جميع نظريات أصل الحياة على الأرض مرتبطة بطريقة ما بالمياه. إنها دائمًا معنا ، علاوة على ذلك ، في داخلنا. الماء الأكثر شيوعًا وبسيطًا ، المتضمن في أنسجة الجسم ، يجعل كل نفس جديد ونبض قلب ممكنًا. يشارك في كل هذه العمليات بسبب خصائصه الفريدة.
ما هو الماء: التعريف
من وجهة نظر علمية ، السائل الرئيسي للكوكب هو أكسيد الهيدروجين - مركب ثنائي غير عضوي. ربما تكون الصيغة الجزيئية للماء معروفة للجميع. يتكون كل عنصر هيكلي منه من ذرة أكسجين واحدة وذرتين هيدروجين متصلين بواسطة رابطة تساهمية قطبية. في ظل الظروف العادية ، يكون في حالة سائلة ، وليس له طعم ورائحة. بكميات صغيرة ، الماء العادي بدون شوائب يكون عديم اللون.
الدور البيولوجي
الماء هو المذيب الرئيسي. إن طبيعة بنية الجزيء هي التي تجعل هذا التعريف ممكنًا. ترتبط خصائص الماء باستقطابه: كل جزيء له قطبان. السلبي يرتبط بالأكسجين ، وموجب - مع ذرات الهيدروجين. جزيء الماء قادر على تكوين ما يسمى الروابط الهيدروجينية مع جزيئات المواد الأخرى ، وجذب الذرات المشحونة عكسيا إلى "+" و "-". في هذه الحالة ، يجب أيضًا استقطاب المادة التي تصبح حلاً. جزيء واحد منه محاط بعدة جزيئات من الماء. بعد التحول ، تصبح المادة أكثر تفاعلًا. يستخدم الماء كمذيب من قبل جميع خلايا الكائنات الحية. هذه واحدة من تلك الخصائص التي تحدد دورها البيولوجي.
ثلاث دول
الماء معروف لنا بثلاثة أشكال: سائل ، صلب ، غازي. أول حالات التجميع هذه ، كما ذكرنا سابقًا ، هي خاصية الماء في الظروف العادية. عند الضغط الجوي العادي ودرجات حرارة أقل من 0 درجة مئوية ، يتحول إلى جليد. إذا وصل تسخين المادة إلى 100 درجة مئوية ، يتشكل بخار من السائل.
وتجدر الإشارة إلى أن المواد المتشابهة في التركيب في ظل الظروف العادية تكون في حالة غازية ولها نقطة غليان منخفضة. سبب الاستقرار النسبي للماء في الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات. للدخول في حالة من البخار ، تحتاج إلى كسرها. الروابط الهيدروجينية قوية بما يكفي بحيث تتطلب الكثير من الطاقة لكسرها. ومن هنا جاءت درجة الغليان العالية.
التوتر السطحي
بسبب الروابط الهيدروجينية ، يكون للماء توتر سطحي مرتفع. في هذا الصدد ، فهو في المرتبة الثانية بعد الزئبق. يحدث التوتر السطحي عند حدود وسيطين مختلفين ويتطلب إنفاق مبلغ معينطاقة. هذه الخاصية تؤدي إلى تأثيرات مثيرة للاهتمام. في حالة انعدام الوزن ، تأخذ القطرة شكلًا كرويًا ، حيث يميل السائل إلى تقليص سطحه من أجل الحفاظ على الطاقة. وبالمثل ، يتصرف الماء أحيانًا مع مواد غير قابلة للبلل. مثال على ذلك قطرة ندى على الأوراق. بسبب قوة التوتر السطحي ، يمكن أن تنزلق حشرات الماء والحشرات الأخرى على طول سطح البركة.
عازل أم موصل؟
في فصول سلامة الحياة ، غالبًا ما يتم تعليم الأطفال أن الماء موصل جيد للكهرباء. ومع ذلك ، هذا ليس صحيحا تماما. نظرًا لخصائص هيكلها ، فإن الماء النقي ينفصل بشكل ضعيف ولا يقوم بالتيار. هذا ، في الواقع ، هو عازل. ومع ذلك ، في ظل الظروف العادية ، من المستحيل عمليا تلبية هذه المياه النقية ، لأنها تذوب العديد من المواد. وبفضل العديد من الشوائب ، يصبح السائل موصلًا. علاوة على ذلك ، فإن القدرة على توصيل الكهرباء يمكن أن تحدد مدى نقاء الماء.
الانكسار والامتصاص
خاصية أخرى للمياه ، معروفة للجميع في المدرسة ، وهي القدرة على انكسار أشعة الضوء. بعد مرور السائل ، يغير الضوء اتجاهه إلى حد ما. يرتبط هذا التأثير بتكوين قوس قزح. كما أن انكسار الضوء وإدراكنا له يكمن وراء الأخطاء في تحديد عمق المسطحات المائية: يبدو دائمًا أنه أصغر مما هو عليه في الواقع.
