Что определяет уникальные физические и химические свойства
Что определяет уникальные физические и химические свойства
Подробное решение параграф § 7 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов A.M. Углубленный уровень 2019
Вопрос 1. Какие вещества называют неорганическими?
Неорганические вещества — простые вещества и соединения, не являющиеся органическими, т. е. не содержащие углерода, а также некоторые углеродосодержащие соединения (карбиды, цианиды, карбонаты, оксиды углерода и некоторые другие вещества, которые традиционно относят к неорганическим).
Вопрос 2. Какие известные вам организмы содержат много воды?
Алоэ, кактусы, водоросли, медуза, в плодах огурцов и др.
Вопрос 3. Какие неорганические вещества мы употребляем в пищу? Почему?
Воду, минеральные вещества (кальций, магний, йод, фосфор, медь и др.). Они способствуют проникновению веществ в клетки организма, протекание ферментативных и пластических процессов, участвуют в формировании и построении тканей, поддерживают осмотическое давление крови, активируют проведение возбуждения и импульсов, способствуют свертыванию крови и т. д.
Вопрос 4. Какие неорганические вещества содержатся в живых организмах?
Вода, соли минеральных кислот и соответствующие катионы и анионы.
Вопрос 5. Что определяет уникальные физические и химические свойства воды, столь важные для существования живой материи?
Уникальные физические и химические свойства воды определяются особенностями структуры её молекулы, которые возникают в результате специфического расположения электронов в атомах кислорода и водорода.
Вопрос 6. Какие химические связи называют водородными?
Водородные связи — это такие связи, которые возникают между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и отрицательно заряженным атомом другой молекулы.
Вопрос 7. Какие физико — химические свойства воды наиболее важны для обеспечения жизнедеятельности клеток и многоклеточных организмов в разных условиях?
Высокая теплоёмкость (способность поглощать тепло при незначительном изменении собственной температуры) воды предохраняет клетку от резких температурных колебаний, а высокая теплопроводность обеспечивает возможность равномерного распределения теплоты между отдельными частями организма. Высокая теплота испарения используется живыми организмами для предохранения от перегрева: испарение жидкости растениями и животными охлаждает организм и является защитной реакцией на повышение температуры. Вода практически несжимаема, благодаря чему клетки поддерживают свою форму и обладают упругостью. Очень важно, что лёд легче воды, так как вода имеет максимальную плотность при +4°С, поэтому пресные водоёмы не промерзают до дна.
Для живых организмов весьма важно ещё и то, что молекулы воды являются диполями. Дипольный характер молекулы воды определяет её способность ориентироваться в электрическом поле. Именно это свойство воды определяет её уникальность как растворителя.
Вопрос 8. В каких растворителях могут растворяться гидрофобные вещества, а в каких — гидрофильные? Какие растворители вам известны?
Гидрофильные вещества легко разрушается в воде, гидрофобные — в бензине или в бензоле.
Вопрос 9. Используя интернет — ресурсы и другие источники информации, найдите сведения о значении для организма следующих элементов: В, Р, S, Са, Мn, Fe, Со, Zn, Сu. Ответ оформите в виде таблицы.
Вопрос 10. Прочитайте статью «Сахар против льда» и на основе анализа полученной информации предложите свои способы борьбы с гололёдом на дорогах.
При повышении безопасности дорожного движения в снежное время года, мы не должны забывать об экологической обстановке.
Сахар — это интересно, экологично, но скорее всего дорого.
Учитывая все недостатки при использовании соли и солевых растворов, связанных с их негативным воздействием на окружающую среду, наиболее целесообразным является способ предупреждения образования гололеда за счет создания покрытий автомобильных дорог, обладающих противо — гололедными свойствами, что делает возможным механическое удаление снежно — ледяных отложений снегоуборочной техникой и исключения отрицательного воздействия химических реагентов на окружающую среду.
