Строение молекулы воды

Строение молекулы воды

К.х.н. О.В. Мосин

МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРБИТАЛЕЙ  В АНАЛИЗЕ СТРОЕНИЯ МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ

Если нам захочется  посмотреть, как устроена молекула воды, то придется в первую очередь  вспомнить ее состав. Молекула воды состоит из одного атома кислорода, связанного ковалентной связью с двумя атомами водорода H₂O (формула воды). В молекуле воды главное действующее лицо - атом кислорода. Вспомним его энергетическую диаграмму (рисунок слева):

Два неспаренных р-электрона  атома кислорода О очень реакционноспособны. Они всегда готовы образовать химические связи с двумя s-электронами атомов водорода.

Рис. Так  выглядит перекрывание р-орбиталей  кислорода с s-орбиталями двух атомов водорода (рисунок справа):

Таким образом, из двух атомов водорода и одного атома кислорода  получается угловая молекула воды которую  можно условно изобразить еще так:

Рис. Молекула воды имеет угловую форму (ниже слева)

Поскольку атомы водорода друг от друга заметно отталкиваются, угол между химическими связями (линиями, соединяющими ядра атомов) водород - кислород не прямой (90°), а немного больше - 104,5°. Химические связи эти полярные: кислород гораздо электроотрицательнее водорода и подтягивает к себе электронные облака, образующие химические связи. Вблизи атома кислорода скапливается избыточный отрицательный заряд, а у атомов водорода - положительный. Поэтому и вся молекула воды тоже попадает в отряд "химических полярников" - веществ, молекулы которых представляют собой электрические диполи.

Строение молекулы воды Н₂О можно проанализировать с помощью метода молекулярных орбиталей (МО). Схема молекулярных орбиталей молекулы воды приведена ниже.  

Рис. Схема  расположения координатных осей (а) и энергетическая диаграмма орбиталей молекулы Н₂О (б).

Для построения схемы молекулярной орбитали молекулы воды Н₂О совместим начало координат с атомом кислорода, а атомы водорода расположим в плоскости xz (Подробнее см. Г.Грей "Электроны и химическая связь",М., изд-во "Мир", 1967, с.155-62 и G.L.Miessier, D.A.Tarr, "Inorganic Chemistry", Prantice Hall Int.Inc., 1991, p.153-57).

В формировании суммарной  молекулярной орбитали воды принимают  участие отдельные атомные орбитали водорода и кислорода, обладающие одинаковой симметрией и близкими энергиями. Однако вклад атомных орбиталей атомов водорода и кислорода в образование общей молекулярной орбитали молекулы воды разный, что отражается в разных величинах коэффициентов в соответствующих линейных комбинациях атомных орбиталей. Взаимодействие (перекрывание) 1s- атомной орбитали водорода, 2s- и 2р_z- атомной орбитали кислорода приводит к образованию  2a₁-связывающей и 4a₁-разрыхляющей молекулярной орбиталей.

Рис. Перекрывание 2s- (а), 2p_x- (б) и 2p_я- (в) орбиталей атома кислорода с 1s-орбиталями двух атомов водорода молекулы воды. 

Из этих данных и умозаключений  можно сделать следующие выводы.

1. Молекула Н₂О диамагнитна.

2. Электроны  на связывающих 2а₁ и 1b₁ орбиталях обеспечивают связи О- Н, а на несвязывающих (3а₁ и 1b₂) орбиталях соответствуют свободным электронным парам в молекуле Н₂О, как это описывается в рамках метода валентных связей.

3. Принципиальным  отличием метода молекулярных  орбиталей от метода валентных  связей является разная энергия  ионизации занятых молекулярных  орбиталей, составляющая (в эВ) 27.3 (2а₁), 16.2 (1b₁), 14.5 (3а₁) и 12.6 (1b₂), соответственно.

