Inlägg märkta ‘vatten’

Celler är mycket komplicerade strukturer som omges av ett membran, dubbla lager av fosfolipider. En fosfolipid är i stort sett byggd som en triglycerid (fett) med en av de tre fettsyrorna utbytt mot en fosforgrupp.

phospholipid_tvanbrussel

  • Fettsyrorna vänder sig mot varandra och fosforgrupperna utåt.
  • Fosforgrupperna är polära och umgås problemfritt med vatten, avgörande då både cellens inre och omgivning är vattenrik.
  • Fettsyrorna i membranets inre hindrar polära och fosfogrupperna opolära molekyler (lipider, ex. fetter) att passera.
  • Några små molekyler som O2 (syre) och CO2 (koldioxid) tar sig rakt igenom.

Cellmembranet är, i detta skick, som en ”påse” som släpper igenom några gaser men i huvudsak är tätt mot t.ex. vatten och fetter. Inte mycket att ha, eller hur?

Ursprungligen antog man att H2(vatten) passerar via osmos, men Peter Agre, en av Nobelpristagarna i kemi 2003, kunde visa förekomsten av transportproteinet aquaporin som väsentligt ökar kapaciteten.

Utöver dessa finns många andra transportörer som går igenom cellmembranet, en av dem gäller kaliumRoderick MacKinnon delade Nobelpriset i kemi 2003 för sitt arbete om dessa. Nervsignaler och muskelaktivitet är beroende av dessa kaliumkanaler.

Andra specialiserade transportproteiner är olika varianter av GLUT, glukostransportörer, varav GLUT4 reagerar på hormonet insulin.

All passage genom membranet sker inte via specialiserade transportörer, det skulle krävas alltför många för att täcka behovet. Istället finns varianter som sammanfattas under begreppet endocytos.

500px-endocytosis_types_sv-svg

  • Fagocytos innebär att, när cellen kommer i kontakt med ”något lämpligt”, så viker sig cellmembranet runt detta och bildar en bubbla, fagosom, som lämnar cellmembranet på insidan och förenar sig med andra delar av cellens inre som behandlar det efter sitt innehåll. Det är så vita blodkroppar angriper bakterier och dödar dem. Fagocytos brukar beskrivas som att cellen ”äter”. Det gäller inte enbart bakterier utan fungerar även som en städare som tar hand om och återvinner diverse ”skräp”.
  • Vid pinocytos finns inbuktningar i cellmembranet, då och då sluter de sig med innehåll och allt. Detta sker utan särskilt urval, vadhelst som finns i vesikeln följer med. Detta beskrivs som att cellen ”dricker”.
  • Receptorisk endocytos är uttalat selektiv då speciella receptorer fäster vid rätt molekyler och startar bildningen av den bubbla som drar in, avskiljs och därmed levererar molekylen ifråga till cellen.

Motsatsen till de olika varianterna av endocytos är exocytos där förloppet löper från cellens inre och går utåt. Exempel på detta är när en cell har producerat ett protein och exporterar det för vidare befordran. Insulin och andra hormoner är exempel på detta.

  • Pinocytos kan generera problem då den fungerar ospecifikt, den tar in vätska från omgivningen utan att på något känt sätt filtrera bort sådant som är olämpligt. Förmodligen är det en av de processer som gör att närapå allt i vår omgivning kan komma in i vår kropp även om det är meningslöst eller till och med skadar oss.

Om beskrivningen är fel eller överförenklad bortom räddning så hoppas jag att eventuella läsare påpekar och rättar så snart som möjligt i kommentarer eller via mail, adressen finns uppe till vänster.

Till att börja med; människor har, såvitt känt, inget behov av silver, vare sig som makro- eller mikromineral.

Är rent silver giftigt?
Rent silver är ett ogiftigt mineral som varken är cancerogent eller mutagent för däggdjursceller. De som hävdar motsatsen klarar tyvärr inte av att skilja rent silver från de silversalter som framställs genom att man löser silver i salpetersyra. Slutresultatet blir då silvernitrat och det är en giftig, färgande och frätande produkt. Effekten kommer av naturlig förklaring från syrakomponenten. Elektrokolloidalt silver innehåller inte någon syra, utan tillverkas med hjälp av en elektrisk process.

och

Det är en milsvid skillnad på de ogiftiga silverjonerna (genererade på elektrisk väg) – och de giftiga silverjonerna som kommer ur salpetersyralöst silver – mer känt som silvernitrat. De som påstår att elektrokolloidalt silver är giftigt -har inte förstått skillnaden på dessa två tillverkningsprocesser.

