт. Известно е, че човек може да преживее дълго без храна (около 30 дни), но не може да издържи дори и една трета от това време без да приема вода. Поради тази причина, при рязко обезводняване, което може да настъпи при различни фактори, трябва да се приемат толеми количества леко затоплени и леко подсладени течности. Това е особено важно при малки деца и бебета.

Причината, поради която животът на Земята зависи така силно от присъствието на вода, се крие в нейните необичайни свойства.

 

Свойства на водата. Свойствата на водата я правят подходяща вътрешна среда на организмите. Самата вода е много добре изучено химично съединение. Свойствата, които я отличават от други подобни по химичен състав съединения (пример H2S), са твърде важни за всички организми.
Течната вода е съвършено прозрачна. Слънчевата светлина прониква в дълбините на водните басейни и осигурява условия на живот за водните обитатели.
Температурата на кипене на водата е висока – 100 градуса по Целзий. При изпарението на водата се отделя голямо количество топлина. Това я прави много надежден охладител за организмите. Благодарение на това свойство е възможно съществуването на живот в широки температурни граници (от ледено студените води на Арктика до горещите гейзери).
Водата действа като топлинен буфер. Това значи, че тя променя температурата си едва след като поеме или отдаде голямо количество топлина. Това действие като топлинен буфер осигурява постоянни условия за обитателите на водните басейни и допринася за терморегулацията при организмите в тази среда.
Водата в твърдо състояние има по-малко относително тегло от течната вода. Например когато замръзне, ледените късове изплуват на повърхността. Това предпазва обитателите на водните басейни от замръзване при рязко спадане на температурите.
Водата има капилярни свойства – ако потопим във вода долния край на тънка (капилярна тръбичка), водата се изкачва по тръбичката. Тези свойства са от значение за изкачването и по проводящите тъкани на растенията. При някои растения водата се изкачва на височина над сто метра, без участието на каквато и да е помпа, подпомагана само и единствено от транспирацията. Тези свойства се дължат на много високото сцепление между водните молекули на водната повърхност. То създава високо повърхностно напрежение и някои насекоми дори могат да се движат по водната повърхност, без да потъват. Вижте фигура 31.2.

Насекомо върху водна повърхност
Водата е отличен разтворител. В нея се разтварят много добре както вещества с йонен строеж, така и много други големи и малки молекули.

 

Структурата на водните молекули обяснява всички свойства на водата. Вижте фигура 31.3. Забележете, че ковалентните връзки между съставящите водната молекула два водородни и един кислороден атом не са разположени на една линия, а са под ъгъл. В резултат на това водата вместо да е електронеутрална, както би следвало да се очаква от химичния и състав, водната молекула е полярна с два полюса (дипол): отрицателен – кислорода и положителен – водорода.

водна молекула

Полярността е причина в течната вода и особено в леда водните молекули да са ориентирани по строго определен начин (вижте фигура 31.4.).

водна молекулна решетка

В течната вода всяка молекула има по-голяма индивидуална повърхност, но във всеки един момент тя се оказва свързана чрез сили на привличане с четири други водни молекули (вижте фигура 31.5.).

водородна връзка

Кислородните атоми на съседните водни молекули, които са заредени отрицателно, са свързани помежду си чрез водороден атом, заставащ като един вид мост между тях. Тези връзки се наричат водородни връзки.

Какво представляват водородните връзки? Те са слаби нековалентни химични връзки. Когато са много на брой, те имат важно значение за свойствата на даденото вещество. Водородните връзки и други слаби нековалентни връзки играят извънредно важна роля за структурата и функцията на молекулите на живота – белтъците и нуклеиновите киселини.

ЛЮБОПИТНО: Един ясен пример за значението на водородните връзки за свойствата на едно съединение е най-просто устроената молекула – тази на водата. Необикновените и свойства се обясняват с многобройните водородни връзки, образуващи се между водните молекули. Тези връзки ограничават свободното хаотично движение на водните молекули. Едва при внасяне на голямо количество топлина те могат да преодолеят това сцепление и водата свободно да премине от течно в газообразно състояние.