4. Метод молекулярных  связей (в отличие от метода  валентных связей) позволяет оценить  разницу в энергиях молекулярных  орбиталей. В частности, существенным  является различие в энергии  двух несвязывающих орбиталей 3а₁ и 1b₂. Это связано с различной природой орбиталей - 1b₂ локализована на атоме кислорода, тогда как 3а₁ образована с участием атомной орбитали водорода и кислорода и не является локализованной. Локализация электронов на 1b₂ молекулярной орбитали приводит к тому, что отрицательный заряд в молекуле Н₂О сосредоточен вблизи атома кислорода, а положительный - вблизи атомов водорода. Таким образом, молекула Н₂О оказывается полярной (дипольный момент μ = l. q = 1.84D). Это соответствует и простым соображениям электроотрицательности: связывающие электроны смещаются к более электроотрицательному атому.

Так как у  молекулы Н₂О в образовании связей принимают в основном участие 2р-орбитали кислорода и 1s-орбитали водорода, то можно ожидать, что угол Н- О- Н должен быть близким к 90о. Однако из эксперимента следует, что этот угол равен 104.5о. Причина такого различия заключается в том, что этот угол соответствует минимуму энергии. Согласно квантово-механическим расчетам, энергия молекулы зависит не только от энергии молекулярных орбиталей и числа электронов на них, но и от валентного угла Н- О- Н. В приближении метода валентных связей увеличение угла Н- О- Н от 90о (характерного для взаимодействия р-орбиталей) до 104.5о связано с взаимным отталкиванием положительно заряженных атомов водорода.

При переходе от Н₂О к другим двухатомным молекулам Н₂S, H₂Se и H₂Te диаграммы молекулярных орбиталей изменяются, что обусловлено увеличением энергий исходных АО халькогенов: Е_3s = -20.7 эВ; Е_3р = -12.0 эВ; Е_4s = 20.8 эВ; Е_4р = 11.9 эВ. Поэтому растет участие ns-атомных орбиталей халькогена в образовании молекулярных орбиталей. При этом несвязывающий характер орбиталей nb₂ сохраняется, а связывающий характер орбиталей 2а₁ усиливается. В целом, по мере увеличения энергии атомных орбиталей ns- и nр- уменьшается разность сумм энергий молекулярных и атомных орбиталей, которые характеризуют прочность молекул Н₂Э. Вклады nр- атомных орбиталей атомов халькогенов в энергию молекулярной орбитали уменьшаются, и соответственно понижается локализация электронов на атомах и полярность молекул. Вероятно, благодаря этому уменьшаются валентные углы Н- Э- Н в молекулах халькогенов. Именно так, с точки зрения теории молекулярных орбиталей, объясняется понижение устойчивости молекул H₂S, H₂Sе, H₂Te по сравнению с молекулой Н₂О.

К.х.н. О.В. Мосин 

Структура и физические свойства воды

Вода представляет собой прозрачную бесцветную жидкость, обладающую целым рядом аномальных физических свойств. Например, она имеет  аномально высокие температуры замерзания и кипения, а также поверхностное натяжение. Ее удельные энтальпии испарения и плавления (в расчете на 1 г) выше, чем почти у всех остальных веществ. Редкой особенностью воды является то, что ее плотность в жидком состоянии при 4°С больше плотности льда. Поэтому лед плавает на поверхности воды.

Эти аномальные свойства воды объясняются существованием в ней водородных связей, которые  связывают между собой молекулы как в жидком, так и в твердом  состоянии. Вода плохо проводит электрический ток, но становится хорошим проводником, если в ней растворены даже небольшие количества ионных веществ.

Универсальный растворитель

Вода широко используется в качестве растворителя в химической технологии, а также  в лабораторной практике. Она представляет собой универсальный растворитель, необходимый для протекания биохимических реакций. Дело в том, что вода прекрасно растворяет ионные соединения, а также многие ковалентные соединения. Способность воды хорошо растворять многие вещества обусловлена полярностью ее молекул. Молекула воды обладает сравнительно большим дипольным моментом. Поэтому при растворении в ней ионных веществ молекулы воды ориентируются вокруг ионов, т.е. сольватируют их. Водные растворы ионных веществ являются электролитами.

