Тема.
Вода та її основні фізико-хімічні властивості. Інші неорганічні сполуки.
Вивчення нового матеріалу
Неорганічні сполуки: вода та мінеральні солі.
- Які властивості води?
Вам уже відомо, що всі хімічні речовини поділяють на органічні та неорганічні. Загальний вміст неорганічних речовин (крім води) у різних клітинах варіює в межах від одного до декількох відсотків. Серед неорганічних речовин важливу роль у забезпеченні функціонування окремих клітин і цілісних організмів відіграють вода, неорганічні кислоти, луги та солі.
Серед неорганічних сполук живих організмів особлива роль належить воді. Вода є основним середовищем, у якому відбуваються процеси обміну речовин та перетворення енергії. Вміст води в більшості живих організмів становить 60-70%, а в деяких (наприклад, у медуз) до 98%. Вода утворює основу внутрішнього середовища живих організмів (крові, лімфи, міжклітинної рідини).
Кількість води на планеті.
Якщо розглядати показник кількості даного оксиду у всіх агрегатних станах, то його на планеті близько 75% від загальної маси. При цьому слід враховувати зв'язану воду в органічних сполуках, живих істотах, мінералах та інших елементах.
Водний баланс людини.
Вміст води в організмі людини становить близько 65 %. Тобто, якщо маса людини становить 60 кг, то з них 39 кг припадає на воду. Слід зазначити, що вміст води залежить і від віку: у новонароджених він становить близько 75-80 %, у період завершення росту -65-70 %, а в людей похилого віку - лише 55-60 %. Між різними органами і тканинами людини вода розподілена нерівномірно: найбільше її в крові та нирках - 82-83 %, головному мозку - до 80 %, печінці - 75 %, м'язах -70-76 %, натомість у жировій тканині - близько 30 %, кістках - близько 20 %.
Оскільки організм людини щоденно витрачає приблизно 2-2,5 л води (вона виводиться з неперетравленими рештками їжі, сечею, потом, випаровується з поверхні слизових оболонок ротової порожнини та дихальних шляхів), то така сама її кількість має постійно надходити туди.
Вода має унікальні хімічні та фізичні властивості.
Порівняно з іншими рідинами в неї відносно висока температура кипіння і випаровування. Молекула води (Н20) складається з двох атомів Гідрогену, які пов'язані міцним ковалентним зв'язком з атомом Оксигену. Молекула води електронейтральна, бо на її різних полюсах розташовані позитивний та негативний електричні заряди. Це визначає і таку властивість молекули води, як полярність. Саме завдяки полярності сусідні молекули води можуть притягуватись одна до одної: сили електричної взаємодії виникають між негативним зарядом на атомі Оксигену однієї молекули та позитивним зарядом на атомі Гідрогену іншої. Такий тип зв'язку називають водневим. Він у 15-20 разів слабший за ковалентний (мал. 2).
Мал. 2. Просторова структура молекули води (1) та утворення водневого зв'язку (2)
Функції води в життєдіяльності організмів.
Вода утворює основу внутрішнього середовища живих організмів, у якому відбуваються процеси обміну речовин і перетворення енергії. Вода бере безпосередню участь у реакціях розщеплення органічних сполук. Водний баланс - це певне співвідношення між надходженням і витрачанням води живою системою.
Вода визначає фізичні властивості клітин - їхній об'єм і внутрішньоклітинний тиск (тургор).
Вода - універсальний розчинник. Речовини, здатні добре розчинятися у воді, називають гідрофільними (полярними), нерозчинні - гідрофобними (неполярними). Вода відіграє надзвичайно важливу роль у транспорті різних сполук у живих організмах. Вона бере участь у складних біохімічних реакціях і процесах теплорегуляції організмів. Основні свої потреби людина задовольняє за рахунок питної води певних стандартів якості. Перед споживанням вода має бути очищена. Методи очищення стічних вод поділяють на механічні, фізико-хімічні та біологічні.
Важливе біологічне значення для функціонування організмів має і те, що вода під впливом розчинених у ній речовин може змінювати свої властивості, зокрема температуру замерзання і кипіння. Так, із настанням зими у клітинах морозостійких рослин і холоднокровних тварин підвищується концентрація розчинних вуглеводів та інших сполук (наприклад, гліцерину). Це перешкоджає переходу води в організмах у кристалічний стан і таким чином запобігає їхній загибелі.
Уявіть собі: серед комах відомі льодовичники (мал. 6.3), здатні зберігати активність на сніговому покриві (вони мешкають і в Україні).
- Які ще неорганічні сполуки, крім води, є в організмах? Які їхні функції?
Для підтримання процесів життєдіяльності окремих клітин і організму в цілому важливе значення мають солі неорганічних (мінеральних) сполук. У живих організмах вони розчинені в воді (у вигляді іонів) або перебувають у вигляді твердих сполук. Іони утворені катіонами металів (калію, натрію, кальцію, магнію тощо) і аніонами кислот (хлоридної - СІ-, сульфатної - НSO4-, SO42-, карбонатної - НСО3-, фосфатної - Н2РО4-, НРО42- та ін.).
Різна концентрація К+ і Na+ поза клітинами та всередині них спричинює виникнення різниці електричних потенціалів на плазматичних мембранах клітини. Це забезпечує передачу нервових імпульсів, а також транспорт речовин через мембрани. Регуляторну функцію та активацію багатьох ферментів здійснюють Са2+ і Мg2+. Сполуки кальцію (СаСО3) входять до складу черепашок молюсків і найпростіших (радіолярій) внутрішньоклітинний скелет побудований з двооксиду силіцію (SіО2) або сульфатнокислого стронцію (SrSO4).
Важливі функції виконують також неорганічні кислоти. Так, хлоридна кислота створює кисле середовище в шлунку хребетних тварин і людини, забезпечуючи цим активність ферментів шлункового соку.
Питна вода та вимоги до її якості.
В Україні вимоги до якості питної води визначені Державним стандартом. Згідно з ним питна вода має бути епідеміологічно безпечною та нешкідливою за хімічним складом. Безпеку води в епідеміологічному відношенні визначають як загальною кількістю мікроорганізмів (не більше 100 в 1 см3 води), так і за кількістю клітин кишкової палички (не більше 3 в 1 дм3 води). Питна вода не повинна містити водні організми, помітні неозброєним оком, та плівку на поверхні.
Для обмеження втрат і збереження якості прісної води потрібні такі заходи:
- зменшення витрат води для забезпечення роботи промисловості, транспорту та об'єктів сільського господарства;
- зменшення витрат прісної води для побутових потреб;
- охорона малих річок, які відіграють важливу роль у загальному водному балансі планети, зокрема живлять великі річки, від них залежить рівень підземних вод;
-створення умов для самоочищення водойм;
- проведення лісоохоронних заходів, оскільки внаслідок знищення лісів часто міліють річки та інші водойми;
- упровадження ефективних методів очищення стічних вод, здійснення постійного контролю за санітарним станом водойм і якістю питної води;
- створення замкнених систем водопостачання промислових, аграрних та
енергетичних об'єктів.
- постійний контроль за станом джерел питної води.
Д/З Дайте відповіді на запитання:
- Які властивості води?
- Які ще неорганічні сполуки, крім води, є в організмах? Які їхні функції?
-Водний баланс людини?
.png)