За очень немногими исключениями (кость и эмаль зуба), вода является преобладающим компонентом клетки. Она служит естественным растворителем для минеральных ионов и других веществ, а также дисперсионной средой, играющей важнейшую роль в коллоидной системе протоплазмы. Опыты с микроинъекцией показали, что вода легко смешивается с протоплазмой. Кроме того, она необходима для метаболизма клетки, так как физиологические процессы происходят исключительно в водной среде. Молекулы воды участвуют во многих ферментативных реакциях клетки и могут образовываться в результате процессов обмена веществ (Образование воды этим путем недостаточно для нужд клетки, и поэтому ее запасы должны пополняться внеклеточными жидкостями.). Наконец, вода служит источником ионов водорода при фотосинтезе.
Вода в клетке находится в двух формах: свободной и связанной. Свободная вода составляет 95% всей воды клетки и используется главным образом как растворитель и как дисперсионная среда коллоидной системы протоплазмы. Связанная вода, на долю которой приходится всего 4—5% всей воды клетки, непрочно соединена с белками водородными и другими связями. К ней относится так называемая иммобилизованная вода, входящая в состав фибриллярных структур макромолекул. Из-за асимметричного распределения зарядов молекула воды действует как диполь (Рис. 1) и поэтому может быть связана как с положительно, так и отрицательно заряженными группами белка. Так, каждая аминогруппа в белковой молекуле способна связать 2,6 молекулы воды.
Помимо всех этих функций, то есть выполнения роли растворителя, дисперсионной среды и участника метаболических реакций, вода используется также для выведения различных веществ из клетки. Кроме того, благодаря своей высокой теплоемкости она поглощает тепло и тем самым предотвращает резкие колебания температуры в клетке.
Содержание воды в организме зависит от его возраста и метаболической активности. Оно наиболее высоко в эмбрионе (90—95%) и с возрастом постепенно уменьшается. Содержание воды в различных тканях варьирует в зависимости от их метаболической активности. Например, в сером веществе мозга оно достигает 85%, а в белом веществе—78%. К тканям с низким содержанием воды относится кость (20%) и эмаль зуба (10%).
Время, необходимое для полного обновления количества воды, равного весу тела, колеблется в зависимости от окружающей среды, к которой адаптирован организм. Например, для амебы оно составляет семь дней, для человека — 4 недели, для верблюда — 3 месяца, для черепахи — 1 год, для кактуса, растения пустыни, — 29 лет. У верблюда большое количество воды образуется путем окисления жира, содержащегося в горбу.
Новински В., Робертис Э.де., Саэс Ф.
⇐ Перейти на главную страницу сайта ⇐
⇑ Вернуться в начало страницы ⇑
Библиотека Ordo Deus ⇒ ⇒
⇐ Цитоплазма
⇓ Каталог систематический ⇓
Коацервация и связанная вода ⇒
Внимание! Вы находитесь в библиотеке «Ordo Deus». Все книги в электронном варианте, содержащиеся в библиотеке «Ordo Deus», принадлежат их законным владельцам (авторам, переводчикам, издательствам). Все книги и статьи взяты из открытых источников и размещаются здесь только для чтения.
Библиотека «Ordo Deus» не преследует никакой коммерческой выгоды.
Все авторские права сохраняются за правообладателями. Если Вы являетесь автором данного документа и хотите дополнить его или изменить, уточнить реквизиты автора, опубликовать другие документы или возможно вы не желаете, чтобы какой-то из ваших материалов находился в библиотеке, пожалуйста, свяжитесь с нами по e-mail: info @ ordodeus. ru Формы для прямой связи с нами находятся в нижней части страниц: контакты и устав «Ordo Deus», для перехода на эти страницы воспользуйтесь кнопкой контакты вверху страницы или ссылкой в оглавлении сайта.
Вас категорически не устраивает перспектива безвозвратно исчезнуть из этого мира? Вы желаете прожить ещё одну жизнь? Начать всё заново? Исправить ошибки этой жизни? Осуществить несбывшиеся мечты? Перейдите по ссылке: «главная страница».