1. К одному из способов образования антигололедных покрытий, разработанному в Словакии, относится «Соленый бетон». Антигололедная добавка с рабочим названием «Соленый бетон» представляет собой обработанные кристаллы против гололедного вещества (NaCl), введенные в минеральную часть асфальтобетона. Минеральная оболочка соли (NaCl) формируется из цемента, мелкозернистого известнякового порошка и дробленого песка. Введение добавки в количестве около 10 % по массе минерального материала является достаточным для достижения желаемого эффекта. При температуре около — 4°С небольшое количество соли (приблизительно 1 %) расплавляет тонкие слои снега. При температуре более низкой (ниже — 4°С) плотность льда нарушается; лед ломается и удаляется с поверхности дороги под действием колес транспортных средств. Если температура особенно низкая ( — 10°С), эффект «Соленого бетона» снижается, но сохраняется возможность достаточно простой очистки поверхности дороги с использованием дорожной щетки и отвала.
2. В Уральском государственном лесотехническом университете (УГЛТУ) для повышения противогололедных свойств асфальтобетона разработан кремнийорганический модификатор МПА — 130, не содержащий хлоридов. Устройство верхнего антигололедного слоя дорожного покрытия на основе гидрофобизирующего модификатора, не содержащего хлоридов, на автомобильных дорогах позволит вести активную борьбу с гололедом, благодаря чему повысится коэффициент сцепления колес автомобилей с дорожным покрытием и будет обеспечена нормальная работа транспорта. Кроме того, применение таких покрытий позволит улучшить экологическую обстановку придорожной полосы за счет отказа от применения хлоридов.
Вопрос 11. Уникальные свойства воды определяются в том числе существованием между её молекулами водородных связей. Возможно ли существование таких связей между молекулами других веществ?
Механизм возникновения водородной связи — частично электростатический и частично донорно — акцепторный.
Характерной чертой водородной связи является расстояние между атомом водорода и другим атомом, её образующим. Оно должно быть меньше, чем сумма радиусов этих атомов.
Межмолекулярная водородная связь образуется между молекулами веществ, в состав которых входят водород и сильно электроотрицательный элемент — фтор, кислород, азот, хлор, сера. Сильно смещенная общая электронная пара от водорода к атому отрицательно заряженного элемента, при этом положительный заряд водорода сконцентрирован в малом объеме, приводит взаимодействие протона с неподеленной электронной парой другого атома или иона, обобществляя её.
Водородную связь обозначают точками, указывая, что она намного слабее ковалентной связи (примерно в 15 — 20 раз).
Межмолекулярная водородная связь: две молекулы воды и две молекулы уксусной кислоты с образованием циклической структуры
Вопрос 12. Что произойдёт с клеткой, если концентрации ионов К+, Na+ и Са2+ выровняются и будут одинаковыми как вне, так и внутри её?
От концентрации солей внутри и снаружи клетки зависят буферные свойства цитоплазмы клетки. Буферностью называют способность клетки сохранять определенную концентрацию водородных ионов (рН). В клетке поддерживается слабощелочная реакция (рН 7,2). Пока клетка жива, эти различия в концентрации К+ и Na+ между клеткой и межклеточной средой стойко удерживаются. Если концентрации ионов К+, Na+ и Са2+ выровняются и будут одинаковыми как вне, так и внутри её, клетка просто умрет.
Вопрос 13. Используя доступные информационные источники, уточните, какие условия проведения эксперимента в естественных науках (давление, температура и др.) считаются нормальными. Обсудите с учителем и одноклассниками, почему при нормальных условиях вода (Н20) — это жидкость, а сероводород (H2S) — газ.
Нормальные условия — стандартные физические условия, с которыми обычно соотносят свойства веществ (при нормальных условиях, при н. у., англ. Standard temperature and pressure, STP). Нормальные условия определены IUPAC (Международным союзом чистой и прикладной химии) следующим образом:
Атмосферное давление 101325 Па = 760 мм рт. ст.
Температура воздуха 273,15 K = 0° C.
При нормальных условиях объём 1 моля идеального газа составляет 22,413 996(39) дм³ (молярный объём идеального газа), а количество молекул в 1 см³ составляет 2,686 7774(47)×1019 (постоянная Лошмидта).
Также в справочниках в качестве стандартных условий может указываться температура 298 K, либо +25 °С (298,15 К). Однако такая температура не установлена IUPAC в качестве стандартной, поэтому при использовании справочных данных всякий раз необходимо уточнять, при каких значениях приводятся величины.
