Феноменальные свойства воды. Часть седьмая

Часть седьмая

 

По особенностям происхождения, состава или применения, выделяют, в числе прочего:

Мягкая вода и жёсткая вода -- по содержанию катионов кальция и магния

По изотопам молекулы:

Лёгкая вода (по составу почти соответствует обычной)

Тяжёлая вода (дейтериевая)

Сверхтяжёлая вода (тритиевая)

Пресная вода

Дождевая вода

Морская вода

Питьевая вода,

Водопроводная вода

Дистиллированная вода и деионизированная вода и т.д.

 

Вода является одним и наиболее исследованных и весьма загадочных веществ.

Специалисты насчитывают свыше 20 характеристик, по которым воду с полным правом относят к аномальным жидкостей. Часть из них важна для биосферы: особенности взаимодействия молекул Н2О между собой чуть ли не на сто градусов увеличивают температуры ее плавления и кипения. Если бы не это обстоятельство, весь океан существовал бы в виде газа в атмосфере; теплота фазовых переходов (плавление льда и испарения воды) очень высока, что почти исключает мгновенные или очень быстрые естественные климатические катастрофы. Как правило, растения и животные успевают приготовиться к зиме, а потом имеют достаточно времени для привыкания к теплого периода; наличие двух атомов водорода в легком молекуле воды является причиной ее очень высокой удельной теплоемкости. Известно, что она является прекрасным "тепловым аккумулятором", выравнивая и тормозя быстрые изменения температуры, на которые так способна атмосфера. В сочетании с высокой среди распространенных жидкостей теплопроводностью это способствует эффективному переносу теплоты от зоны экватора до высоких широт. Если бы упомянутые два параметра воды были существенно меньшими, в тропиках постоянно властен температура 50-70 ® С, зона полярных условий вплотную приблизилась бы к северным границам Украины, а скорость ветров на Земле увеличилась бы в разы; считают (хотя это и не доказано беспрекословно), что уменьшение удельной теплоемкости воды при ее нагревании от 0 ® С до температуры +37 ® С (дальше она начинает увеличиваться) является одной из причин (основной?) "выбора" теплокровными животными именно этого интервала температур для внутренней среды своих тел, где происходят основные биохимические реакции; как известно, "приятной" для живых существ холодных зон является свойство пресной жидкой Н20 иметь максимальную плотность при +4 ® С. Это почти исключает полное промерзание водоемов даже там, где средняя годовая температура гораздо ниже 0 ® С; плотность воды заметно зависит как от ее температуры, так и от количества и состава примесей. Это очень усиливает конвективные потоки в ее толще. Для их возникновения достаточно уже незначительного различия в солености или температуре; текучесть воды мало зависит от ее температуры, оставаясь малой даже в момент замерзания. Это не только вызывает быстрые конвективные потоки, но и существенно уменьшает энергетические затраты на передвижение в воде "быстроходных" живых существ (некоторых рыб, тюленей и т.п.); высокая упругость и сжимаемость воды объясняет высокую скорость звуковых волн (она выше, чем у некоторых металлов). Неудивительно, что именно эти волны являются основным средством общения "водных существ, каналом притока информации. Например, киты перекликаются между собой на расстоянии сотен километров (правда, лишь на глубине так называемого звукового канала); незагрязненная твердыми частицами вода является достаточно прозрачной для того, чтобы фотосинтезирующие клетки работали на глубинах 100 м, что является благоприятным обстоятельством для увеличения биоресурсов океана.

Самыми существенными для живых существ есть такие две необычные свойства воды: она имеет рекордное среди распространенных жидкостей значение коэффициента поверхностного натяжения, высокие "капиллярные способности", развивая крупные силы при взаимодействии с твердыми телами (смачивании ). рекордным является для воды и пространственное разделение зарядов обоих знаков в рамках его молекул, и диэлектрическая постоянная (известно, что она равна 81). Последняя такая высокая, что вода без лишних церемоний расчленяет на фрагменты (вплоть до отдельных элементов, существующих в ней преимущественно в форме ионов, окруженных ореолом из молекул воды) большинство веществ. Хотя особенно ловко вода разрывает на части соли, но и из остальных веществ тоже умудряется кое оторвать. Растворимый способность воды настолько высока, что она никогда на бывает "чистой" в привычном для нас смысле этого слова. Кроме множества треугольных молекул из атома кислорода и двух атомов водорода (Н2О) она всегда содержит нечто прихваченные с воздуха (так, включение углекислого газа вызывает небольшую кислотность даже чистой дождевой воды), почвы или горных пород.