Вода як екологічний фактор

Вода, що є на Землі, утворилася внаслідок виділення газів із магми. Вона також може виділятися під час перебігу біохімічних процесів, мінералізації органічної речовини, фотосинтезу та окисно-відновних реакцій.

Вода складається з молекул, в яких два атоми водню зв’язані з одним атомом кисню ковалентним зв’язком, і які розташовані у кутах 1040. Завдяки високому, порівняно з воднем (+1), заряду ядра кисню (+8) електрони притягуються до ядра атома кисню сильніше, ніж до ядер атомів водню (модель частинок): центри мас зарядів не збігаються, молекула є постійним диполем. Який може взаємодіяти з носіями позитивних і негативних зарядів.

Диполі молекул води можуть сполучатися між собою водневим зв’язком, на розривання (дисоціацію) яких потрібно затратити 20-42 ккал/моль енергії (ентальпія дисоціації). Молекули води можуть, не сполучатись скупчуватись в асоціати (рідка вода) або утворювати тетраедричні чи циклічні основні одиниці кристалів при 0-40С утворюються асоціати приблизно з 90, а при +700С – з 25 молекул, які постійно формуються і розпадаються [1].

В температурних умовах земної поверхні вода одночасно перебуває у газоподібному і рідкому агрегатному стані. Рідка вода використовується живими організмами як засіб транспортування тепла та поживних речовин по провідних тканинах (шляхах) рослин та кровоносних судинах; вона утворює акватичні життєві простори.

Оскільки вміст СО2 часто є фактором, що обмежує продукуючі процеси у водоймах, то вода визначає продуктивність землі.

Завдяки полярності вода є дуже добрим розчинником для багатьох груп речовин. На розчинну здатність води впливає її здатність до дисоціації:

2Н2О = Н3О+ + ОН– (амфоліт)

Концентрація іонів гідроксонію (Н3О+), а також гідроксил-іонів (ОН–) показує наскільки кислий чи лужний розчин. Якщо Н2О віддає протони, наприклад: H2O + NH3 = NH4+ + OH–.

вона вступає в хімічну реакцію як кислота (донор протонів), якщо вона приєднує протони, наприклад: Н2О + НСІ = Н3О+ + СІ–.

вона реагує як основа (акцептор протонів); якщо молекула може вступати в реакцію як кислота і як основа, її називають амфотерною.

Вода добре розчиняє полярні речовини, а саме солі (гідрофільна дія), здебільшого з утворенням іонів, неполярні – гірше або як жири, взагалі не розчиняє (гідрофобна дія). Розчинність газів, які не вступають у хімічні реакції з водою, залежить від температури та тиску, наприклад вміст кисню в озері, як правило, збільшується зверху вниз. Для стоячих водойм має значення аномалія густини. Вода при 4оС має найбільшу густину, за нижчої температури густина зменшується. Отже, найхолодніший шар води з температурою 0–40С – на поверхні, де при подальшому охолодженні утворюється лід, який завдяки просторовій кристалічній гранці за ще меншої густини може плавати [2].

Замерзання зверху вниз дає змогу рибам у досить глибоких озерах вижити в решті води. На густину води впливають також вміст солей і тиск. Так, густіша солона вода дає змогу планктону краще триматись на плаву, ніж бідна на іони вода оліготрофних озер. Вода має велику питому темплоємність: 4,187 кДж/ (К·кг); тобто потрібно 4,187 кДж, щоб 1 кг води за нормального тиску нагріти на 1 К (=10С). теплота плавлення льоду становить 333,7 кДж/кг, теплота випаровування води, яка вивільнюється як теплота конденсації у разі скраплення пари, – 2255 кДж/кг. Завдяки високій теплоємності вода може нагромаджувати великі кількості тепла і, на противагу земним умовам, створює відносно стабільний у тепловому відношенні життєвий простір.

Цікаві статті з розділу

Моніторинг навколишнього середовища
Моніторинг навколишнього середовища - це система спостережень і контролю, що проводяться регулярно, за певною програмою для оцінки стану навколишнього середовища, аналізу що відбуваються в ній процесі ...

Забруднення атмосфери. Знищення озонового шару
У далеку давнину, коли кількість людей на Землі була порівняно невеликою, а їхній інтелектуальний і технічний потенціал - дуже слабким, природа практично не відчувала на собі тиску людини: ...

Екологічне дослідження забруднення повітря автотранспортом
Кому загрожує небезпека? Усім. Хіба ви не бачите, що перед вами терези, на одній шальці яких ваша могутність, а на іншій-ваша відповідальність? В. Гюго. Людина, що сміється. ...