Например, Национальный институт стандартов и технологий США (англ. National Institute of Standards and Technology, NIST) использует температуру +20 °C (293,15 K) и давление 101 325 Па (1 атм).
Вода (Н20) — это жидкость, а сероводород (H2S) — газ. Электроотрицательность кислорода выше, чем серы, электронная плотность в молекуле воды более смещена от водорода к кислороду, чем от водорода к сере, в молекуле сероводорода. Молекулы воды образуют между собой прочные водородные связи. В сероводороде водородные связи очень слабые. Поэтому вода при комнатной температуре жидкость, а сероводород — газ.
Или такой ответ, сформулированный иначе: кислород более электроотрицательный элемент, чем сера. Поэтому между молекулами воды возникают более прочные водородные связи, чем между молекулами сероводорода, разрыв этих связей, необходимый для перехода воды в газообразное состояние, требует значительной затраты энергии, что и приводит к аномальному повышению температуры кипения воды.
Уникальность воды планеты
Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы с ней сравниться по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Не только земная поверхность, но и глубокие — в масштабе биосферы — части планеты определяются, в самых существенных своих проявлениях, ее существованием и ее свойствами».
Академик В. И. Вернадский
Вряд ли кто-нибудь станет оспаривать это утверждение. Покрывая две трети поверхности Земли, вода влияет практически на все процессы, которые происходят на нашей планете. Тяжело найти такое природное тело, которое бы не содержало в себе воды. Влагу содержат даже камни и огненная магма. Растительный мир состоит из воды на 70–95%. Без воды жизнь просто не существует.
Вода — самое УНИКАЛЬНОЕ вещество на Земле. Необыкновенность воды заключается, главным образом, — в наличии многих аномальных, только ей присущих свойств. Почти все физико-химические свойства воды — исключение в природе, и только благодаря этим аномалиям воды возможна жизнь на нашей планете.
Можно сказать, что все живое состоит из воды и органических веществ. В среднем, в организмах растений и животных содержится более 50% воды, в организме человека вода составляет около 65% (в теле новорожденного до 75%).
На какую часть Земля состоит из воды?
На самом деле, её очень мало. И хотя водные океаны покрывают около 70 процентов земной поверхности, они кажутся мелкими по сравнению с радиусом Земли.
Если бы вся вода, находящаяся на или около поверхности Земли, собралась бы в один большой шарик, радиус этого шарика был бы всего лишь 700 километров. Это меньше, чем радиус Луны.
Из всей воды на Земле, 97,5% содержится в океанах, и только 2.5% заперты в ледниках или находятся в источниках пресной воды. Почти 69% пресной воды на Земле — это лёд.
Но сколько процентов от массы Земли составляет вода? Ученые подсчитали, что общая масса океанов на Земле — 1.4 х 10 18 (или 1 400 000 000 000 000 000) тонн, что в 4400 раз меньше, чем масса самой планеты. Другими словами, в то время как океаны покрывают 71% поверхности Земли, они составляют лишь 0.02% от общей массы нашей планеты.
Откуда и как появилась вода и сколько ее на Земле?
По теории, 3,9 млрд. лет назад, множество комет и астероидов, содержащих воду, бомбардировали поверхность планеты, это объясняет происхождение морей и океанов, уже после формирования планеты.
Однако, многие исследования показывают, что в структуре природной воды, особенно в морях и океанах, содержится большое количество дейтерия, элемента, имеющего название «тяжелый водород». Поэтому дейтерий возникает в результате реакции с водородом, в результате этого, маленький процент атомов получает дополнительный электрон, становясь фактически дейтерием. По предположениям ученых, это явление указывает на земное происхождение воды. По моему предположению, планета по инерции движения «забрала» всю воду с Марса, когда её переставили на эту орбиту.
Сколько воды на планете?
Посмотрите на глобус. Сразу бросится в глаза огромная площадь голубовато-синего цвета. Только 29% от общей площади Земли, занимает суша (материки и острова), остальной процент, составляют моря, океаны, озера и реки. Общее количество воды на планете огромно. Если собрать всю земную воду в каплю, то диаметр капли составит около полторы тысячи километров.