Растворимость ковалентных соединений в воде зависит от их способности образовывать водородные связи с молекулами воды. Водородные связи-это диполь-дипольные взаимодействия между атомами водорода в молекулах воды и электроотрицательными атомами молекул растворенного вещества. Простые ковалентные соединения, как, например, диоксид серы, аммиак и хлороводород, растворяются в воде. Кислород, азот и диоксид углерода плохо растворяются в воде. Многие органические соединения, содержащие атомы электроотрицательных элементов, как, например, кислорода или азота, растворимы в воде. В качестве примера укажем этанол С2Н5ОН, уксусную кислоту СН3СООН, сахар С12Н22О6 и диэтиламин (C2H5)2NH.

Присутствие в  воде нелетучих растворенных веществ, например хлорида натрия или сахара, понижает давление пара и температуру замерзания воды, но повышает ее температуру кипения. 

 Происхождение воды на Земле.   

 Известно, что вода является  основным элементом, определяющим  становление жизни. Вопрос о  том, каким образом на Земле  возникла гидросфера, остаётся не  решённым до сих пор. Существует  ряд гипотез, более внимательное рассмотрение которых не даёт ответа на поставленный вопрос.   

В статье представлены астрономические, геологические и физические данные, указывающие на то, что вода на Земле  появилась вследствие падения на неё в далёком прошлом большого космического тела. Это тело состояло практически полностью из водяного льда с примесью органики и имело массу порядка 1022 Кг. Тело упало в районе, где в настоящее время находится Тихий Океан, далее шёл медленный переходный процесс таяния льда и перераспределения воды, как по земной поверхности, так и движения её вглубь планеты. Данный процесс продолжается и в настоящее время и является причиной, вызывающей наблюдаемое движение материков и периодически повторяющихся землетрясений.   

Астрономический аспект   

К настоящему времени получено большое количество данных о физическом состоянии и пространственных параметрах тел, населяющих солнечную систему.   

Следует определить место, где могло  сформироваться интересующее нас тело, и указать на причину, способствовавшую попаданию его на Землю.   

Исследованиями установлено, что  большинство спутников планет гигантов состоят из водяного и других льдов  и имеют подходящую массу, особенно у дальних спутников, чтобы стать  прототипом предполагаемого тела.   

По орбитальным характеристикам среди спутников больших планет выделяются дальние нерегулярные и внутренние, регулярные тела. Например, особенностью в строении системы Юпитера является наличие двух групп дальних спутников на близких орбитах. Не могут ли быть данные тела фрагментами некогда существовавших массивных спутников? Ведь это может свидетельствовать о том, что солнечная система испытала мощное возмущение на определённом этапе эволюции, которое и привело к появлению крупного ледяного тела, упавшего в последствие на Землю.   

Обратим внимание на физические особенности  состава планет земной группы и ближайших  к Юпитеру спутников.   

Исследования показали, что в  их составе преобладают скальные породы. Это скорее всего свидетельствует  о том, что данные космические  объекты формировались при температуре порядка 3000 К и были, по-видимому, первоначально в расплавленном состоянии. При их образовании вещество было в значительной степени дегазировано. Лишь после того, как Солнце уменьшило свою светимость, они стали медленно остывать. Остывание сопровождалось вулканической активностью.   

Видимо, первоначально состав атмосфер планет земной группы был близок и  содержал в основном СО2 и N2.   

И вот на Землю, находившуюся в горячем  состоянии, упало ледяное космическое  тело. Модель процесса можно представить так. Ледяное тело с массой порядка 1022 Кг приближается к расплавленной Земле, покрытой корой и окружённой первичной атмосферой. Относительная скорость сближения предполагается 10 Км/сек.   

Оно падает на Землю в районе современного Тихого Океана. Происходит неупругий удар. Энергия соударения расходуется на деформацию тела и возбуждение поверхностной волны в теле планеты. Происходит сброс импульса, при котором с противоположной стороны отделяется Луна.   

