Rozdział 5 · Chemia życia
Woda ma fundamentalne znaczenie dla wszystkich form życia na Ziemi. To prawdopodobnie w środowisku wodnym po raz pierwszy ewoluowały organizmy żywe, a dziś woda jest obecna we wszystkich komórkach. Nieprzypadkowo w mitologii greckiej pierwotny bóg wody, Hydros, należy do najwcześniejszych bytów i uczestniczy w powstaniu Gai, Ziemi.
Woda jest tak ważna w biologii, że cała ta sekcja poświęcona jest tej prostej strukturalnie cząsteczce.
Budowę cząsteczki wody (H₂O) krótko omówiliśmy już w poprzedniej sekcji o oddziaływaniach atomowych. Pojedyncza cząsteczka składa się z dwóch atomów wodoru kowalencyjnie związanych z atomem tlenu. Wysoka elektroujemność tlenu powoduje polaryzację cząsteczki: przy tlenie pojawia się częściowy ładunek ujemny, a przy atomach wodoru częściowe ładunki dodatnie. Ilustracja pokazuje różne sposoby przedstawiania struktury cząsteczki wody.
Woda, podobnie jak inne substancje, może występować w różnych stanach skupienia: stałym, ciekłym i gazowym. Stany te w dużej mierze zależą od liczby wiązań wodorowych tworzonych między cząsteczkami wody. W stanie ciekłym wiązania wodorowe stale się zrywają i powstają na nowo. Niższe temperatury zwiększają udział cząsteczek połączonych wiązaniami wodorowymi i prowadzą do powstania uporządkowanej struktury, natomiast wyższe temperatury zrywają te wiązania.
Polarność cząsteczki jest ważną cechą chemiczną. Cząsteczki polarne, takie jak woda, przyciągają się wzajemnie, podobnie jak cząsteczki niepolarne, na przykład węglowodory, skupiają się między sobą. Cząsteczki polarne i niepolarne zwykle natomiast nie mieszają się dobrze. Ponieważ woda jest tak ważnym i powszechnym środowiskiem, substancje polarne nazywa się hydrofilowymi, a związki niepolarne hydrofobowymi. Skupianie się cząsteczek hydrofobowych wzmacniają także oddziaływania hydrofobowe, na przykład siły van der Waalsa.
Rozpuszczalność substancji w wodzie zależy od ich polarności. Jony, takie jak Na⁺ i Cl⁻ (NaCl, sól kuchenna), oraz cząsteczki polarne, na przykład etanol, rozpuszczają się w wodzie. Lipidy natomiast są hydrofobowe i zwykle się w niej nie rozpuszczają. W roztworze cząsteczki wody tworzą otoczki hydratacyjne wokół rozpuszczonych cząsteczek lub jonów. Szczególnie jony zostają w tym procesie oddzielone od siebie, jak pokazano na ilustracji.
W następnej sekcji omówimy kwasy i zasady, czyli bardzo ważne związki dysocjujące w roztworze wodnym.
Sześć pytań do tego rozdziału — bez rejestracji, po prostu sprawdź swoją wiedzę.
To rozdział 5 bezpłatnego modułu. W aplikacji Codon One znajdziesz quizy po każdym rozdziale, fiszki, serie i 5 kolejnych modułów.
Pobierz wApp Store