Όλες οι θεωρίες για την προέλευση της ζωής στη Γη συνδέονται κατά κάποιο τρόπο με το νερό. Είναι πάντα μαζί μας, επιπλέον, μέσα μας. Το πιο συνηθισμένο, απλό νερό, που περιλαμβάνεται στους ιστούς του σώματος, κάνει δυνατή κάθε νέα αναπνοή και καρδιακό παλμό. Συμμετέχει σε όλες αυτές τις διαδικασίες λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του.
Τι είναι νερό: ορισμός
Από επιστημονική άποψη, το κύριο υγρό του πλανήτη είναι το οξείδιο του υδρογόνου - μια δυαδική ανόργανη ένωση. Ο μοριακός τύπος του νερού είναι μάλλον γνωστός σε όλους. Κάθε δομικό στοιχείο του αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου και δύο άτομα υδρογόνου που συνδέονται με έναν πολικό ομοιοπολικό δεσμό. Υπό κανονικές συνθήκες, είναι σε υγρή κατάσταση, δεν έχει γεύση και οσμή. Σε μικρούς όγκους, το απλό νερό χωρίς ακαθαρσίες είναι άχρωμο.
Βιολογικός ρόλος
Το νερό είναι ο κύριος διαλύτης. Είναι η φύση της δομής του μορίου που καθιστά δυνατό έναν τέτοιο ορισμό. Οι ιδιότητες του νερού σχετίζονται με την πόλωσή του: κάθε μόριο έχει δύο πόλους. Το αρνητικό σχετίζεται με το οξυγόνο καιθετικό - με άτομα υδρογόνου. Το μόριο του νερού είναι σε θέση να σχηματίσει τους λεγόμενους δεσμούς υδρογόνου με σωματίδια άλλων ουσιών, προσελκύοντας αντίθετα φορτισμένα άτομα στο «+» και το «-». Σε αυτή την περίπτωση, η ουσία που γίνεται διάλυμα πρέπει επίσης να πολωθεί. Ένα μόριο του περιβάλλεται από πολλά σωματίδια νερού. Μετά τον μετασχηματισμό, η ουσία γίνεται πιο αντιδραστική. Το νερό χρησιμοποιείται ως διαλύτης από όλα τα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών. Αυτή είναι μια από εκείνες τις ιδιότητες που καθορίζουν τον βιολογικό της ρόλο.
Τρεις Πολιτείες
Το νερό είναι γνωστό σε εμάς με τρεις μορφές: υγρό, στερεό και αέριο. Η πρώτη από αυτές τις καταστάσεις συσσώρευσης, όπως ήδη αναφέρθηκε, είναι χαρακτηριστική του νερού υπό κανονικές συνθήκες. Σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασίες κάτω από 0 ºС, γίνεται πάγος. Εάν η θέρμανση της ουσίας φτάσει τους 100 ºС, σχηματίζεται ατμός από το υγρό.
Πρέπει να σημειωθεί ότι ουσίες παρόμοιας δομής υπό κανονικές συνθήκες βρίσκονται σε αέρια κατάσταση και έχουν χαμηλό σημείο βρασμού. Ο λόγος της σχετικής σταθερότητας του νερού είναι στους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των μορίων. Για να μπείτε σε κατάσταση ατμού, πρέπει να τα σπάσετε. Οι δεσμοί υδρογόνου είναι αρκετά ισχυροί που χρειάζεται πολλή ενέργεια για να τους σπάσει. Εξ ου και το υψηλό σημείο βρασμού.