Космические исследования выявили тот факт, что на Луне отсутствует вода, а поверхность обратной стороны Луны сложена более древними породами, чем видимая.   

Затем произошло преобразование атмосферы, из которой был вымыт углекислый газ. Это привело к накоплению древних карбонатов в основном в окаймлении Тихого Океана.   

Можно предположить, что большая  часть поверхности Земли была покрыта ледником, а современные  континенты находились в тесном контакте. И только в течение дальнейшей длительной эволюции Земля пришла к  современному виду. Большую роль при этом, видимо, играл процесс таяния и перераспределения воды.   

Кроме того, если в космическом  теле находилась органика и некие  эмбрионы жизни, то с появлением воды сразу же начался процесс становления  жизни на планете.   

В литературе можно найти данные по современному состоянию атмосфер планет земной группы и распределению летучих соединений. Оказывается, что на Марсе и Венере атмосферы состоят из СО2 и N2, и отсутствует большое количество воды на поверхности. На Земле основной составляющей атмосферы является N2 и наблюдается большое количество воды на поверхности. Углекислота входит в основном в состав горных пород.   

Следует отметить, что количество СО2 и N2 на Земле и Венере одного порядка.   

Конечно, такое событие должно было сказаться на геологической истории Земли.   

Геологический аспект   

 Становление исторической геологии  началось, благодаря разработке  методов определения возраста  горных пород. Было выяснено, что  эта история насчитывает миллиарды  лет.   

 Разработка методов петрографии позволила реконструировать термобарические условия, необходимые для формирования тех или иных структурных образований в породах. Изучение останков живых организмов дала возможность судить о динамике континентов и об этапах становления жизни.   

 Геологами были выявлены  периоды диастрофизма или процессов  глобального излияния больших  объёмов лавы, которые нарастали  к современной эпохе. Косвенно, это может говорить об увеличении  объёма свободной воды на поверхности  Земли.   

 И.А. Резанов посвятил свою книгу эволюции земной коры. Он приводит обобщённую диаграмму, отражающую условия на земной поверхности за исторический период времени и обосновывает свои выводы по результатам анализа строения горных пород с учётом петрологических данных.   

Оказалось, что до отметки времени 4 109 лет на Земле существовала плотная горячая атмосфера. Затем последовал период достаточно быстрого охлаждения, и началось накопление воды, как в мантии, так и на поверхности. После того, как мантия насытилась водой, произошло быстрое увеличение объёма воды на поверхности Земли с образованием океанов. Такое поведение процесса может указывать на очень медленное таянье льда и перераспределение воды по поверхности планеты. Косвенно, наличие в далёком прошлом больших потоков воды можно связать с накоплением гигантских объёмов песка, наблюдаемых на всех континентах.   

 В.И. Шульдинер посвятил свою  книгу исследованию докембрийского  фундамента тихоокеанского пояса.  Он отмечает наличие большого  количества древних карбонатов  в изученном регионе. Это может свидетельствовать об интенсивном вымывании углекислоты из атмосферы Земли в прошлом с образованием карбонатов.   

 В книге В.П. Гаврилова  приводится анализ становления  жизни на Земле. Автор отмечает, что найденные останки трелобитов, имеющие возраст 500 миллионов лет, идентичны на всех континентах. Это может свидетельствовать о том, что в данный период времени все континенты были тесно связаны между собой, и только в дальнейшем они стали изолироваться друг от друга водными пространствами. Например, Атлантический Океан стал формироваться 150 миллионов лет назад. Это может быть связано с незаконченостью до сих пор процесса перераспределения воды. Она всё время стремится внутрь планеты, но, встречая горячие горизонты, превращается в пар высокого давления, который ищет выход наружу, поэтому возникает источник нестабильности, приводящий к землетрясениям, вулканизму и движению континентов.   

