Водата е живот: под строй и в танц
Няма по-изтъркано, въпреки и правилно факсимиле от това в заглавието. Но малко на брой се замислят за аргументите, заради които тази неповторима течност в действителност съставлява неотменима част от химията и физиката на живия свят.
Никой не би изтърпял да му изясняват какво е вода, само че едва ли са доста хората, които знаят, че тя се отличава по 66 метода от „ естествените ” течности. На първо място е нейната необичайно изменяща се компактност при разнообразни температури, огромна топлоемкост и високо незадълбочено напрежение. Тези качества сами по себе си към този момент са основа за нейната незаменимост за живота подобен, какъвто го познаваме.
От ранна детска възраст знаем, че при изстудяване водата понижава размера си. Но при 4 °С (по-точно - при 3,98 °С) настава спешно положение - структурнo преустрояване, и при по-нататъшно намаление на температурата размерът на водата към този момент не понижава, а се усилва. При охлаждaне при естествени условия под 0 °С водата кристализира, трансформирайки се в лед, чиято компактност е по-малка, а размерът съвсем 10% по-голям от този на течната вода, от която е формиран.
Увеличението на размера се изяснява с това, че всяка молекула в структурата на леда е обвързвана с водородни връзки с четири други молекули. Така се образува ажурна структура с " кухини " сред закрепените молекули вода, което води до доста разширение на цялата замръзнала маса. Ето за какво ледът
пука стоманените водопроводни тръби ,
в случай че бъдат оставени да замръзнат. Но същият този лед през зимата избавя всичко живо, населяващо водоемите.
Ето по какъв начин става това. Охладен до 4 °С и достигнал оптималната компактност, горният пласт на водата пада на дъното, като донася О2 за жителите и обезпечава отмерено систематизиране на питателните субстанции. Издигналите се на повърхността по-топли пластове се уплътняват при контакта си с въздуха, охлаждат се до 4 °С и на собствен ред се спускат надолу. Това " безредие " става до тогава, до момента в който температурата на всички нива не се изравни. Тогава стопира циркулацията и езерото стартира да се покрива със пласт от плаващ лед, защото единствено при водата твърдото агрегатно положение е по-леко от течното.
От този миг стартира нареждане на взаимното състояние на водните молекули, образува се присъщата за леда шестоъгълна конструкция на кристалите му. Благодарение на обемната си кристална конструкция той остава на повърхността и защото топлопроводимостта му е доста по-малка от тази на течната вода, той защищава дълбините на водоема от заледяване. Именно заради това в реките, моретата и океаните изобщо е възможeн живот. В противоположен случай всички води през зимата ще съставляват голям мразовит блок и всичко живо в него би замръзнало до гибел.
Структурният преход
" лед-вода " също е любопитен. В процеса на размразяване при 0 °С към 10-15% от водата се откъсва от връзките на ледената конструкция, покачва се подвижността им и те се потапят в упоменатите структурни кухини на леда. Това изяснява и сгъстяването на леда при размразяване - по-голямата (с към 10%) компактност на образуващата се вода. Плътността на водата доближава упоменатия си най-много при 4 °С, а с по-нататъшно увеличение на температурата закономерното разширение на водата заради засиленото придвижване на молекулите й надвишава резултата от преструктурирането на леда във вода и плътността на водата постепенно стартира да понижава.
