Смысл, Цель и Суть жизни человека - Эндерс Кей
Вода реагирует при нагревании:
4Н2О + 3Fe → Fe3O4 + 4Н2
• с железом, магнием;
• с углём, метаном;
• с некоторыми алкилгалогенидами.
Вода реагирует в присутствии катализатора:
Н2О + С ⇄ CO + H2
• с амидами, эфирами карбоновых кислот;
• с ацетиленом и другими алкинами;
• с алкенами;
• с нитрилами.
Волновая функция основного состояния воды
В валентном приближении электронная конфигурация молекулы Н2О в основном состоянии: (1a1)1 (1b2)2 (1b1)2 (2b2)0 (3a1)0.
Молекула имеет замкнутую оболочку, неспаренных электронов нет. Заняты электронами четыре молекулярные орбитали (МО φi) – по два электрона на каждой МО φi, один со спином α, другой со спином β, или 8 спин-орбиталей ψ.
Волновая функция молекулы ψ, представленная единственным детерминантом Слэтера Φ, имеет вид:
Симметрия этой волновой функции определяется прямым произведением НП, по которым преобразуются все занятые спин-орбитали:
Принимая во внимание, что прямое произведение невырожденного НП самого на себя является полносимметричным НП и прямое произведение любого невырожденного представления Г на полносимметричное есть Г, получаем:
Виды
Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях:
• твёрдом;
• жидком;
• газообразном.
Вода может приобретать различные формы, которые могут одновременно соседствовать и взаимодействовать друг с другом:
• водяной пар и облака в небе;
• морская вода и айсберги;
• ледники и реки на поверхности земли;
• водоносные слои в земле.
Вода способна растворять в себе множество органических и неорганических веществ. Из-за важности воды как источника жизни, её нередко подразделяют на типы по различным принципам.
Виды воды по особенностям происхождения, состава или применения
По содержанию катионов кальция и магния:
• мягкая вода;
• жёсткая вода.
По изотопам водорода в молекуле:
• лёгкая вода (по составу почти соответствует обычной);
• тяжёлая вода (дейтериевая);
• сверхтяжёлая вода (тритиевая).
Другие виды:
• пресная вода;
• дождевая вода;
• морская вода;
• подземные воды;
• минеральная вода;
• солоноватая вода;
• питьевая вода и водопроводная вода;
• дистиллированная вода и деионизированная вода;
• сточные воды;
• ливневая вода или поверхностные воды;
• апирогенная вода;
• поливода;
• структурированная вода;
• талая вода;
• мёртвая вода и живая вода – виды воды со сказочными свойствами.
Вода, входящая в состав другого вещества и связанная с ним физическими связями, называется влагой. В зависимости от вида связи, выделяют:
• сорбционную, капиллярную и осмотическую влагу в твёрдых веществах;
• растворённую и эмульсионную влагу в жидкостях;
• водяной пар или туман в газах.
Вещество, содержащее влагу, называют влажным веществом. Влажное вещество, не способное более сорбировать (поглощать) влагу, – насыщенное влагой вещество.
Вещество, в котором содержание влаги пренебрежимо мало при данном конкретном применении, называют сухим веществом. Гипотетическое вещество, совершенно не содержащее влагу, – абсолютно сухое вещество. Сухое вещество, составляющее основу данного влажного вещества, называют сухой частью влажного вещества.
Смесь газа с водяным паром носит название влажный газ (парогазовая смесь – устаревшее название).
В природе
В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане, а также в виде пара. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой, а твёрдая – криосферой. Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на Земле. Предположительно, зарождение жизни на Земле произошло в водной среде.
Мировой океан содержит более 97,54 % земной воды, ледники – 1,81 %, подземные воды – около 0,63 %, реки и озёра – 0,009 %, материковые солёные воды – 0,007 %, атмосфера – 0,001 %[129].
Вода за пределами Земли
Вода – чрезвычайно распространённое вещество в космосе, однако из-за высокого внутрижидкостного давления вода не может существовать в жидком состоянии в условиях вакуума космоса, отчего она представлена только в виде пара или льда.
Одним из наиболее важных вопросов, связанных с освоением космоса человеком и возможности возникновения жизни на других планетах, является вопрос о наличии воды за пределами Земли в достаточно большой концентрации. Известно, что некоторые кометы более, чем на 50 % состоят из водяного льда. Не стоит, впрочем, забывать, что не любая водная среда пригодна для жизни.
В результате бомбардировки лунного кратера, проведённой 9 октября 2009 года НАСА с использованием космического аппарата LCROSS, впервые были получены достоверные свидетельства наличия на спутнике Земли водяного льда в больших объёмах[130].
Вода широко распространена в Солнечной системе. Наличие воды (в основном в виде льда) подтверждено на многих спутниках Юпитера и Сатурна: Энцеладе[131],[132] Тефии, Европе, Ганимеде и др. Вода присутствует в составе всех комет и многих астероидов. Учёными предполагается, что многие транснептуновые объекты имеют в своём составе воду.
Вода в виде паров содержится в атмосфере Солнца (следы)[133], атмосферах Меркурия (3,4 %, также большие количества воды обнаружены в экзосфере Меркурия)[134], Венеры (0,002 %)[135], Луны[136], Марса (0,03 %)[137], Юпитера (0,0004 %)[138], Европы[139], Сатурна, Урана (следы)[140] и Нептуна[141] (найден в нижних слоях атмосферы).
Содержание водяного пара в атмосфере Земли у поверхности колеблется от 3–4 % в тропиках и до 2-10-5% в Антарктиде.
Кроме того, вода обнаружена на экзопланетах, например HD 189733 A b[142], HD 209458 Ь[143] и GJ1214 Ь[144].
Жидкая вода, предположительно, имеется под поверхностью некоторых спутников планет – наиболее вероятно, на Европе – спутнике Юпитера.
Биологическая роль
Вода играет уникальную роль как вещество, определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ на Земле. Она выполняет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и в то же время – достаточную сложность образующихся комплексных соединений.
Благодаря водородной связи, вода остаётся жидкой в широком диапазоне температур, причём именно в том, который широко представлен на планете Земля в настоящее время.
Поскольку у льда плотность меньше, чем у жидкой воды, вода в водоёмах замерзает сверху, а не снизу. Образовавшийся слой льда препятствует дальнейшему промерзанию водоёма, это позволяет его обитателям выжить. Существует и другая точка зрения: если бы вода не расширялась при замерзании, то не разрушались бы клеточные структуры,