Физический аспект   

 Была сделана попытка, оценки  времени таянья гигантского количества  льда на поверхности Земли. Бралось дозированное количество водяного льда и определялось время таянья в лабораторных условиях. Затем, получены данные по результатам исследований эволюции айсбергов в океане. Однако, было выяснено, что в воде таянье идёт на порядок быстрее. Оказалось, что таянье действительно могло происходить в течение миллиардов лет. С учётом климатических условий высоких северных и южных широт, а также высокогорных районов можно заключить, что этот процесс продолжается до сих пор.   

 С другой стороны с помощью геофизических исследований установлено внутреннее строение Земли. Основными элементами являются: ядро предположительно из тугоплавких материалов, сравнительно тонкий расплавленный слой с температурой порядка 20000С, а далее располагаются астеносфера, мантия и земная кора.   

 Измерен общий поток тепла  из недр планеты. Он составляет  около 1020Дж в год. Определено, что за счёт приливных эффектов  со стороны Луны и Солнца, Земля  замедляет период вращения на  величину 2 10-5с в год. Видимо, энергия выделяющееся при торможении является причиной существования наблюдаемого расплавленного слоя. Величина выделяющейся энергии имеет порядок также 1020Дж в год. Эта энергия за счёт теплопроводности распространяется к поверхности Земли, а вода наоборот стремится просочиться в недра планеты наиболее интенсивно в местах глубоководных впадин, где гидростатическое давление достигает 1000 Атм. Превращаясь на горячих горизонтах в пар высокого давления, она создаёт условия для нестабильности, в результате чего периодически происходят землетрясения, извергаются вулканы и постоянно движутся континенты.   

Заключение   

 Таким образом показано, что  вода на Земле могла появиться  в следствие падения на неё  4 109 лет назад ледяного тела  с массой порядка 1022 Кг. В результате дальнейшей эволюции на Земле сформировалась гидросфера и появилась жизнь. Данный результат может поставить под сомнение вопрос о большой распространённости внеземных цивилизаций.

Значение воды для человека

Вода играет чрезвычайно важную роль в жизни человека, животного и растительного мира, и природы в целом. Дееспособность всех живых клеток связана с присутствием воды. Рассматривая значение воды для человека, мы находим, что его организм – это совокупность водных растворов, коллоидов, суспензий и других сложных по составу водных систем.

Вода доставляет в клетки организма питательные  вещества (витамины, минеральные соли) и уносит отходы жизнедеятельности (шлаки). Кроме того, вода участвует  в процессе терморегуляции (потоотделение) и в процессе дыхания (человек может дышать абсолютно сухим воздухом, но не долго) Для нормальной работы всех систем человеку необходимо как минимум 1,5 литра воды в день.

Таким образом, вода необходима для жизнедеятельности; количество ее, выделяемое жизненными процессами, должно вновь пополняться. Поэтому первостепенным вопросом нашего питания является постоянное возмещение воды путем введения в организм в свободном виде и как составную часть пищи. Ни одна из естественных вод не обладает составом Н2О. Благодаря успехам аналитической химии в природных водах, используемых в питьевом водоснабжении, обнаружено более 80 элементов периодической системы Д.И. Менделеева. В связи с этим воду следует рассматривать как сложную систему, включающую растворенные, коллоидные и взвешенные химические компоненты, биологические живые объекты, продукты их обмена и отмирания. Обладая свойствами универсального растворителя, вода постоянно несет большое количество самых различных ионов, состав и соотношение которых определяется условиями формирования воды источника, составом водовмещающих пород.

Естественные  воды делят на следующие группы:

Рассмотрим  подробнее особенности вод каждой из упомянутых групп.

Атмосферная вода непрерывно (даже в морозы) испаряется с открытых водных поверхностей: рек, озер, морей, с поверхности влажной  почвы и проч., и при известных  условиях вновь возвращается на землю в виде атмосферных осадков: дождя, снега, града и т.п. Примерно половина этой воды вновь поступает в атмосферу путем испарения, а из другой половины часть стекает по поверхности земли в ручьи, реки, озера, а другая более значительная, просачивается в почву, давая начало грунтовым водам.