Επιφανειακή τάση
Λόγω των δεσμών υδρογόνου, το νερό έχει υψηλή επιφανειακή τάση. Από αυτή την άποψη, είναι δεύτερο μόνο μετά τον υδράργυρο. Η επιφανειακή τάση εμφανίζεται στο όριο δύο διαφορετικών μέσων και απαιτεί τη δαπάνη ενός συγκεκριμένου ποσούενέργεια. Αυτή η ιδιότητα έχει ως αποτέλεσμα ενδιαφέροντα εφέ. Σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας, η σταγόνα παίρνει ένα σφαιρικό σχήμα, καθώς το υγρό τείνει να συρρικνωθεί η ίδια του η επιφάνεια προκειμένου να εξοικονομήσει ενέργεια. Ομοίως, το νερό μερικές φορές συμπεριφέρεται σε μη βρέξιμα υλικά. Ένα παράδειγμα είναι μια σταγόνα δροσιάς στα φύλλα. Εξαιτίας της δύναμης της επιφανειακής τάσης, οι υδατοδρομείς και άλλα έντομα μπορούν να γλιστρήσουν κατά μήκος της επιφάνειας της λίμνης.
Μονωτής ή αγωγός;
Στα μαθήματα ασφάλειας ζωής, τα παιδιά διδάσκονται συχνά ότι το νερό είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού. Ωστόσο, αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Λόγω των ιδιαιτεροτήτων της δομής του, το καθαρό νερό διασπάται ασθενώς και δεν μεταφέρει ρεύμα. Δηλαδή, στην πραγματικότητα, είναι ένας μονωτήρας. Ωστόσο, υπό κανονικές συνθήκες, είναι πρακτικά αδύνατο να συναντήσετε τόσο καθαρό νερό, αφού διαλύει πολλές ουσίες. Και χάρη σε πολλές ακαθαρσίες, το υγρό γίνεται αγωγός. Επιπλέον, η ικανότητα αγωγής ηλεκτρισμού μπορεί να καθορίσει πόσο καθαρό είναι το νερό.
Διάθλαση και απορρόφηση
Μια άλλη ιδιότητα του νερού, γνωστή σε όλους από το σχολείο, είναι η ικανότητα διάθλασης των ακτίνων φωτός. Αφού περάσει μέσα από το υγρό, το φως αλλάζει κάπως την κατεύθυνσή του. Αυτό το φαινόμενο σχετίζεται με το σχηματισμό ενός ουράνιου τόξου. Επίσης, η διάθλαση του φωτός και η αντίληψή μας γι' αυτό αποτελούν τη βάση σφαλμάτων στον προσδιορισμό του βάθους των υδάτινων σωμάτων: φαίνεται πάντα μικρότερο από ό,τι είναι στην πραγματικότητα.
Ωστόσο, το φως του ορατού τμήματος του φάσματος διαθλάται. Και, για παράδειγμα, υπέρυθρες ακτίνες νερούαπορροφώνται. Γι' αυτό εμφανίζεται το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Για να κατανοήσουμε τις κρυφές δυνατότητες του νερού με αυτή την έννοια, μπορούμε να ανατρέξουμε στα χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας στην Αφροδίτη. Σύμφωνα με μια εκδοχή, η εξάτμιση του νερού οδήγησε στο φαινόμενο του θερμοκηπίου σε αυτόν τον πλανήτη.
Νεροχρωματάκι
Όλοι όσοι έχουν δει τη θάλασσα ή οποιοδήποτε γλυκό νερό και το συνέκριναν με υγρό σε ένα ποτήρι, έχουν παρατηρήσει μια ορισμένη απόκλιση. Το χρώμα του νερού σε μια φυσική ή τεχνητή δεξαμενή δεν ταιριάζει ποτέ με αυτό που παρατηρείται στο κύπελλο. Στην πρώτη περίπτωση, είναι μπλε, μπλε, ακόμη και πρασινοκίτρινο, στη δεύτερη απλώς απουσιάζει. Τι χρώμα έχει, λοιπόν, το νερό;
Αποδεικνύεται ότι ένα καθαρό υγρό δεν είναι άχρωμο. Έχει μια ελαφριά γαλαζωπή απόχρωση. Το χρώμα του νερού είναι τόσο χλωμό που σε μικρούς όγκους φαίνεται εντελώς διάφανο. Ωστόσο, σε φυσικές συνθήκες, εμφανίζεται σε όλο του το μεγαλείο. Επιπλέον, πολλές ακαθαρσίες, όπως στην περίπτωση του αγώγιμου ηλεκτρισμού, αλλάζουν τις ιδιότητες του νερού. Όλοι έχουν συναντήσει τουλάχιστον μία φορά μια πράσινη λίμνη ή καφέ λακκούβες.