Källa: http://www.ion-silver.com/allt.om.silver.html

silver_crystalRent metalliskt silver är ofarligt för människor, möjligen med undantag för små kluster om några få silveratomer vardera (<10 – 100 st/kluster, uppgifterna varierar). Ju fler silveratomer som exponeras mot omgivningen (vid samma massa ger mindre partiklar långt större yta* mot omgivningen) desto större sannolikhet (fortfarande låg i absoluta tal) att någon/några av dem förlorar sin valenselektron** och blir en (kemiskt och därmed biologiskt aktiv) positiv jon. Detta är en följd av att händelser i den lilla skalan i stor utsträckning styrs av sannolikheter. Även det med låg sannolikhet händer någon gång. Klicka på bilden och se den i full skala, den är oerhört fascinerande.

  • Med tanke på att 108 gram silver (1 Mol) innehåller 6,02 * 1023 atomer (se Avogadros tal) så finns många chanser för även det med låg sannolikhet att hända. Enligt Ion Silver*** ger en årsdos av deras produkt 0,1 gram (cirka 0,001 Mol), i storleksordningen 6 * 1020 atomer/joner. (600 000 000 000 000 000 000 st)

I citatet nämns silvernitrat (AgNO3) och salpetersyra (HNO3). Båda ämnena är, helt riktigt, frätande i tillräckligt höga koncentrationer. Silvernitrat i torr form är vita kristaller medan salpetersyran alltid är en vattenlösning. I vatten delar båda ämnena upp sig i joner; Ag+ + NO3 respektive H+ + NO3 Du ser alldeles säkert likheten mellan de två ämnena, den positiva silverjonen (Ag+) och den likaledes positiva vätejonen (H+). Båda ämnena är frätande då dessa joner ”bränner” vävnad de kommer i kontakt med, oavsett om det är en silver- eller en vätejon som ”gör jobbet”.

  • Silvernitrat är enormt lättlösligt, 1,22 kg/L i nollgradigt vatten och ända upp till 9,12 kg per liter vatten vid 100C! Den 1% silvernitratlösning som under många år användes som ögondroppar till nyfödda för att undvika gonorrésmitta hade koncentrationen 10 000 ppm varav 6350 ppm Ag+!
  • Att på elektrisk väg renframställda silverjoner är ”ofarliga” beror uteslutande på att dessa lösningar aldrig kan göras särskilt koncentrerade, förmodligen ligger gränsen vid eller i storleksordningen 10 ppm, i vart fall långt under 100 ppm.
  • Salpetersyra utspädd i samma utsträckning (till 10 ppm H+) är inte farligt.****
  • Då silvernitratets molekylvikt är cirka 180 (silverdelen är tung) och salpetersyrans motsvarande formelvikt (salpetersyra kan aldrig bilda molekyler!) är cirka 63 (väte är den lättaste av alla grundämnen) så måste man vid jämförelser av effekter matcha antalet aktiva joner snarare än viktandelen av respektive kemikalie. Av den anledningen använder kemister mol till skillnad från ppm.

Mina åsikter, i sammanfattning

  • Metalliskt silver är i praktiskt förekommande mängder ofarligt.
  • Nanosilver och silverjoner i tillåtna och officiellt rekommenderade doser (10 ml av 10 ppm lösning per liter vatten) är ofarligt.
  • Skillnader i farlighet/effekt mellan silvernitrat och ”elektrokolloidalt silver” är dosberoende och skild från framställningsmetod.
  • Den som har skrivit texterna i citaten har inte greppat den grundläggande kemin. Om det sker av okunnighet, god tro eller i avsikt att missleda kan jag inte avgöra.

Den som upptäcker fel i det jag skriver kan kommentera eller maila till erik(dot)matfrisk(at)gmail.com.

Tidigare i ämnet: Silver – Del 1, grundläggande kemi,  Silver – del 2, hur farligt/ofarligt är ett ämne?,  Silver – del 3, utspädningseffekten,  Silver – del 4, Vad är en kolloid?,  Silver – del 5, Är det ”farligt”?,  Silver – del 6, passage genom hud,  Silver – del 7, metalloproteiner? Silver – del 8, vad är oligodynamisk effekt?,  Silver – del 9, några av silverjonens egenskaper,  Silver – del 10 – en potent virusdödare?,  Silver – del 11, begreppsförvirring?

Fortsättning följer.


*) Se https://en.wikipedia.org/wiki/Nanoparticle eller Silver – del 11, begreppsförvirring? för en bild som tydligt illustrerar vilken enorm betydelse partikelstorleken har på ytan mot omgivningen.

**) Den eller de yttersta elektronerna runt en atom kallas valenselektroner och bestämmer stora delar av atomens egenskaper. De kan variera mellan 1 – 8 i antal. Om en eller flera av dem av olika anledningar försvinner eller ökar i antal bildas en elektriskt laddad partikel, en jon.