ومع ذلك ، فإن ضوء الجزء المرئي من الطيف ينكسر. وعلى سبيل المثال ، أشعة الماء تحت الحمراءيتم امتصاصها. هذا هو سبب حدوث ظاهرة الاحتباس الحراري. لفهم الاحتمالات الخفية للمياه بهذا المعنى ، يمكن للمرء أن يشير إلى خصائص الغلاف الجوي على كوكب الزهرة. وفقًا لإصدار واحد ، أدى تبخر الماء إلى تأثير الاحتباس الحراري على هذا الكوكب.
لون الماء
كل من رأى البحر أو أي مسطح مائي عذب وقارنه بالسائل في كوب لاحظ بعض التناقض. لا يتطابق لون الماء في الخزان الطبيعي أو الاصطناعي أبدًا مع ما هو ملاحظ في الكوب. في الحالة الأولى ، يكون أزرق ، أزرق ، حتى أصفر مخضر ، في الحالة الثانية يكون غائبًا ببساطة. إذن ما هو لون الماء حقًا؟
اتضح أن السائل النقي ليس عديم اللون. لها لون خفيف مزرق. لون الماء شاحب لدرجة أنه في الأحجام الصغيرة يبدو شفافًا تمامًا. ومع ذلك ، في الظروف الطبيعية ، تظهر في كل مجدها. علاوة على ذلك ، فإن العديد من الشوائب ، كما في حالة التوصيل الكهربائي ، تغير خصائص الماء. التقى الجميع مرة واحدة على الأقل ببركة خضراء أو برك بنية اللون.
لون الماء و الحياة
غالبًا ما يعتمد لون الخزان على الكائنات الحية الدقيقة التي تتكاثر فيه بنشاط ، شوائب الصخور. غالبًا ما يشير اللون الأخضر للماء إلى وجود طحالب صغيرة. في البحر ، تزخر المناطق المطلية بهذا الظل ، كقاعدة عامة ، بالكائنات الحية. لذلك ، ينتبه الصيادون دائمًا إلى لون الماء. المياه الزرقاء الصافية فقيرة في العوالق ، وبالتالي أولئك الذين يتغذون عليها.
في بعض الأحيان ، تعطي الكائنات الحية الدقيقة أكثر الظلال غرابة. ومن المعروف أن البحيرات ذات المياه الملونة بلون الشوكولاتة. نشاط أحادي الخليةتحول الطحالب والبكتيريا جسم مائي فيروزي في جزيرة فلوريس بإندونيسيا.
في سويسرا ، عند ممر سانيتش ، توجد بحيرة بمياه وردية زاهية. الظل الباهت قليلاً به مسطح مائي في السنغال.
معجزة ملونة
مشهد رائع يظهر أمام السائحين في أمريكا ، في حديقة يلوستون الوطنية. تقع بحيرة مورنينج جلوري هنا. مياهها لها أنقى لون أزرق. سبب هذا الظل هو نفس البكتيريا. تشتهر يلوستون بالعديد من الينابيع الحارة والينابيع الساخنة. في الجزء السفلي من بحيرة مورنينج جلوري توجد فتحة بركانية ضيقة. الحرارة المتصاعدة من هناك تحافظ على درجة حرارة الماء ، وكذلك تحافظ على نمو البكتيريا. ذات مرة ، كانت البحيرة بأكملها زرقاء كريستالية. ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، أصبح فوهة البركان مسدودًا ، الأمر الذي سهله السياح بحبهم لرمي العملات والقمامة الأخرى. نتيجة لذلك ، انخفضت درجة حرارة السطح ، وبدأت أنواع أخرى من البكتيريا في التكاثر هنا. اليوم يتغير لون الماء مع العمق. في الأسفل ، البحيرة لا تزال زرقاء داكنة.
منذ عدة مليارات من السنين ، ساهم الماء في ظهور الحياة على الأرض. منذ ذلك الحين ، لم تتضاءل أهميتها على الإطلاق. الماء ضروري لعدد من التفاعلات الكيميائية التي تحدث على المستوى الخلوي ؛ فهو جزء من جميع الأنسجة والأعضاء. تغطي المحيطات ما يقرب من 71٪ من سطح الكوكب وتلعب دورًا كبيرًا في الحفاظ على استقرار نظام عملاق مثل الأرض.تجعل الخواص الفيزيائية والكيميائية للماء من الممكن تسميته المادة الرئيسية لجميع الكائنات الحية. الخزانات ، كونها موطنًا للكائنات الحية الدقيقة متعددة الخلايا ، بالإضافة إلى ذلك ، أصبحت مصدرًا للجمال والإلهام ، تُظهر القدرات الإبداعية الهائلة للطبيعة.
