Všechny teorie o původu života na Zemi jsou nějak spojeny s vodou. Je stále s námi, navíc v nás. Nejobyčejnější, jednoduchá voda, obsažená v tkáních těla, umožňuje každý nový nádech a tep. Účastní se všech těchto procesů díky svým jedinečným vlastnostem.
Co je voda: definice
Z vědeckého hlediska je hlavní kapalinou planety oxid vodíku – binární anorganická sloučenina. Molekulární vzorec vody zná snad každý. Každý jeho strukturní prvek se skládá z jednoho atomu kyslíku a dvou atomů vodíku spojených polární kovalentní vazbou. Za normálních podmínek je v tekutém stavu, bez chuti a vůně. V malých objemech je obyčejná voda bez nečistot bezbarvá.
Biologická role
Hlavním rozpouštědlem je voda. Je to povaha struktury molekuly, která umožňuje takovou definici. Vlastnosti vody souvisí s její polarizací: každá molekula má dva póly. Negativní je spojen s kyslíkem apozitivní - s atomy vodíku. Molekula vody je schopna vytvářet tzv. vodíkové vazby s částicemi jiných látek a přitahovat opačně nabité atomy ke svým „+“a „-“. V tomto případě musí být také látka, která se stane roztokem, polarizována. Jedna jeho molekula je obklopena několika částicemi vody. Po transformaci se látka stává reaktivnější. Voda je používána jako rozpouštědlo všemi buňkami živých organismů. To je jedna z těch vlastností, které definují jeho biologickou roli.
Tři státy
Vodu známe ve třech formách: kapalné, pevné a plynné. První z těchto stavů agregace, jak již bylo zmíněno, je charakteristický pro vodu za normálních podmínek. Při normálním atmosférickém tlaku a teplotách pod 0 ºС se stává ledem. Pokud zahřátí látky dosáhne 100 ºС, z kapaliny se vytvoří pára.
Je třeba poznamenat, že látky podobné struktury za normálních podmínek jsou v plynném stavu a mají nízký bod varu. Důvod relativní stability vody je ve vodíkových můstcích mezi molekulami. Chcete-li přejít do stavu páry, musíte je rozbít. Vodíkové vazby jsou dostatečně pevné, takže jejich rozbití vyžaduje hodně energie. Proto vysoký bod varu.
Povrchové napětí
Vzhledem k vodíkovým vazbám má voda vysoké povrchové napětí. V tomto ohledu je na druhém místě po rtuti. Povrchové napětí vzniká na rozhraní dvou různých médií a vyžaduje vynaložení určité částkyenergie. Tato vlastnost má za následek zajímavé efekty. Ve stavu beztíže nabývá kapka kulového tvaru, protože kapalina má tendenci zmenšovat svůj vlastní povrch, aby šetřila energii. Podobně se voda někdy chová na nesmáčivých materiálech. Příkladem je kapka rosy na listech. Kvůli síle povrchového napětí mohou vodní jezdci a další hmyz klouzat po hladině rybníka.
Izolátor nebo vodič?
V hodinách bezpečnosti života se děti často učí, že voda je dobrým vodičem elektřiny. Není to však tak docela pravda. Vzhledem ke zvláštnostem své struktury je čistá voda slabě disociovaná a nevede proud. To znamená, že je to ve skutečnosti izolant. Za normálních podmínek je však prakticky nemožné potkat takovou čistou vodu, protože rozpouští mnoho látek. A díky četným nečistotám se kapalina stává vodičem. Navíc schopnost vést elektřinu může určit, jak čistá je voda.
Lom a absorpce
Další vlastností vody, kterou všichni znají ze školy, je schopnost lámat světelné paprsky. Po průchodu kapalinou světlo poněkud změní svůj směr. Tento efekt je spojen se vznikem duhy. Také lom světla a naše vnímání tohoto světla jsou základem chyb při určování hloubky vodních útvarů: vždy se zdá menší, než ve skutečnosti je.
Světlo viditelné části spektra se však láme. A například infračervené paprsky vodyjsou absorbovány. Proto dochází ke skleníkovému efektu. Abychom porozuměli skrytým možnostem vody v tomto smyslu, můžeme se odkázat na charakteristiky atmosféry na Venuši. Podle jedné verze vedlo odpařování vody ke skleníkovému efektu na této planetě.
Vodová barva
Každý, kdo viděl moře nebo jakoukoli sladkou vodu a přirovnal je k tekutině ve sklenici, zaznamenal určitý rozpor. Barva vody v přírodní nebo umělé nádrži nikdy neodpovídá tomu, co je pozorováno v kelímku. V prvním případě je modrá, modrá, dokonce i zelenožlutá, ve druhém prostě chybí. Jakou barvu má tedy voda doopravdy?
Ukazuje se, že čistá kapalina není bezbarvá. Má lehce namodralý nádech. Barva vody je tak bledá, že v malých objemech se zdá být zcela průhledná. V přírodních podmínkách se však objevuje v celé své kráse. Navíc četné nečistoty, jako v případě vedení elektřiny, mění vlastnosti vody. Každý se alespoň jednou setkal se zeleným rybníkem nebo nahnědlými loužemi.
Barva vody a života
Barva nádrže často závisí na mikroorganismech, které se v ní aktivně množí, na nečistotách hornin. Nazelenalá barva vody často ukazuje na přítomnost drobných řas. Oblasti natřené tímto odstínem v moři zpravidla oplývají živými tvory. Proto rybáři vždy dbají na to, jakou barvu má voda. Průzračně modré vody jsou chudé na plankton, a tedy na ty, kteří se jimi živí.
Mikroorganismy někdy poskytují ty nejbizarnější odstíny. Známá jsou jezera s čokoládově zbarvenou vodou. Aktivita jednobuněčnýchřasy a bakterie mění vodní plochu na tyrkysovém ostrově Flores v Indonésii.
Ve Švýcarsku, v průsmyku Sanetsch, je jezero s jasně růžovou vodou. O něco bledší odstín má vodní plocha v Senegalu.
Barevný zázrak
Úžasný pohled se naskytne turistům v Americe, v Yellowstonském národním parku. Zde se nachází Morning Glory Lake. Jeho vody mají nejčistší modrou barvu. Důvodem tohoto odstínu jsou všechny stejné bakterie. Yellowstone je známý svými četnými gejzíry a horkými prameny. Na dně jezera Morning Glory Lake je úzký sopečný průduch. Teplo, které odtud stoupá, udržuje teplotu vody a také rozvoj bakterií. Kdysi bylo celé jezero křišťálově modré. Postupem času se však ústí sopky ucpalo, což si turisté usnadnili svou zálibou v házení mincí a jiných odpadků. Tím klesla povrchová teplota a začaly se zde množit další druhy bakterií. Dnes se barva vody mění s hloubkou. Na dně je jezero stále tmavě modré.
Před několika miliardami let přispěla voda ke vzniku života na Zemi. Od té doby se jeho význam vůbec nezmenšil. Voda je nezbytná pro řadu chemických reakcí probíhajících na buněčné úrovni, je součástí všech tkání a orgánů. Oceány pokrývají přibližně 71 % povrchu planety a hrají obrovskou roli při udržování stability tak obřího systému, jako je Země. Fyzikální a chemické vlastnosti vody umožňují nazývat ji hlavní látkou všeho živého. Nádrže, které jsou domovem mnohobuněčných mikroorganismů, se navíc stávají zdrojem krásy a inspirace, demonstrují obrovské tvůrčí schopnosti přírody.