Το χρώμα του νερού και της ζωής
Το χρώμα της δεξαμενής εξαρτάται συχνά από τους μικροοργανισμούς που πολλαπλασιάζονται ενεργά σε αυτήν, τις ακαθαρσίες των πετρωμάτων. Το πρασινωπό χρώμα του νερού υποδηλώνει συχνά την παρουσία μικρών φυκιών. Στη θάλασσα, οι περιοχές βαμμένες σε αυτή την απόχρωση, κατά κανόνα, αφθονούν με ζωντανά πλάσματα. Επομένως, οι ψαράδες προσέχουν πάντα τι χρώμα έχει το νερό. Τα καταγάλανα νερά είναι φτωχά σε πλαγκτόν, και ως εκ τούτου όσοι τρέφονται με αυτά.
Μερικές φορές οι μικροοργανισμοί δίνουν τις πιο περίεργες αποχρώσεις. Είναι γνωστές λίμνες με νερό σοκολατένιο. Η δραστηριότητα του μονοκύτταρουφύκια και βακτήρια μετατρέπουν ένα σώμα νερού τιρκουάζ στο νησί Flores στην Ινδονησία.
Στην Ελβετία, στο πέρασμα Sanetsch, υπάρχει μια λίμνη με έντονα ροζ νερά. Μια ελαφρώς πιο χλωμή απόχρωση έχει ένα σώμα νερού στη Σενεγάλη.
Πολύχρωμο θαύμα
Ένα καταπληκτικό θέαμα εμφανίζεται μπροστά στους τουρίστες στην Αμερική, στο Εθνικό Πάρκο Yellowstone. Το Morning Glory Lake βρίσκεται εδώ. Τα νερά του έχουν το πιο καθαρό μπλε χρώμα. Ο λόγος για αυτήν την απόχρωση είναι όλα τα ίδια βακτήρια. Το Yellowstone είναι διάσημο για τους πολυάριθμους θερμοπίδακες και τις θερμές πηγές του. Στο κάτω μέρος της λίμνης Morning Glory βρίσκεται μια στενή ηφαιστειακή οπή. Η θερμότητα που ανεβαίνει από εκεί διατηρεί τη θερμοκρασία του νερού, καθώς και την ανάπτυξη βακτηρίων. Μια φορά κι έναν καιρό, ολόκληρη η λίμνη ήταν κρυστάλλινη. Ωστόσο, με την πάροδο του χρόνου, το στόμιο του ηφαιστείου μπούκωσε, κάτι που διευκόλυναν οι τουρίστες με την αγάπη τους να πετούν νομίσματα και άλλα σκουπίδια. Ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία της επιφάνειας έπεσε και άλλοι τύποι βακτηρίων άρχισαν να πολλαπλασιάζονται εδώ. Σήμερα, το χρώμα του νερού αλλάζει με το βάθος. Στο κάτω μέρος, η λίμνη είναι ακόμα βαθύ μπλε.
Πριν από αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια, το νερό συνέβαλε στην εμφάνιση της ζωής στη Γη. Έκτοτε, η σημασία του δεν μειώθηκε καθόλου. Το νερό είναι απαραίτητο για μια σειρά από χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν σε κυτταρικό επίπεδο· είναι μέρος όλων των ιστών και οργάνων. Οι ωκεανοί καλύπτουν περίπου το 71% της επιφάνειας του πλανήτη και διαδραματίζουν τεράστιο ρόλο στη διατήρηση της σταθερότητας ενός τόσο γιγαντιαίου συστήματος όπως η Γη. Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του νερού καθιστούν δυνατό να αποκαλείται η κύρια ουσία για όλα τα ζωντανά όντα. Οι δεξαμενές, όντας ο βιότοπος πολυκύτταρων μικροοργανισμών, γίνονται επιπλέον πηγή ομορφιάς και έμπνευσης, επιδεικνύουν τις τεράστιες δημιουργικές ικανότητες της φύσης.