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Несвязанная молекула — вода
Несвязанная молекула воды всегда имеет высокое координационное число. Она может приобретать углеводородного соседа только в том случае, когда последний заменит соседнюю молекулу воды. Энергия при таком взаимодействии увеличивается относительно исходного состояния на величину Д 2, так как при этом сильное диполь-дипольное взаимодействие заменяется гораздо более слабыми индукционными и дисперсионными силами между молекулами воды и растворенного вещества. Поскольку вандер-ваальсовские взаимодействия молекул ослабляются обратно пропорционально расстоянию между ними в шестой степени, речь может идти о взаимодействии растворенного вещества с молекулами воды в первом слое. Немети и Шерага [45] предполагают, что молекула углеводорода окружена неполной клеткой молекул воды, но эта частичная клетка является частью кластера. В случае большой растворенной молекулы наиболее вероятно, что молекула окружена двумя или более клетками, которые являются частями разных водных кластеров. Размер клеток вокруг молекул растворенного вещества непостоянен, как и количество кластеров, которые касаются растворенной молекулы. Однако существует средний размер клетки. Молекулы воды, находящиеся вокруг вещества в первом слое, могут иметь три, две, одну и не иметь ни одной водородной связи внутри этого слоя. Эти же молекулы воды имеют водородные связи с другими молекулами в кластере. [1]
Под термином несвязанные молекулы воды подразумевается только, что такие молекулы не ассоциированы непосредственно со скоплениями молекул воды, которые безусловно образуются в жидкостях, состоящих из таких дипольных молекул с сильным межмолекулярным притяжением, как вода. [3]
Кластеры разделены слоем несвязанных молекул воды . Вычисления, основанные на подсчете числа неразорванных водородных связей, показывают, что, как правило, 46 % кластеров имеют льдоподобную структуру. Однако эти данные ставятся под сомнение в работе Хорнига [66], в которой при изучении спектроскопических данных не было найдено доказательства существования свободных молекул, не образовавших водо. [4]
При 20 С доля несвязанных молекул воды на 1 моль составляет 29, 48 %; остальные молекулы распределены между областями четырех типов, характеризующимися разными степенями связывания. Расчет показывает, что при этой температуре неразорванными остаются 46 2 % водородных связей. С повышением температуры средний размер кластера уменьшается и доля несвязанных молекул соответственно возрастает. [6]
Если бы неполярные молекулы взаимодействовали с плотной структурой, состоящей из несвязанных молекул воды , то энергия системы возрастала бы вследствие того, что более энергетически выгодные контакты вода — вода заменялись бы менее выгодными растворенное вещество — вода. Увеличение энтропии достигается тем, что молекулы углеводорода выталкиваются из воды. Поэтому чем больше вещество способствует развитию структур в воде, тем оно менее растворимо. [7]
Очень точные рентгеновские исследования были проведены Нартеном, Данфордом и Леви [38]; они показали, что несвязанные молекулы воды не находятся в центрах структурных пустот и, следовательно, имеют не шесть, а только три ближайших соседа. Среднее координационное число равно 4 4 — 4 5 и почти не меняется в температурном интервале 4 — 200 С. По данным Гурикова [39], молекулы также не находятся в центрах пустот. Следовательно, между этими двумя типами молекул воды нет существенной разницы, и они легко могут обмениваться местами. Большой скоростью обмена местами молекул, находящихся в пустотах, и молекул каркаса можно объяснить большую подвижность молекул воды, несмотря на то что, согласно представлениям Гурикова, степень заполнения пустот ( 0 50 при 0 С и 0 67 при 30 С) больше, чем вычисленная на основе других теорий. [8]
Помимо водородных связей, за счет которых образуется псевдоледяная структура кластеров молекул воды, следует помнить о диполь-дипольных и лондоновских взаимодействиях между несвязанными молекулами воды , заполняющими пространство мз-жду кластерами. Предложенная Немети и Шерагой схема, отражающая взаимное расположение молекул воды в рамках рассматриваемой модели, показана на рис. 2.15. На основании ряда результатов, полученных физическими методами, в настоящее время считают, что мерцающие кластеры имеют среднее время жизни от 10 — 10 до 10 — п с. Их динамическое состояние является результатом локальных флуктуации энергии в жидкости. В целом система стремится к состоянию равновесия, в котором свободная энергия будет минимальна. Димеры и другие малые агрегаты, так же как протяженные или ограниченные цепи, считаются энергетически невыгодными. В соответствии с последней моделью Фрэнка для воды характерно наличие-группы молекул, соединенных водородными связями, с включенными в них промежуточными мономерами. [10]
В то же время в живой воде происходит быстрое разрушение кластерной структуры молекул воды, разрыв водородных связей и образование мономолекулярной структуры воды. В результате интенсивно возрастает количество несвязанных молекул воды . Это приводит к увеличению свободной энергии Гиббса и система становится крайне неравновесной и неустойчивой. [11]