***) Ion Silver anger att Ionosil innehåller 10 ppm silver, varav 80% i form av silverjoner.

****) Absolut rent vatten har pH 7,  vilket innebär 10-7 = 0,1 ppm H+. Som jämförelse har vinäger pH 3,1 (måttligt sur) och äppelcidervinäger pH 4-5 (svagt sur).

Varje enhet i pH förändrar vätejonkoncentrationen 10 gånger. En syra med pH 5 innebär innebär då 10 * 10 * 0,1 ppm = 10 ppm H+, pH 4 ger 100 ppm och pH3 1000 ppm H+.

För överlevnad är biologiska system beroende av många samverkande mekanismer, sammanfattade i begreppet homeostas, detta innebär att kroppen som helhet är stabil trots varierande betingelser, här några viktiga exempel.

  • Vår kroppstemperatur är påfallande jämn i ett smalt intervall där våra enzymer arbetar effektivt, bara några få grader från nivåer som dödar oss.
  • Mer än två tredjedelar av vår kropp är vatten, det enskilt viktigaste ämne vi ständigt måste ha tillgång till för att övriga processer skall vara meningsfulla. Homeostasen ger oss törst som signal att dricka och urinen transporterar bort både vätska och avfall inklusive en del av det vi ätit/druckit i överskott.
  • Blodet bär runt energiråvaror till alla våra celler från maten men även från det vi sedan tidigare lagrat i olika förråd i form av fettsyror, aminosyror och glykogen. 

Hos en frisk person ger en fullt fungerande homeostas förmågan att anpassa sig till i stort sett alla Jordens miljöer så när som de med extrema temperaturer och syrebrist. Detta kallar jag metabol flexibilitet. Om sjukdom eller livsstil ständigt driver en eller flera av homeostasens ingående parametrar till eller nära sina ytterlägen blir vi metabolt inflexibla.

Figure-1-Metabolic-flexibility-and-metabolic-inflexibility-model-for-postabsorptive-and

Källa: researchgate.net

Homeostasen använder ett antal hormoner för att förse blodet med energibärande ämnen beroende på förutsättningarna. Dit hör glukagon, kortisol, adrenalin och tillväxthormon. Insulin samverkar med och motverkar effekterna av glukagon, men har även andra effekter inom homeostasens ramar.

  • Insulin ökar glukosupptag samt glykogensyntes (lagrar undan blodsocker) i muskler och lever.
  • Insulin sänker kroppens glukoneogenes (nyproduktion av glukos).
  • Insulin ökar fettsyrasyntesen i levern, möjligen även i fettväven.
  • Insulin ökar fettcellers upptag av blodsocker som bildar glycerol och binder tre fettsyror till en triglycerid, en fettmolekyl. Den senare processen kallas förestring och innebär att en vattenmolekyl avskiljs där fettsyrorna och glycerolen binder till varandra. Var gång det bildas en fettmolekyl i fettväven avges tre vattenmolekyler till blodet.
  • Insulin förhindrar fettcellernas triglycerider att spjälkas till sina beståndsdelar (lipolys) som förberedelse att transporteras i blodet.
  • Insulin förhindrar nedbrytning av protein. Detta innebär att skadade vävnader inte avlägsnas, redan insulinnivåer man når efter en vanlig måltid räcker.
  • Insulin ökar upptaget av cirkulerande aminosyror. Detta ger en anabol effekt (”byggande”).
  • Insulin ökar produktionen av magsyra.
  • Insulin minskar njurarnas avgivning av natrium.

Flera andra effekter av insulin finns.

Friska människor kan anpassa sig till mycket skilda livsbetingelser, detta beroende på en hög flexibilitet i homeostasen. Ett ständigt höjt insulin, oavsett om det beror på den mat vi äter, injicerat insulin eller på hög egen produktion, hämmar kroppens förmåga att hantera och mobilisera alternativa energikällor, vi blir metabolt inflexibla. Min övertygelse är att en artegen kost (det vi ätit under större delen av evolutionen) ger god, möjligen optimal, metabol flexibilitet.

Metabol inflexibilitet kan resultera i svajigt blodsocker och/eller oönskad kroppsmassa. Något du känner igen?


Vår kropp är ett nätverk av celler som kommunicerar med sin lokala omgivnining men även tar order från avlägsna källor via hormoner. Celler omges av dubbelväggiga membran för att skilja insidan från omgivningen. I membranen finns specialiserade portar som släpper in ämnen cellen behöver. Ut kommer dels avfall, dels ämnen som cellen producerar. Det finns vissa likheter med datorer (celler) i lokala nätverk (samverkande celler) och vidare till Internet (hormoner).