А самый глубокий океан на планете – Тихий, его максимальная глубина составляет 11,8 километра. Глубина океанов, в среднем, составляет примерно 3800 метров. Если бы вода была размещена по поверхности суши равномерно, то весь земной шар был бы под водой, и толщина воды составила бы 2710 метров.
Одну пятидесятую поверхности суши занимают пресные и соленые озера. Во всех озерах воды в пять раз меньше чем, в океанах и морях. А по количеству озер на первом месте Россия, в нашей стране тысячи озер. Среди них, самое большое – Каспийское, площадь которого чуть больше 420 тысяч км2.
Есть страны с огромным количеством пресных озер – Финляндия, Норвегия. Более половины всей территории Норвегии составляют озера.
Самым главным поставщиком пресной воды на планете являются атмосферные осадки, непосредственно наполняющие озера, реки и ручьи. Особой чистотой отличаются горные озера, они подпитываются водой, которая образуется при таянии льдов и снегов. Воды в реках нашей планеты примерно раза в три больше чем в озерах. По протяженности рек Россия имеет первое место в мире.
Обилие воды на Земле привело к обилию жизни на ней. Вода отличается от других жидкостей универсальной растворяющей способностью и физическими аномалиями несвойственными никаким другим материалам. АНОМАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ
Многие физические и химические свойства воды удивляют и выпадают из общих правил и закономерностей и являются аномальными, так например:
•В соответствии с закономерностями, установленными по принципу подобия, в рамках таких наук как химия и физика, мы могли бы ожидать, что:
• вода будет закипать при минус 70°С, а замерзать при минус 90°С;
• вода будет не капать с кончика крана, а литься тонкой струйкой;
• лед будет тонуть, а не плавать на поверхности;
• в стакане воды не растворилось бы более нескольких крупинок сахара.
• Поверхность воды обладает отрицательным электрическим потенциалом;
• При нагревании от 0°C до 4°C (точнее 3,98°C) вода сжимается;
• Вызывает удивление высокая теплоёмкость жидкой воды;
• …
Вода имеет много и других аномалий, исследование которых вероятно принесет, в ближайшем будущем, новые неожиданные открытия.
Роль воды в жизни планеты определяющая, потому что все изменения климата, все условия для существования жизни создаются водной средой и кругооборот, который мы наблюдаем, направлен именно на существование и развитие живых существ. Нагретая солнцем у экватора, вода гигантскими потоками морских течений переносит тепло в полярные области, так она регулирует температуру по всей планете. Солнце всего за одну минуту испаряет с поверхности океана около миллиарда тонн воды. Каждую минуту этот пар, вбирая колоссальное количество солнечной энергии, отдает ее атмосфере Земли. За счет этой энергии дуют ветры, идут дожди, возникают бури, рождаются штормы и ураганы.
Вода считается священной основой жизни, с ней связаны важнейшие ритуалы практически всех мировых религий.
Вода — самое ТАИНСТВЕННОЕ вещество на Земле!
Вода является распространенным, простым, но в то же время самым сложным и таинственным веществом на Земле. Воде посвящено огромное количество научных работ, но до сих пор она остается недостаточно изученной. До середины ХVIII века вода считалась неделимым веществом.
И только в 1783 году французский химик Антуан Лавуазье пришел к выводу, что она имеет сложное строение – в ее состав входят водород и кислород. После этого свыше ста лет все считали, что вода это соединение, описываемое единственно возможной формулой H2O.
Что делает воду своеобразной субстанцией, способной существовать во всех трех состояниях: твердом, жидком и газообразном? Фактически до конца ХХ века предполагалось, что это зависит от химической формулы воды, а именно от расположения обоих атомов водорода, которые соединяясь с атомом кислорода, образуют угол в 104,7°.
Благодаря ассиметричному распределению водорода, молекула воды действует как крошечный магнит, положительно заряженный со стороны водорода, и отрицательно со стороны кислорода (дипольный характер).
