水的理化特性及意義

水的理化特性及意義第一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三

1．1水分與植物的生命活動

1.1.1水的某些理化特性結(jié)構(gòu)：水是極性分子，能形成分子間氫鍵第二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三圖1.1水分子的結(jié)構(gòu)和氫鍵第三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三第四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三2.水的特性1)水的高汽化熱汽化熱（Vaporizationheat）指在一定溫度下，將單位質(zhì)量的物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)所需的熱量。在25℃時水的汽化熱為2.45kJ·g-1。在已知的所有液體物質(zhì)中水的汽化熱最大（表1.1）。

Compare:CH416CH3CH330CH3CH2CH344CH3CH2CH2CH358CH3(CH2)3CH372boilingpoint36℃but:water18boilingpoint100℃reason:nH2O≒(H2O)n+heatgas第五頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三2)Waterhashighspecificheat(高比熱)Thepolarityofwaterandtheresultinghydrogenbondingamongwatermoleculesmeansthatittakesmuchheat(onecalorie)toraisethetemperatureof1mLofwaterjust1°C.

4.187J·g-1/0C。(表1。1）

Thehydrogenbondinghastobegivenalotofenergytogetthemtovibrateandgeneratethetemperaturechange.Thispropertyofwateriscalledspecificheat.Itmeansthatthisliquidcanabsorbmuchheatfromthevariouschemicalreactionsoccurringincellswithouttemperaturechange;itisaheatbuffer.Ithelpsmaintainanevenbodytemperature.

第六頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三表1.1水與其它體積相似分子的一些物理特性比較

分子量（Da）

比熱（J/g/℃）

熔點(diǎn)（℃）

熔解熱（J/g）

沸點(diǎn)（℃）

汽化熱（J/g）

水

184.2

03351002452硫化氫

34--86

70-61-氨

175.0

-77

452-331234二氧化碳

44-

-57

180-78301甲烷

16-

-182

58-164556乙烷

30-

-183

96-88523甲醇

322.6

-94

100651226乙醇

462.4-117

10978878第七頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三3)Waterdemonstratescohesionandadhesion(內(nèi)聚力和粘附力)內(nèi)聚力(Cohesion):液體狀況下同類分子間的吸引力叫內(nèi)聚力，水的內(nèi)聚力可達(dá)30MPa.粘附力(adhesion):液相與固相間不同類分子間的吸引力叫粘附力或附著力原因：水是極性分子，與其它極性分子形成氫鍵。水的內(nèi)聚力和粘附力，十分有利于水分在植物體內(nèi)的長距離運(yùn)輸?shù)诎隧?，共十五頁，編輯?023年，星期三3）表面張力和毛細(xì)作用表面張力是指處于界面的水分子受著垂直向內(nèi)的拉力，這種作用于單位長度表面上的力，稱為表面張力（surfacetension）。表面張力使某一體系趨于向穩(wěn)定狀態(tài)變化，即表面積縮小，減少界面高能分子的數(shù)量。毛細(xì)作用（capillarity）指在液體與固體相接觸的表面間的一種相互作用。木質(zhì)部中的導(dǎo)管就是一種管壁可濕的毛細(xì)管。植物細(xì)胞壁的纖維素微纖絲間有許多空隙，它們形成很多小而彎曲的毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)聚力、粘附力和表面張力的共同作用產(chǎn)生毛細(xì)作用。第九頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三cohesion,adhesionandsurfacetensionleadstocapillarity(內(nèi)聚力、粘附力和表面張力導(dǎo)致毛細(xì)現(xiàn)象)h=2Tcos/rg=14.9×10-6/r第十頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三毛細(xì)作用對植物的重要性：土壤下層的水分可通過毛細(xì)作用上升，供植物利用。細(xì)胞壁的纖維素微纖絲間有空隙，形成很多小而彎曲的毛細(xì)管，這樣可使植物的細(xì)胞壁通過毛細(xì)作用保持濕潤。植物導(dǎo)管是一種水分可濕的毛細(xì)管，如把一根干樹桿插入水中，水可上升一段距離(導(dǎo)管r=20~40um,水可上升0.37~0.74m，但不要希望導(dǎo)管的毛細(xì)作用給植物供水，因毛細(xì)作用產(chǎn)生的前提是存在空氣—水界面，而導(dǎo)管和上下都是完整的細(xì)胞，無空氣—水界面。)第十一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三4）水的電特性水（極性分子）是許多電解質(zhì)與極性分子的良好溶劑。如植物體內(nèi)蛋白質(zhì)，氨基酸、糖類所含有的親水基團(tuán)（-COOH、-CO、-NH2）能與水分子形成氫鍵，即水可以在大分子物質(zhì)帶電基團(tuán)周圍定向排列，形成水合層（shellofhydration），減弱了大分子之間的相互作用，增加其溶解性，維持大分子在溶液中的穩(wěn)定性。第十二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三1.1.2植物的含水量1、植物的含水量(watercontent)是指植物所含水分的量占鮮重的百分?jǐn)?shù)。不同植物：水生植物：90％以上；中生植物：70％～90％；旱生植物：低達(dá)6％。不同器官：根：80~90%；莖：50～80%；葉：80～90%；果實(shí)：85～95%；種子：5～15%；休眠芽：40%。植物體內(nèi)的含水量與植物生命活動有密切關(guān)系，生命活動旺盛的部位，含水量就高。2、相對含水量（relativewatercontentRWC）為植物實(shí)際含水量占水分飽和時含水量的百分率，可用下式表示：RWC（%）=Wact/Wa

(1.1)上式中Wact表示葉的實(shí)際含水量；Wa表示葉在水分飽和時的含水量。RWC可以表明植物水分虧缺程度，在生產(chǎn)實(shí)際中可以作為灌溉指標(biāo)第十三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三1.1.3植物體內(nèi)水分的存在狀態(tài)

水分在植物細(xì)胞內(nèi)通常有兩種存在形式：束縛水和自由水。束縛水（boundwater）是指被原生質(zhì)膠體顆粒緊密吸附的或存在于大分子結(jié)構(gòu)空間的水。自由水（freewater）是指存在于原生質(zhì)膠粒之間、液泡內(nèi)、細(xì)胞間隙、導(dǎo)管和管胞內(nèi)以及植物體的其它組織間隙中的、不被吸附、能在體內(nèi)自由移動、起溶劑作用的水。自由水／束縛水比值較高時，植物代謝活躍，生長較快，抗逆性差；反之，代謝活性低、生長緩慢，但抗逆性較強(qiáng)。第十四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期三1.1.4水分在植物生命活動中的作用1.1.4.1水的生理作用1