Часть выпавшей из атмосферы воды течет по поверхности  земли, пока не достигнет больших  водных бассейнов: озер, морей. На этом пути воды, называемые поверхностными, обогащаются различными веществами, состав и количество которых зависит от геологического характера местности (тип почвы) и других разнообразных условий.

Важно отметить, что речная вода не только обогащается  растворенными веществами, но нередко  и теряет их. Например, часть углекислоты  улетучивается, вследствие этого выпадают кальций, магний и железо, содержавшиеся ранее в виде солей. Часто наблюдается так называемый эффект самоочищения рек, когда под влиянием солнечного света и кислорода воздуха происходит разложение органических веществ и гибель микроорганизмов.

В озерной воде, в виду большой поверхности испарения,общее  содержание растворенных веществ выше, чем в речной. Очень чистой водой  обладают горные озера.Значительная часть  атмосферной воды просачивается  в почву и дает начало грунтовым  водам. Пожалуй, именно грунтовые воды играют наиболее важную роль для человека, поскольку они выступают на земную поверхность естественно в виде ключей или искусственно добываются человеком с помощью колодцев и скважин. Состав грунтовых вод еще разнообразнее, чем речных и меняется в широких границах.

Как общее правило  можно принять, что грунтовые  воды, прошедшие мелкопористые, а  также легко изменяемые породы, богаты растворенными минеральными веществами и содержат мало органических веществ  и бактерий.

Близость колодцев друг к другу и приблизительно одинаковая их глубина далеко не всегда могут служить гарантией сходства состава их вод.

Состав естественных вод зависит от климата и времени  года. Большое влияние на состав природных вод оказывает техногенный  фактор – поступление в водные объекты промышленных и бытовых сточных вод, сток с сельскохозяйственных полей.

Вода в природе и жизни человека

категория:

• вода
• здоровье
• планета
• человек
• экология

Вода - самый удивительный минерал на Земле, удивительный потому, что она создает  условия для создания и роста  разнообразных форм жизни. Окажись  вы в пустыне под ее безжалостно палящим солнцем, вы будите рады променять пусть не все, но многие ценности на воду, на хотя бы один глоток данного живительного и бесценного «жидкого золота». Научно известно, что человек может прожить без воды не более 3 дней, а представьте, на сколько этот срок уменьшается, в том случае если человек находится в пустыне без воды.

Что современный  человек знает об этом природном  материале в наши дни? Удалось  ли нам претворить все её тайны?

С уверенностью сказать о том, что да, мы познали  ее смысл сложно. О воде написано очень много статей, воде посвящены стихи и пословицы, она воплощение жизни в литературных произведениях. И еще больше будет написано в ближайшее время. Уже несколько лет мы желаем изучить значение пресной воды в этой жизни. В настоящее время к ранее известным физико-химическим свойствам воды добавились свежие свойства, которые не вписываются в старые сроки.

Процесс изучения характеристик и познания сути и роли воды длился на протяжении многих веков. До XIX века люди не думали, что вода - химическое соединение. Сведения о том, что вода есть химическое соединение стали известны лишь в XIX веке. На ранних этапах ее изучения, воду относили к химическим элементам. Всем было известно, что формула воды - Н2О.

В 1932 году мир потрясла новость: кроме привычной воды, в природе имеется еще и тяжелая вода. В то время до XIX века воду воспринимали как химический элемент, затем как соединение, то в теперешнее время науке известно 135 изотопных видов воды. Состав тяжелой воды разнится от состава обыкновенной воды, даже освобожденной от всех примесей, он сложнее, нежели у обыкновенный. Казалось бы, молекула, состоящая из трех атомов, а являет собой такое сложное соединение.

Воду  можно вообразить как химический раствор уникального состава. Вода - универсальный растворитель химических элементов - это главная роль воды в жизни живых существ. Вода способна взаимодействовать с телами различного состояния: и с жидкостями, и с твердыми телами, и даже с газами.