Но только на рубеже 21 века главная тайна воды была разгадана. Оказалось, что вода состоит из супер-молекул, так называемых кластеров или ячеек, то есть, обладает особой молекулярной шестигранной структурой. Структура макромолекул и является ключом в поведении воды. Именно здесь происходит накопление энергии и информации.
Молекулы воды объединяются в кластеры — ячейки памяти, в которые вода записывает все, что воспринимает. В одной молекуле насчитывается до 440 тысяч информационных панелей, которые образуют своего рода аналог компьютерной памяти. Таким образом вода является носителем энергии и информации.
Эта структура меняется, если на воду воздействовать различными способами – химическим, электромагнитным, механическим, и… информационным. Под этими воздействиями ее молекулы способны перестраиваться, и таким образом, запоминать любую информацию.
Феномен структурной памяти позволяет воде впитывать в себя, хранить и обмениваться с окружающей средой данными, которые несет свет, мысль, музыка, молитвы или простое слово. Подобно тому, как каждая живая клетка хранит в себе сведения обо всем организме, каждая ячейка воды способна хранить в себе информацию о всей нашей планетарной системе.
В Федеральном научном клинико-экспериментальном центре традиционных методов диагностики и лечения Минздрава России совместно с биофаком МГУ провели более 500 опытов с разными людьми, и в зависимости от их внутренних установок вода изменяла свои свойства в ту или иную сторону. При этом менялась и электропроводность воды настолько, что простейшие, помещенные в нее, либо погибали, либо наоборот, становились активней.
Такие ощущения, как резкая усталость, беспричинная агрессия, дурное настроение и даже многие болезни могут стать последствиями негативного энергоинформационного воздействия. Более того, через общее энергоинформационное поле вода сохраняет связь с человеком, воздействовавшим на нее, на каком бы расстоянии он не находился. И если с ним что-нибудь случается, то и в структуре этой воды тоже происходят изменения.
Но поражает другой факт – если воздействовать на воду, которая запомнила влияние конкретного человека, то и в его поведении и здоровье тоже будут происходить изменения. Этим объясняются некоторые тайны черной магии, когда производились манипуляции с жидкостями человеческого организма – лимфой, кровью, слюной.
К сожалению, мы слишком часто небрежно относимся к тому, что природа дает нам даром. Общее загрязнение энергоинформационной среды так же способно менять ее структуру и влиять на нашу жизнь. Общеизвестны случаи, когда киты и дельфины выбрасывались на берег, хотя состав воды никак не менялся по отношению к тому, который был ранее. Все дело заключается в том, что если под влиянием каких-то внешних факторов меняется структура воды – не состав, не химические добавки, а именно структура воды, то это оказывает резкое влияние на живые организмы.
Влияние на структуру воды при помощи матрицы биополя фиксируется и достаточно четко. Как только меняется мысленная установка, изменяется и состояние воды. Оно может оказаться более полезным или менее полезным для организма в зависимости от того, какую мысленную установку Вы сделали.
Нетрудно представить, как загрязняют общую энергоинформационную среду постоянные сцены насилия, криминальные действия и военные конфликты. И вода все это запоминает. Даже если это сделано «понарошку», как это делается в кино, все равно это порождает те мысли, которые запоминаются водной информационной средой. Это значит, что они, существуя, потом будут оказывать воздействия на нашу жизнь, на нашу духовность. Вот это информационное загрязнение, пожалуй, пострашнее, чем любое другое.
Есть мнение среди ученых, что многие штормы, ураганы, наводнения – это реакция воды на общее загрязнение энергоинформационной среды. Так вода возвращает нам вложенную в нее информацию.
Но способна ли вода сама очищать свою память, обремененную человеческими мыслями и поступками? Память воды стирается, если воду сначала испарить, а потом сконденсировать или если ее заморозить, а потом растопить.Из древности нам известно, что на планете было великое оледенение. Что это, как не способ самой планеты освободиться от ненужной информации?
Выпадая дождем, или спускаясь вниз при таянии ледников, вода освобождает себя от информационной грязи, давая человечеству все новый и новый шанс осознать свою роль на Земле. Будет ли вода столь благосклонна бесконечно? Ответ на этот вопрос лежит в сфере духовного развития человека.
