Veličastna snov H2O ali po domače - VODA
Mraz iz kozmičnih globin bi že zdavnaj prodrl na naš planet, če Zemlja ne bi imela tople bunde, napolnjene z – vodno paro. Vse zemeljsko bi neizogibno zmrznilo, če voda ne bi imela čudovite lastnosti širjenja med hlajenjem.
Ko astronom uperi teleskop proti kakemu planetu iz Zemljine soseščine, se verjetno najprej vpraša, ali tam obstajata voda in kisik. Ta radovednost niti malo ni naključna, saj je voda ustvarila življenje na zemlji. Voda je najbolj čudežna snov na našem planetu, redki pa se poglabljajo v njene neverjetne lastnosti, kar je tudi razumljivo: voda nas obkroža vsepovsod in je običajen pojav. Vendar je prav ta običajnost tisto, kar je nenavadno. Na zemlji v takih količinah ne srečamo nobene druge snovi, in to sočasno v vseh treh agregatnih stanjih: trdnem, tekočem in plinastem.
Voda zajema 3/4 zemljine površine. Od tega 3/5 sestavljajo oceani in morja, približno 1/5 kopnega pokrivata led in sneg, polovico neba pa oblaki vodne pare. Celo človeško telo vsebuje kar 71 odstotkov vode.
Voda je ustvarila podnebje na zemlji. Če je ne bi bilo, bi se naš planet že zdavnaj ohladil in življenje na njem bi ugasnilo. Toplotna zmogljivost vode je zelo visoka. Oceani, morja in druge vode na našem planetu in vodna para v zraku imajo vlogo zbiralnika toplote. To pomeni, da v toplem vremenu vpijajo toploto in segrevajo zrak in vse okoliško območje, v mrazu pa jo sprostijo.
Kozmični mraz bi že zdavnaj prodrl na Zemljo, če ta ne bi bila odeta v toplo bundo – atmosfero planeta in krzno iz vodne pare. Nad puščavo, kjer zrak vsebuje zelo malo vodne pare, na tej bundi obstajajo luknje. Tam se zemlja, nezaščitena pred soncem, čez dan zelo segreje, ponoči pa zelo ohladi. Zato nastajajo v puščavah velike temperaturne razlike.
Zemlja bi gotovo zmrznila, če voda ne bi imela še ene čudovite lastnosti. S hlajenjem se namreč vse snovi krčijo, širi se samo voda. Če bi se krčila, bi bil led težji od vode in bi potonil. Postopoma bi se vsa voda spremenila v led in Zemlja bi se znašla v plašču plinaste atmosfere brez vodne pare.
Še ena osupljiva lastnost vode je njena nenavadno visoka skrita točka taljenja in izhlapevanja. Zahvaljujoč tej lastnosti je mogoče življenje v vročem podnebju. Z izhlapevanjem vode (in s tem oddajanjem velike količine toplote) lahko živali in ljudje zadržijo telesno temperaturo, ki je veliko nižja od temperature zraka, ki jih obkroža.
Brez vode življenje ne bi bilo mogoče. Živa bitja so nastala v morjih iz snovi, ki so bile v njih raztopljene. In od takrat se vse reakcije v vsaki celici telesa kateregakoli živega bitja dogajajo med raztopljenimi snovmi.
Od vseh lastnosti vode je verjetno najmanj znana njena sposobnost ustvarjanja izredno čvrste površinske opne, ki nastane zahvaljujoč vzajemnemu privlačenju molekul njenih zgornjih plasti. Sila površinske napetosti vode je tako velika, da lahko drži predmete, ki drugače ne bi mogli plavati. Če na površino vode pazljivo spustimo jekleno iglo ali britvico in ne prebijemo opne iz molekul, ti ne bosta potonili.
Življenje številnih insektov je povezano s površinsko opno. Vodni pajki živijo le na površini vode. Vanjo se nikoli ne potopijo, ravno tako ne prihajajo na kopno. Ne znajo se potapljati ali plavati. Znajo le drseti po gladki vodni površini na svojih široko razmaknjenih nožicah kot smučarji po površini snega. Vode se dotikajo le z vrhovi nog, ki so gosto pokrite z dlačicami. Površinska opna se upogiba pod težo vodnih pajkov, vendar se nikoli ne raztrga. Tudi larve komarjev, vodni hroščki in nekateri polži se pritrdijo na vodno opno. Polži poleg tega lahko po njej tudi lezejo, tako kot po površini kateregakoli trdnega predmeta.
Znanstveniki so že zdavnaj opazili, da je v čisti vodi težje raztrgati njeno površino. Molekule snovi, ki so raztopljene v vodi, jo naredijo manj trdno. Čista voda, seveda ne v popolnosti (nekaj molekul drugih sestavin je vedno v njej), je osupljivo čvrsta. Če bi hoteli raztrgati stebriček premera 2,5 centimetra, bi morali uporabiti 900 kilogramov sile. Podobno trdnost imajo nekatere vrste jekla. To pa ni skrajna meja. Znanstveniki so izračunali, da bi za trganje takega stebrička čiste vode potrebovali silo, ki znaša celo 95 ton! Če bi na zemlji obstajalo jezero čiste vode, bi po njegovi površini lahko hodili ali se celo drsali, tako kot po ledu.
KO LED OŽIVI
Molekule vode so sestavljene iz atoma kisika in dveh atomov vodika, ki so razporejeni v obliki trikotnika. Enega od kotov zavzema kisik, druga dva pa protona jedra vodikovega atoma, pri čemer se tirnice njihovih osamljenih elektronov zelo raztegujejo v nasprotno smer.