Вода - удивительное химическое соединение, изучаемое не только химиками, но и физиками. Вода, будь она из-под крана или же как результат химической реакции, имеет один состав, но различное воздействие на живой организм. Не смотря на почти идентичный состав, любая вода формируется в собственных обстоятельствах. Вода - не только наиболее известная, но при этом и наиболее важная жидкость в окружающей среде, она - жизнь всего живого.

Энергия воды в последнее время успешно  применяется в обрядах исцеления  человека от заболеваний. Исходя из многих высказываний, имеющих отношение к воде: «много воды утекло», «воды не замутит», можно предположить, что раньше люди знали о воде больше, чем мы и использовали ее силу на благо себе.

Хоть  мы и представляем себе достоверную  ценность воды в сегодняшнем мире для нас, но не рассчитываем, что наши представления не полны. На всей суше ни растения, ни животные, ни, тем не менее, человек, не имеют возможность порвать все связи с океанами, морями и реками, поскольку они не способны выжить без воды, без питьевой воды. Что было бы с нами? В таком случае жизнь на нашей планете не имела способность бы даже появиться. Исключительно воде планета обязана появлением и развитием жизни, в таком случае, не будь ее, не было бы и нас. В подобном случае ни один живой бы организм не выжил бы, а жизнь бы не появилась. Не будь воды, не знали бы мы ее строения, ее свойств, ее значимости, ее характеристик, не знали бы мы что такое жизнь.

Требуется беречь ее, и учить этому последующие  поколения. И в таком случае наша голубая от воды планета Земля  будет в серьезных руках.

Происхождение воды

Вода является подписание нашей  планеты. Мы голубой планеты. Планете  жизни.  
 
Но откуда поступают из воды? Последние открытия в области астрофизики указывают на воду не естественных земных товар, но импортируемые из краев нашей Солнечной системы.  
 
Жизнь на Земле эволюционировали от воды, брак кислорода и водорода, сформировать наиболее признанным химическим кодом, H2O. 70% земной поверхности покрыта водой. 80% фруктов и овощей из воды. Наши органы 50 - 70% воды, и мы потеряем три ведра нагрузок каждую неделю или около 2,5 литра в среднем на побег наше тело каждый день. 65% удаляется в мочой и калом, после чего 20% secreted через кожу и 15% за счет наших легких.  
 
Использовать средние показатели для иллюстрации тело гидратации может быть статистически вводит в заблуждение как факторы, как возраст, пол, размер тела, энергетические потребности, географического положения и климатических все это способствует сложный комплекс жидкости возможности. Так, например, взрослых, живущих в условиях тропиков, возможно, потребуется более 10 литров каждый день, а кто-то, живущих в холодном климате зимой могут потреблять меньше половины литра. Вопрос независимо от того, где мы живем, которые мы, или как мы потребляют воду, она является важной частью жизни.  
 
В то время как жизнь развивалась и поддерживался на Землю данные свидетельствуют о том, не начать здесь. В этом заключается рассказ о воде и из воды возникает жизнь. Вода и жизнь происхождения гораздо более загадочной и увлекательный, чем мы думали.  
 
Карл Саган поэтично пишет "мы сделаны из звезд прочее" ссылаясь на Земле происходит реформирование, возможно, второй или даже третий раз из-за левой детрит от взрыва звезд. Сегодняшние Земли составляет около 4,6 млрд. лет назад, только треть возраст нашей Вселенной. Земля до сих пор жизни еще 7,5 миллиарда лет, прежде чем наше Солнце умирает в катаклизмов смерти.  
 
Планетарной картину, которая складывается в том, что Земля была создана с очень небольшим количеством воды или воды нет вообще. Гидратации Земли из комет и астероидов, некоторые hydrous. Эти источники пояса Кейпера в прошлом Нептун и Oort облако на краях нашей Солнечной системы. Комет являются одним из наиболее примитивных членов нашей Вселенной и в связи с их удаленностью и небольшие размеры не претерпели много химических изменений, они заморожены полезные ископаемые в прошлом долго эпохи. В то время как астероиды являются более многочисленными (70% посещений к кометам 30%) они содержат мало воды, в основном рок и металл.  
 