Духовный мир проявляет себя в материальном мире вполне конкретно. Он неразрывно связан с ним, постоянно влияет на него, и это уже не абстракция. Вода помогает нам это ясно увидеть. Чистотой собственных мыслей человек способен поправить собственное здоровье и очистить окружающую среду. Так мудрость древних находит в сегодняшнем мире свое научное подтверждение. «Спасись сам, и вокруг тебя спасутся многие».
Известно, что святая вода не портится и обладает целебным свойствами. По старинным рецептам самые трудные болезни лечатся святой трехзвонной водой. Это вода, взятая из трех церквей, расположенных так, чтобы звон одной не был слышен от другой. Ее набирают при полном молчании, а потом сливают вместе. Человек, несущий такую воду не должен ни с кем из встречных разговаривать, иначе целебная сила может уйти.
Это дает возможность подобраться и к разгадке феномена «святой воды». Действительно, почему бы воде не менять свои свойства под воздействием такого внешнего фактора, как молитва, особенно если это сильно энергетически заряженная молитва, произнесенная вслух или про себя искренне верующим человеком?
В Алтайском политехническом институте, в лаборатории профессора Павла Госькова были проведены физические и биологические анализы «святой воды». После чего эта вода добавлялась в обыкновенную водопроводную в весьма «разбавленном» соотношении — 10 миллилитров «святой» на 60 литров той, что «из-под крана». Новый анализ показал удивительные вещи: через какое-то время обычная вода по своей структуре и биологическим свойствам превращалась в «святую».
Менялась электропроводность, кроме того, она приобретала новые биологически активные и антимикробные свойства, аналогичные воздействию ионов серебра. Нам известно, что воду освящают при помощи молитв и серебряного креста. Молитвы – воздействие на воду частотой примерно 8 герц. Серебро само по себе несёт очищающую функцию.
Интересен и тот факт, изложенный в Библии, что грязная вода в реке очистилась посредством того, что в неё опустили срубленное дерево. Современное название этого дерева неизвестно. Но в народном быту в России ветки рябины существенно очищали воду от вредных микробов.
Аналогичные эксперименты с использованием фильтровальной бумаги, выявившие различное поведение раствора соли серебра во время полнолуния и новолуния, описаны в книге «Das Silber und der Mond» («Серебро и Луна»), изданной в том же 1929 г. Биологическим Институтом Goetheanum (Штутгарт, Германия).
Наблюдения за природой убеждают в том, что ее восстановительные возможности неисчерпаемы. Одним из самых простых и возможных способов является улучшение и изменение качеств воды, необходимой всей живой природе, используя современные открытия в области энергоинформационных взаимодействий и торсионных технологий. Самым простым и дешевым способом является использование структурированной различными способами воды в целях подачи дополнительной биоэнергии в организм и оздоровления. Целительная сила любви, как выясняется, не только метафора — любовь действительно очищает воду, изменяя ее структуру в лучшую сторону.
Вода — СВЕРХЗНАЧИМОЕ вещество для нашей планеты.
Важнейшим свойством воды является ее необычайно высокая чувствительность к различным физико-химическим и энергоинформационным воздействиям за счет наличия низкоэнергетических водородных связей, способных перестроиться под действием разнообразных внешних воздействий, не требующих больших затрат энергии. Таким образом, можно утверждать, что воздействие на воду непосредственно связано с влиянием на живые системы, в частности, на человеческий организм.
Питьевая вода из под крана сильна загрязнена пестицидами, гербицидами, нитратами, нитритами, тяжелыми металлами, полициклическими ароматическими углеводородами, причем на содержание этих веществ установлены предельно допустимые значения, которые не должны превышаться. Используемые для биологической и химической очистки вещества должны по возможности удаляться из воды водоснабжающим предприятием.
Очищенной водой может считаться вода с высоким уровнем структурно-динамических параметров (по типу «талой воды»).
В связи с этим, возникает необходимость пересмотра существующих санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к питьевой воде, и перехода на новую систему контроля ее качества, связанную не только с химическими, но и со спектроскопическими показателями в широком диапазоне частот.