Woda - przedziwna i zaskakująca. 10 faktów, których mogliście nie znać

Woda - wydawałoby się, że to jedna z najbardziej pospolitych substancji na Ziemi. Mimo że wydaje się nam dobrze znana, to jest jednym z najbardziej zaskakujących związków chemicznych w przyrodzie.

"Wodo, nie masz ani smaku, ani koloru, ani zapachu, nie można ciebie opisać, pije się ciebie, nie znając ciebie. Nie jesteś niezbędną do życia: jesteś samym życiem (...)", pisał Antoine Saint-Exupery. Mimo że woda wydaje się nam doskonale znana, to kryje w sobie wiele tajemnic. Oto kilka faktów, których mogliście nie znać.

Woda pokrywa 70,9 proc. powierzchni naszej planety, a w atmosferze jest jej znacznie więcej niż we wszystkich rzekach razem wziętych. Niestety nawet woda, która jest dla nas dostępna, w większości nie nadaje się do picia. 

Prawie 97 proc. wody na świecie nie jest zdatna do picia - jest to przede wszystkim woda w morzach i oceanach. Słodka woda stanowi więc ok. 3 proc. całych zasobów na Ziemi. Jednak nawet z tych 3 proc., możemy korzystać zaledwie z 1-1,5 proc. Pozostała woda jest zgromadzona w czapach lodowych w okolicy biegunów. 

Gdybyśmy chcieli zgromadzić całą wodę dostępną na Ziemi, to zmieściłaby się ona w kuli o średnicy ok. 1500 km. Jeżeli chcielibyśmy zmieścić w kuli jedynie słodką wodę, to średnica zbiornika miałaby ok. 160 km. 

Aby to zobrazować, możemy wyobrazić sobie, że Ziemia jest wielkości piłki do koszykówki. W takim scenariuszu cała woda na Ziemi zmieściłaby się w piłce do ping-ponga, a słodka woda - w ziarenku kukurydzy. 

O tym, że człowiek w większości (bo aż w 60-70 proc. dorosłego człowieka i ok. 75 proc. objętości ciała dziecka) składa się z wody, pewnie słyszeliście. Jednak gdzie dokładnie się ta woda znajduje? 

• mózg składa się w 75-80 proc. z wody;
• woda zajmuje ok. 22 proc. objętości kości i 75 proc. objętości mięśni;
• krew w ponad 80 proc. składa się z wody. 

Woda odpowiada za dostarczanie do organizmu wielu składników odżywczych oraz zajmuje się ogólnie pojętym transportem - jest składnikiem krwi i limfy. 

Woda w temperaturze pokojowej jest cieczą, co jest fenomenem, patrząc na substancje o podobnej masie cząsteczkowej (np. tlen czy siarkowodór), które w tych warunkach są gazami. Dlaczego? 

Przyczyną tej niecodziennej z punktu widzenia chemii sytuacji jest szczególny typ wiązań wewnątrz cząsteczki wody. Woda pozostaje cieczą w temperaturze pokojowej, ponieważ atom wodoru łączy się z elektronami atomu tlenu sąsiedniej cząsteczki wody bardzo słabym wiązaniem. Można sobie wyobrazić, że każdą cząsteczkę “oblepiają” inne, więc masa cząsteczkowa jest większa, niż na to by wskazywało.

Jeszcze ciekawsze jest to, że woda paruje w każdej ziemskiej temperaturze, czyli jest jednocześnie w postaci gazowej i ciekłej bądź stałej (śnieg, lód).

Jednak nawet sama ciecz nie zawsze zachowuje się zgodnie z prawami fizyki, czego przykładem może być jej rozszerzalność cieplna. Większość cieczy gęstnieje wraz ze spadkiem temperatury, ale w przypadku wody jest odwrotnie. 

Największą gęstość osiąga w temperaturze ok. 4 stopni Celsjusza, a w zakresie od 4 do 0 stopni traci swoją gęstość. Dzięki temu lód może unosić się na powierzchni wody. Jednak ta właściwość niesie ze sobą o wiele dalej idące konsekwencje. 

Dzięki temu, że woda przy dnie ma największą gęstość, zbiorniki nie zamarzają do samego dna. Większa gęstość pozwala również utrzymać dłużej ciepło, co pozwala przetrwać zwierzętom pod warstwą lodu. 

Wiązania wodorowe między cząsteczkami wody tworzą wyjątkowo duże napięcie powierzchniowe. To umożliwia np. nartnikom przemieszczanie się po powierzchni wody. 

Dzięki specyficznej cząsteczce (atomy wodoru są przesunięte względem tlenu pod kątem 105 stopni), woda świetnie radzi sobie z rozpuszczaniem substancji mineralnych. Wynika to z łatwości, z jaką rozrywa wiązania innych substancji polarnych i jonowych. 

Rozpuszczalność substancji mineralnych widzimy na przykładzie wód mineralnych - woda drąży skały bogate w minerały, nasycając się ich składnikami.

Specyficzna budowa cząsteczki wody sprawia, że w temperaturze poniżej 0 stopni Celsjusza zmienia on się w przestrzenną, przypominającą kryształy strukturę, którą znamy jako lód. Ciekawe jest to, że istnieje aż 16 różnych faz, czyli rodzajów lodu. Wszystkie jednak mają z powodu swojej objętości mniejszą gęstość od wody, więc mogą się na niej unosić.

Kiedyś uważano, że woda pojawiła się na Ziemi wskutek bombardowania kometami, co miało miejsce ok. 3,8-4,1 mld lat temu. Jednak ta koncepcja została obalona, kiedy zbadano wodę znajdującą się na komecie 67P/Czuriumow-Gierasimienko i odkryto, że jej skład różni się od ziemskiej wody. 

Wciąż nie jest jasne, skąd woda wzięła się na Ziemi, ale naukowcy podejrzewają, że mogła istnieć już w momencie kształtowania się naszej planety. To oznaczałoby, że pojawiła się na skutek działania wiatru słonecznego, który "przywiał" na Ziemię atomy wodoru. 

Chociaż wody na Ziemi jest całkiem sporo, to są miejsca w Układzie Słonecznym, gdzie prawdopodobnie jest jej o wiele więcej. Naukowcy szacują, że na Europie, jednym z księżyców Jowisza jest jej prawie dwa razy tyle, co na naszej planecie. 

Jeszcze więcej wody może być na Tytanie, księżycu Saturna. Naukowcy podejrzewają, że może być jej nawet 11 razy więcej niż na Ziemi. Jednak w tych obliczeniach nie wzięto pod uwagę pokrywy lodowej, która może występować na księżycach, co oznacza, że faktycznie wody może być tam jeszcze więcej.