Voda jako rozpouštědlo, voda v organizmu

Z WikiSkript
Lomená struktura molekuly vody

Voda je nejvíce zastoupená složka v živých organismech, nejdůležitější rozpouštědlo a je také pochopitelně nezbytnou součástí lidského těla. Většina důležitých životních procesů probíhá právě ve vodném prostředí.

Struktura molekuly vody, vlastnosti[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

V molekule jsou vázané dva atomy vodíku, každý po jednom elektronu, a jeden atom kyslíku se šesti elektrony. Působením kovalentní vazby dosáhnou atomy ideální konfigurace vzácného plynu. Molekula vody je lomená a její vazby spolu svírají úhel 104,45° (vycházíme z teorie hybridizace a přítomnosti dvou volných elektronových párů, které nepatrně mění vazebný úhel).

Značný rozdíl elektronegativit mezi kyslíkem a vodíkem působí tak, že kyslík k sobě přitahuje elektrony, které se účastní vazby. Proto se v molekule vytvoří parciální náboje (na kyslíku záporný, na vodících kladný), které způsobují charakter elektrického dipólu.

Vodíkové můstky[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Mezi molekulami vody se elektrostaticky vytvářejí tzv. vodíkové můstky, slabé vazebné interakce mezi opačnými náboji sousedních molekul (energie vodíkové vazby u vody je 19 kJ•mol–1). Díky vodíkovým můstkům se tvoří prostorová síť spojených molekul. Voda je proto dobrým polárním rozpouštědlem.


Molekuly se organizují do čtyřstěnů a takto vytváří krystalickou strukturu ledu (částečně i vody). Hustota vody je nejvyšší při 3,98 °C a je to tzv. anomálie vody, protože u ostatních kapalin hustota stoupá s klesající teplotou.

Voda jako rozpouštědlo[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Díky své nesymetričnosti rozpouští voda hydrofilní, polární látky plynné, kapalné i pevné fáze a vznikají tak vodné roztoky. V organismu tvoří disperzní prostředí pro makromolekuly, molekuly a ionty v buňkách a napomáhá tak vzájemné interakci. Když jsou látky rozpuštěné ve vodných roztocích ve formě iontů, roztok je elektrolyt a vede elektrický proud (např. fyziologický roztok – 0,9 % vodný roztok NaCl). Mnohé organické látky (glycerol, ethanol, bílkoviny) ve vodném roztoku nevedou proud, jsou obklopeny molekulami vody, ale nejsou rozštěpené na ionty.

Průběh rozpouštění[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Proces rozpouštění vodou můžeme také jinak nazvat elektrolytická disociace (disociace účinkem polárního rozpouštědla). Elektrolytické disociace dělíme na dva typy:

Disociace látek s iontovou mřížkou[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Molekuly rozpouštědla, které obklopí mřížku, se orientují k povrchu mřížky. Každá molekula se orientuje opačným nábojem k iontu v mřížce. Působením vazebných sil oslabí molekula rozpouštědla vazby v mřížce a odtrhne ionty, které se následně uvolní do roztoku.

Disociace látek s polární vazbou[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

V důsledku interakce mezi polárními molekulami (např. HCl, CH3COOH) a molekulami polárního rozpouštědla dochází ke zvýšení polarizace kovalentní vazby polárních rozpouštěných molekul. To způsobí, že molekula úplně rozštěpí. Uvolněné ionty jsou ovšem stále pevně obaleny molekulami rozpouštědla a vytváří tzv. solvatační obal. Tomuto procesu se také jinak říká solvatace.

Voda v organismu[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Vodu v organismu rozdělujeme na volnou, která zajišťuje rozpouštění a transport látek, a vodu vázanou, která je vázána v hydratačních obalech (např. hydrofilní koloidy). Obě dvě složky jsou v rovnováze a jejich molekuly se navzájem neustále vyměňují. Voda je výsledným produktem při různých biochemických reakcích, jedním z příkladů je průběh oxidace. Významnou roli hraje také osmóza, díky níž se voda v těle může pohybovat přes semipermeabilní membrány. Jaký bude obsah vody v jednotlivých tělesných částech závisí na obsahu osmoticky aktivních částic – osmolaritě. (nejméně vody obsahuje zubní sklovina) Voda je významná také pro termoregulaci a odvádění tepla pocením, kvůli vysoké hodnotě výparného tepla (2,25 MJ•kg–1) při 37 °C.


Odkazy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Související články[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Roztoky

Použitá literatura[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • BENEŠ, Jiří, Daniel JIRÁK a František VÍTEK, et al. Základy lékařské fyziky. 4. vydání. 2015. 322 s. ISBN 9788024626451.
  • NAVRÁTIL, Leoš a Jozef ROSINA, et al. Medicínská biofyzika. 1. vydání. Praha : Grada Publishing, 2005. 524 s. ISBN 978-80-247-1152-2.