Существующие в настоящее время модели жидкой воды описывают ее как льдоподобную структуру, имеющую ажурную тетраэдри-ческую структуру — кластеры, в которых молекулы воды соединены водородными связями. Кластеры находятся в равновесии с несвязанными молекулами воды , заполняющими пустоты. Последние играют значительную роль в изменении свойств воды. По пустотам происходит перемещение молекул воды, поскольку выгоднее перемещаться с их использованием, чем с затратами энергии на образование вакантного места. Перемещение молекул — их самодиффузия — сопровождается непрерывным разрывом водородных связей. По оценкам [254] общее число разорванных связей составляет примерно 15 % от их общего числа. При добавлении к воде электролита ионы частично заменяют молекулы воды в узлах квазикаркаса и занимают свободные пустоты, что изменяет долю существования связей и искажает исходную структуру — сетку водородных связей. [12]
Известно, что вода — сильно структурированная жидкость. Кластеры находятся в равновесии с несвязанными молекулами воды , заполняющими области неплотной упаковки внутри структуры воды. Вода, связанная в кластерах, имеет меньшую энергию и энтропию, чем свободная, так как об-1 разование водородных связей сопровождается выделением тепла и возрастанием упорядоченности в системе. Структу — рированная вода обладает также меньшей плотностью и I трансляционной подвижностью, большей теплоемкостью. [13]
Существующие в настоящее время модели жидкой воды описывают ее как льдоподобную структуру, имеющую ажурную тетраэдри-ческую структуру — кластеры, в которых молекулы воды соединены водородными связями. Кластеры находятся в равновесии с несвязанными молекулами воды , заполняющими пустоты. Последние играют значительную роль в изменении свойств воды. По пустотам происходит перемещение молекул воды, поскольку выгоднее перемещаться с их использованием, чем с затратами энергии на образование вакантного места. Перемещение молекул — их самодиффузия — сопровождается непрерывным разрывом водородных связей. По оценкам [254] общее число разорванных связей составляет примерно 15 % от их общего числа. При добавлении к воде электролита ионы частично заменяют молекулы воды в узлах квазикаркаса и занимают свободные пустоты, что изменяет долю существования связей и искажает исходную структуру — сетку водородных связей. [14]
С показало [.], что при значительном увеличении последней все большую роль начинает, играть механизм спин-вращательной релаксации, вклад которого в общуп релаксацию при низших температурах пренебрежимо мал. Реализация этого механизма релаксации обязана появлению несвязанных молекул воды , проявлявших способность к интенсивному свободному вращению. Введение ионов в воду приводит к тому, что часть молекул, попадая в гидрат-вые сферы, теряет способность к вращению. Эксперимент показал, что при некоторой, определенной для каждого электролита концентрации вклад спин-вращательного взаимодействия в общую протонную релаксацию становится практически равен жулю. Логично связать эту концентрацию с границей полной гидратации соли. [15]
Источник
несвязанная вода
несвязанная вода — [А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]
Смотреть что такое «несвязанная вода» в других словарях:
несвязанная вода — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN free water … Справочник технического переводчика
несвязанная вода — laisvasis vanduo statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. free water vok. freies Wasser, n rus. несвязанная вода, f; свободная вода, f pranc. eau libre, f … Fizikos terminų žodynas
ВОДА — оксид водорода Н2O (11,19% Н2 и 88,81% O2), относительная молекулярная масса 18,016; плотность воды., кг/ м3: при 0° С 999,87, при 3,89°С 1000,00; плотность льда при 0°С 916,8; tпл=0°С; tкип=100°С; удельная теплота плавления… … Металлургический словарь
Несвязанная теплоизоляция — – теплоизоляционный материал без связующего вещества. [ГОСТ Р 52953 2008] Рубрика термина: Теплоизоляционные свойства материалов Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
свободная вода — laisvasis vanduo statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. free water vok. freies Wasser, n rus. несвязанная вода, f; свободная вода, f pranc. eau libre, f … Fizikos terminų žodynas
eau libre — laisvasis vanduo statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. free water vok. freies Wasser, n rus. несвязанная вода, f; свободная вода, f pranc. eau libre, f … Fizikos terminų žodynas
free water — laisvasis vanduo statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. free water vok. freies Wasser, n rus. несвязанная вода, f; свободная вода, f pranc. eau libre, f … Fizikos terminų žodynas
freies Wasser — laisvasis vanduo statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. free water vok. freies Wasser, n rus. несвязанная вода, f; свободная вода, f pranc. eau libre, f … Fizikos terminų žodynas
laisvasis vanduo — statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. free water vok. freies Wasser, n rus. несвязанная вода, f; свободная вода, f pranc. eau libre, f … Fizikos terminų žodynas
Рей Аянами — Аянами Рей 綾波レイ Рей Аянами на фоне Евы 00. Слева направо Рей в детстве (2010 год), Рей в костюме пилота, Рей в будничной одежде … Википедия
Теплоизоляционные свойства материалов — Термины рубрики: Теплоизоляционные свойства материалов Isover кт Thermacompact s Thermaflex Thermaflex frz Thermaflex ас Thermal Алюминиевая фольга Асбозурит … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