Полярността на молекулите прави водата отличен разтворител. Водните молекули атакуват кристалите на солите, като разделят и обграждат съставящите ги йони (електролитна дисоциация – вижте фигура 31.6.). Органичните вещества, които съдържат хидроксилни, аминни, карбоксилни и други полярни функционални групи в молекулите си, също добре се разтварят във вода. Свойството на водата като разтворител има важно значение, тъй като по-голяма част от химичните реакции в клетката се извършват във водна среда. Освен разтворител, водата е пряк участник в много химични реакции в клетката. Пример за това е участието на водата във фотосинтезата и дишането.

молекула на солта

Соли. В състава на живата материя освен вода участват и други неорганични съединения – главно соли. Една част от солите се намират в разтворено състояние. Подобно на готварската сол, в разтвор те са дисоциирани – под формата на йони. Друга част от солите са неразтворими и под формата на утайки се намират в костите, зъбите, черупките и др. части на животните. В някои растения те се отлагат във вида на кристали и други.
Минералните соли и йоните изпълняват разнообразни функции в организмите. Йоните участват в поддържането на осмотичното равновесие в клетката, необходимо за тяхното нормално функциониране.

ЛЮБОПИТНО: Ако сте наблюдавали под микроскоп червени кръвни клетки или клетки от епидермис на лук, спомнете си какви изменения настъпват в тях при поставянето им във вода или в концентриран разтвор на готварска сол. Поради промяната на осмотичното налягане в първия случай те набъбват от навлизането на вода, а във втория – се сбръчкват от излизането на вода от тях.

Биохимичните реакции протичат в среда, близка до неутралната. Солите спомагат за поддържане на подходяща киселинност в клетката. Някои от йоните участват в състава на биологичните катализатори (ензимите) или регулират активността им,
Понякога могат да бъдат открити неорганични вещества, който не са техни нормални съставки. Те обикновено са попаднали от външната среда и най-често са вредни за организмите (например йони на живак, олово и др.). За да се избегне попадането на вредни вещества в клетката, необходимо е да се намали тяхното съдържание в околната среда. Затова основна грижа на човека е да не допуска замърсяване на природата в резултат на дейността си и да прилага надеждни мерки за нейното очистване.
Водата е главна съставка на живите системи. Нейните свойства я правят подходяща вътрешна и външна среда за организмите. Те се определят от диполния строеж на водните молекули, които образуват помежду си голям брой водородни връзки. Водата е отличен разтворител и участник в биохимичните реакции. Неорганичните съединения се срещат главно в разтворено състояние в живите системи и играят роля в поддържане на осмотичното и киселинно-алкалното равновесие в клетката. Някой йони са съставки или регулатори на биологичните катализатори.

Share Button
Обновено на: 26/11/2014 — 08:35

2 Коментара

Добави коментар
  1. Галенова

    Темите са развити чудесно с много нагледни схеми. Това изключително помага на всички ученици, които се интересуват от билогия и искат да се реализират с тази наука. Бъдете живи и здрави!

    1. Любопитко

      Много благодарим за оценката! Това е нашата цел – да помагаме за образоването и развитието на любознателните ни читатели. Интернет-пространството изобилства с пошли или развлекателни сайтове в които освен да загуби времето си, човек не може да научи нищо полезно. Плашеща е все по-разпространяващата се неграмотност и липсата на глад за знания и образоване. Опитваме се да сме полезни и да допринесем за полезността на интернет-пространството. Думи като Вашите ни стимулират да продължаваме. За жалост това е бавен процес, тъй като сме работещи хора и времето ни е ограничено, но….малко по малко, стъпка по стъпка, капка по капка :) нещата се получават. Тъй като в сайта ни има доста научна информация, то се налага да търсим източници, да проверяваме информация и т.н. – няма как да знаем всичко и то на научно ниво. Ще продължаваме да го правим и се надяваме наистина да бъдем полезни и все повече млади хора да се обръщат към науката и да повишават своето образование и обща култура. Бъдете жива и здрава и Вие и още веднъж сърдечно благодарим за хубавата оценка! :)

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Проверка за спам * Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.

Любопитко © 2010 - 2015 Всички права запазени! Frontier Theme