Ko se znižuje temperatura vode, se zmanjšuje tudi toplotno premikanje, elektromagnetne lastnosti vode pa so močnejše od teh premikov. Posamične molekule se začnejo združevati, kot bi druga drugi podajale roke: dva protona privlačita elektron iz sosednjih molekul, njihov elektron pa privlači protona sosedov. Vsaka molekula vode je tako povezana s štirimi drugimi. Pojavi se zelo lepa kristalna mreža s tako velikimi prazninami, da bi v vsako lahko namestili molekulo vode.
Ko se temperatura poveča, se ponovno pojavi premikanje molekul, vezi med njimi se prekinejo in led se topi. Molekule, ki so se odtrgale, padajo v praznine in prostornina vode se zmanjšuje.
Zanimivo je, da voda, ki je nastala s taljenjem ledu, še dolgo zadrži njegovo zgradbo. Seveda ne vsa: v stopljeni vodi plavajo številni majhni ledeni otočki, ki se tudi pri segrevanju do 30 stopinj ne stalijo. Šele pri nadaljnjem dvigovanju temperature se njihovo število začne zmanjševati.
Kako na te, očesu nevidne otočke reagirajo organizmi? Tukaj so se znanstveniki srečali z že zdavnaj znanimi, vendar težko razumljivimi dejstvi, ki jim prej niso pripisovali velikega pomena. Zakaj na primer mladiči sesalcev in ptic, ki jim dajejo staljeno vodo, hitreje rastejo in redkeje zbolevajo?
Znanstveniki so odkrili, da ovoji večine celic organizmov in velikanske molekule privlačijo molekule vode in jih razvrščajo po svoji površini v strogo določenem vzorcu in tako ustvarjajo kristalno mrežo, podobno ledu. Ta »ledeni« ovoj je debelejši, če so molekule večje. Protoplazna celic in tekočina med tkivi sta napolnjeni z neštetimi ledenimi »ploščami«. Organizem zamrzne precejšnjo količino vode, ki jo vsebuje! Tukaj se skriva odgovor na uganko blagodejnega vpliva hladnosti in vode, ki je nastala s taljenjem ledu. Organizmi ta led potrebujejo, voda postane živa, ko je zmrznjena.
Molekule iz živih organizmov lahko iz različnih vzrokov menjavajo obliko. Ko gre proces predaleč, ta molekula ni več sposobna ustvariti skorje ledu na svoji površini. Poškodovano molekulo je moč popraviti s pomočjo majcenih ledenih otočkov. Ko v popačenih molekulah »zamrznejo«, jih ti otočki popravijo in jim povrnejo običajno obliko.
Eden od vzrokov staranja organizma je morda ravno kopičenje velikega števila poškodovanih molekul. Če je ta domneva pravilna, bi organizem lahko pomladili, če bi mu priskrbeli zadostno količino ledenih otočkov. Zato je uporaba navadne neprevrete vode bolj koristna za organizem.
SKLADIŠČA V KRVI
Človek se neprestano poti, čeprav pot po telesu ne kaplja vedno v velikih kapljah. Iz odprtin v žlezah znojnicah na koži se izločajo najmanjše kapljice potu, ki jih lahko vidimo le pod mikroskopom. Če je zrak suh, te izhlapevajo, preden se iz žlez pojavijo nove, in koža ostane suha. V hladnem vremenu iz kože izhlapi 250–1700 gramov vode. Pri opravljanju težkega fizičnega dela v vročem vremenu se izločanje potu lahko dvigne na 10–15 litrov v 24 urah, včasih celo do 4 litre na uro, koža pa tudi v tem primeru ostane suha.
Kakšno vlogo pravzaprav ima pot? Če poenostavimo, je to način, kako se telo bori proti pregrevanju. Za izhlapevanje je potrebna velika količina toplote – 600 kalorij na liter potu. Če bi vso to toploto odstranili iz človekovega telesa, bi se njegova temperatura znižala za 10 stopinj. Vendar pa naše telo z izhlapevanjem izgublja le majhen del toplote.
Potenje ni vedno koristno. Če je v zraku veliko vlage, pot izhlapeva počasi, se zbira v velikih kapljicah in zliva po telesu, ne da bi prinesel olajšanje. Saj brez izhlapevanja ni hlajenja. Zato vročino v puščavah lažje prenašamo kot pa tisto v tropskih gozdovih.
Ali je pretirano potenje škodljivo? Izguba od tri do pet litrov vode, ne glede na to, kako je do nje prišlo, pripelje do močne žeje. Če tekočino hitro nadoknadimo, to še ni življenjsko nevarno. Znan primer se je zgodil leta 1821 v Franciji, ko je neki človek sam sebe obsodil na smrt tako, da je vztrajno zavračal kakršnokoli tekočino. Umrl je po 17 dneh, čeprav bi ga po 15 z zadostno količino vode še lahko rešili.
Od kod prihaja voda za ustvarjanje potu in kje hranimo tekočino, ki jo človek popije? Žleze znojnice dobijo vodo iz krvi. Vendar pa se vse do takrat, dokler ni izločanje potu pretirano, kri ne zgosti in njena količina ne zmanjša. Takoj ko kri začne izgubljati vodo, v krvni obtok iz skladišča prispe enaka količina. (Za skladiščenje vode uporabljamo podkožne celice, mišice in druge organe.) Ko pa človek popije vodo in ta iz črevesja prispe do krvi, ustrezna količina te vode takoj preide v skladišče.