Вода, как полагают, были доставлены первые здесь свыше 4 млрд. лет назад, связанных с интенсивной бомбардировки внутренней солнечной системы. Одна такая атака известна как лунный катаклизм, период, когда нападение небесная луна стала наиболее сильно pock-маркировку. Земли, полученные 13 - 500 раз больше "хитов" и имеющие большую критическую массу также удалось провести много воды (льда); тогда луна потеряла большую часть своих замороженная вода в пустоту космоса. Изысканных спекуляции заключается в том, что некоторые из этих комет, возможно, инкубировали в Jovian югу от туманности в пространстве вокруг газовых планет Нептуна, Сатурна и Юпитера. Из существуют некоторые их химического состава изменены стать обогащенный шесть благородных газов (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон) и образуют различные типы воды, что делает жизнь на Земле, возможно, как, например, тяжелой воды и регулярной легкой воде мы живем с.  
 
С помощью спектроскопии физики обнаружили, что наша планет и комет каждой наблюдаемой имеют свои отличительные воды подписей. В глубинах пространства немного воды образуется, когда изотопов водорода, дейтерия известной как связь с кислородом ионов. Они образуют то, что мы знаем, как тяжелые воды. Хотя это лишь 10% тяжелее она выглядит и чувствует вкусы, как вода, но имеет разные свойства таких выше точки кипения (101.4C) и температура замерзания (3.8C). Земли имеет имеет собственную г / ч коэффициент подпись, которая является 1:6600. Оценка соотношения дейтерия и водорода является одним из способов понять, формирование и развитие комет, а также соблюдать их остаточные воздействия на солнечной системы.  
 
Лед внутри кометы ловушки благородных газов, а также коктейль из других химических веществ, таких как силикаты, угля и межпланетной пыли. Одним из самых интригующих молекул связаны во кометы являются аминокислоты. Эти строительные блоки для биогенетических деятельности. Гонки на нашей планете на 120000 километров в час эти снаряды химического подарки представляют собой рождение и океаны нашей собственной генеза. В течение первого миллиарда лет, большая часть воды пришли и первые признаки жизни, как полагают, были начаты репликации.  
 
Больше, чем чудо высева биологической жизни на Земле, вода кажется идеально подходят для привода других неорганических жизненных сил, участвуя в различных циклов обновления на поверхности планеты.  
 
Как только на Земле получает воду, чтобы продемонстрировать некоторые из его уникальных свойств. Она является одним из мировых великих растворителей. Растворения минералов и руд, с тем, что в морской воде даже имеет возможность распустить золото, но это так, что разбавленные метрическую тонну морской воды будет лишь принести $ 0.0000005 золотом. Более интригующей является почти идеальным пригодности для жизни на Земле. Тяжести на уровне моря позволяет воде быть "жидкой воды" в то время как в крайности от полярной шапки он становится "замороженная вода". Опять вода уникальные свойства позволяют ему расширить и тем самым плавать, в то время как большинство замороженных жидкостей coalesce плотности нанесения им зловоние. Если бы замороженная вода потенциалом для поглощения она никогда не тает, как слоях воды выше, уплотнение его судьбу. Вода является также упругой. Добавить соль воды и снизить ее температура замерзания и кипения. Добавить атмосферного давления и вам поднять свой кипения это на глубочайшее море жерла, она бурлит на 650C, а на вершине горы Эверест он кипит около 70C.  
 
Следующий раз, когда вы за стаканом минеральной воды может отражать то, что вода и сама жизнь, так древние иммигрантов на Землю. В своем последнем цикле вода потратил сотни, возможно тысячи лет, постепенно фильтрации через поверхность породы сбора химических солей добавляя вкуса и фортификации. Sating вашей жажды должна быть последним событием этой воды приняло в свои четыре миллиарда лет истории Земли. С ее таинственный иностранец происхождения по краю нашей Солнечной системы эту воду добился Земли fecund ее домой.