Вода - неорганічна речовина, молекули якої складаються з двох атомів Гідрогену та одного атома Оксигену

• вміст води не однаковий у різних клітинах і різних організмах. Найбільше води міститься в тілі медуз (95—98 %), найменше її у комах (40—50 %) та лишайниках (5—7 %);

• вода вкриває 71% земної поверхні і становить 0.05% від маси Землі

• кількісно вода посідає перше місце серед хімічних сполук будь-якої клітини

Модель молекули води

Медуза

Мураха

Вода занесена в Книгу рекордів Гіннеса як НАЙАНОМАЛЬНІША речовина на планеті:

• Вода єдина речовина на планеті, яка може перебувати в трьох агрегатних станах за природних умов.
• Незважаючи на те, що молярна маса води 18г/моль за нормальних умов це рідина, а кисень 32г/моль це газ.
• Тверда вода легше за рідку. (зазвичай твердий агрегатний стан важчий за рідкий)
• Щоб закип'ятити воду треба нагріти до 100⁰С, а хлор газ з молярною масою 70г/моль кипить при -34⁰С.
• Рідка вода має текучість та нестикуваність.

• у молекулі води атоми Гідрогену утримуються біля атома Оксигену міцними ковалентними полярними зв’язками, завдяки цьому вода є дуже стійкою сполукою.
• водяна пара починає розкладатися на О2 і Н2 за температури, вищої від 1000 °С

• В молекулах води дві пари спільних електронів зміщені до Оксигену, як більш електронегативному атому. Тому електричний заряд всередині молекул розподілений нерівномірно: протони Н+ створюють позитивний заряд на одному полюсі, а пари електронів Оксигену - негативний заряд на протилежному полюсі. Ці заряди є рівними за значенням і розташовані на певній відстані один від одного.
• Молекула води - це постійний диполь, який може взаємодіяти з носіями позитивних і негативних зарядів (дипольність молекул)

​

• завдяки полярності сусідні молекули води можуть взаємодіяти між собою і з молекулами полярних речовин з утворенням водневих зв’язків, які зумовлюють унікальні фізичні властивості й біологічні функції води;

• енергія цих зв’язків становить лише 4,5 ккал/моль, і завдяки тепловому рухові вони постійно виникають і розриваються.

Водневі зв’язки – це міжмолекулярні зв’язки, які виникають між частково негативним зарядом на атомі Оксигену однієї молекули води та позитивним зарядом на атомі Гідрогену іншої молекули

Розташування молекул води

Лід

Рідина

Пара

Фізичні властивості

Хімічні властивості

• агрегатний стан;
• тверда вода легше за рідку;
• висока теплоємність й теплопровідність;
• поверхневий натяг;
• нестискуваність;
• текучість

• ковалентний полярний зв'язок;
• диполь;
• міжмолекулярний водневий зв'язок;
• взаємодія з певними кислотами, оксидами, основами й солями;
• участь в гідролізі органічних сполук;
• здатність до іонізації

Біологічні функції води

Універсальний розчинник

• для багатьох сполук і забезпечує перебіг хімічних реакцій, клітинне транспортування;

• за розчинністю у воді всі сполуки поділяються на гідрофільні та гідрофобні;

• гідрофільні (від грец. гідро - вода і філіа - любов) сполуки - це полярні речовини, які добре розчиняються у воді;
• містять частково заряджені групи або частинки, здатні взаємодіяти з молекулами води;

• гідрофобні (від грец. гідро - вода і фобос - страх) речовини - це неполярні речовини, які не розчиняються у воді;
• нерозчинні мінеральні солі, ліпіди, полісахариди, певні білки, вітамін А

​

Біологічні функції води

Реагент

• за участі води в клітинах відбуваються реакції гідролізу, підтримується рН середовища;

Терморегулятор

• забезпечує рівномірний розподіл теплоти по всій клітині та організму, ефективну тепловіддачу при випаровуванні;

Середовище життя

• «колиска життя»; нормальна життєдіяльність клітин можлива лише у водному середовищі;

Опора

• забезпечує пружність клітин, амортизує механічні впливи;

Біологічні функції води

Транспортна

• засіб транспортування речовин у клітинах та організмі шляхом дифузії та осмосу (це спрямована дифузія - рух води в бік більш концентрованого розчину);

Конформатор

​

• бере участь в організації просторової компактної структури (конформації) макромолекул за допомогою молекул, що утворюють водневі зв’язки

Теплоємність та теплопровідність – основа терморегуляції , запобігання різким змінам температури

Теплоємність

Теплопровідність

• вода здатна поглинати велику кількість теплоти із незначним підвищенням власної температури: у цьому сутність її високої теплоємності;
• через те в клітинах вона є чудовим «тепловим акумулятором», запобігаючи різким змінам температури

• вода забезпечує

рівномірний

і швидкий розподіл

теплоти

в клітинах і

між клітинами в організмі

​

Пружність і нестискуваність

• зумовлює опору;
• наприклад, гідроскелет для червів, стан напруги в клітинах рослин, сприяють проходженню звукових хвиль по клітинам (наприклад, у дельфінів, кашалотів).

Поверхневий натяг

• визначається силами зчеплення молекул води між собою з утворенням водневих зв’язків;
• сили притягання між молекулами води спричиняють появу плівки на її поверхні, яка за стійкістю поступається лише поверхневій плівці ртуті;
• в живому поверхневий натяг визначає форму клітин та їх окремих частин (наприклад, при фагоцитозі);
• молекули води завдяки силам зчеплення між собою та із поверхнями, що мають електричний заряд, здатні «підійматися» тонкими трубчастими отворами. Завдяки цьому відбувається переміщення рідин крізь пори клітинних стінок, капілярами тварин і судинами рослин тощо

• ще одна загальновідома аномалія: вода має максимальну густину при +4 °С, тому лід плаває в рідкій воді й не тоне;
• для більшості інших сполук тверда фаза виявляється густішою за рідку;
• секрет низької густини льоду також криється у водневих зв’язках: за низької температури хаотичний рух молекул зведений до мінімуму, тому всі молекули води впорядковані в кристалічну структуру, яка підтримується водневими зв’язками. За вищої температури відбувається розрив частини водневих зв’язків і перехід води в рідкий стан — менш упорядкований, але щільніший;
• саме тому взимку водойми не промерзають до дна, а лише вкриваються шаром льоду, що дозволяє рибам виживати

Взаємозв’язок між біологічною роллю і властивостями води

Біологічна роль води

Властивості води

Вода як розчинник

​

Вода як реагент

​

Теплорегулятор

​

Вода як осморегулятор

​

Вода як опора

​

Засіб транспортування

​