Ibland är konventionella beskrivningar så djupt rotade att det är svårt att ens ana alternativa synsätt. En majoritet av kost- och fysiologilitteratur beskriver vårt näringsbehov med kolhydrater i början och vatten sist, närmast som en kuriositet. Utan att gå in på vattnets roll, som gör att det ovillkorligen hamnar först i min beskrivning, så vill jag föreslå ett annat synsätt som rimligen bör ha varit giltigt under större delen av människans evolution*:

  • Fett och glukos är människans huvudsakliga energiråvaror. 
  • I rimlig utsträckning  kan kroppen anpassa sig till och använda  kolhydrater/glukos som energiråvara utan akuta hälsoproblem.
  • Glukosrik mat kommer att, indirekt via insulin, hämma några av homeostasens hormoner som glukagon, adrenalin inklusive övriga katekolaminerkortisol och tillväxthormon.
  • Under insulinets verkan lagras glukos, så långt utrymmet räcker, som glykogen. Vi kan inte lagra mer än ett dygns energibehov i form av glykogen, överskott omvandlas till fettsyror och lagras som väsentligt kompaktare fett.
  • Redan efter ett kortare ätuppehåll, t.ex. en natts sömn, börjar vi gradvis utnyttja fett från egna vävnader.

Runs on fatEtt kilo fettväv anses motsvara 7500 kcal medan 2000 kcal glykogen (ungefär normalt lager av glukos) väger 1,85 – 2,5 kg**. Låt säga att en person i vila behöver 2000 kcal/dygn, det kräver då 1,85 – 2,5 kg glykogen (hela lagret) alternativt 0,267 kg fettväv.***

Observera att jag medvetet inte nämner proteiner då de i sig inte ger energi. När kroppen tagit sitt behov av dess byggstenar, aminosyrorna, kommer överskottet att rensas på sitt kvävehaltiga innehåll, återstoden blir till större delen glukos, en mindre del ketoner.


*) Människan har evolverat under 2 miljoner år eller mer. Mindre än 100 000 år sedan, kanske bara halva den tiden, uppträdde den moderna människan. Det finns fossila och arkeologiska spår som visar att de var samlare och jägare, dock inga som visar förekomst av kylskåp, matvarubutiker eller snabbmatshak. Sannolikt var därför matordningen väsentligt annorlunda än det överflöd vi är vana vid.

**) Det finns många uppgifter om hur mycket vatten varje gram glykogen binder, mellan 2,7 och 3-4 gram.

***) Detta under den osäkra förutsättningen att energiråvaror är likvärdiga, som traditionalister uttrycker det; ”alla kalorier är lika”.

Salt i maten

Publicerat: 2016-05-21 i Blodtryck, Hjärtsjukdom, Kemi, Kort om studier, Salt
Etiketter:, , ,

TextTv - Salt1

När natriumklorid, bordssalt, löser sig i vatten delar det upp sig i elektriskt laddade joner. Positivt laddade natriumatomer (Na+) och negativa kloratomer (Cl-), som fördelar sig mellan vattenmolekylerna. De positiva natriumjonerna drar sig gärna mot den lätt negativa ”polen” hos vattnet, syreatomen. De negativa klorjonerna håller sig nära någon av de något positiva väteändarna i vattenmolekyler. NaCl i torr form är inte molekyler i vanlig bemärkelse utan enskilda atomer i en kristallstruktur. Vi må stoppa in saltkristaller mellan läpparna, men så snart de löses i vatten blir de joner.

Mer om vattnets kemi.

Se även SvT NyheterIngen fördel med lite salt i maten:

”Stick i stäv med den allmänna uppfattningen finns det inga hälsomässiga fördelar med att äta lite salt. Inte ens för människor med högt blodtryck. Tvärtom, visar forskning. 

Studien, som presenteras i tidskriften The Lancet, visar att personer som äter lite salt (mindre än tre gram per dag) löper högre risk att drabbas av hjärtinfarkt, stroke och död, jämfört med dem som äter normala mängder (5—6 gram per dag). Inte ens personer med högt blodtryck har nytta av att äta lite salt. Tvärtom.”

Studien bakom ”nyheten” finns att läsa i The Lancet för den som har lust att lägga 31.50 dollar. Jag nöjer mig med gratisinfon nedan.

Background

Several studies reported a U-shaped association between urinary sodium excretion and cardiovascular disease events and mortality. Whether these associations vary between those individuals with and without hypertension is uncertain. We aimed to explore whether the association between sodium intake and cardiovascular disease events and all-cause mortality is modified by hypertension status.

Min tolkning: Ett antal studier visar en u-formad association mellan natrium i urinen och hjärt- och kärlsjukdom och död. Det innebär att både låga och höga halter av salt kopplas till risker.

Methods

In this pooled analysis, we studied 133 118 individuals (63 559 with hypertension and 69 559 without hypertension), median age of 55 years (IQR 45–63), from 49 countries in four large prospective studies and estimated 24-h urinary sodium excretion (as group-level measure of intake). We related this to the composite outcome of death and major cardiovascular disease events over a median of 4·2 years (IQR 3·0–5·0) and blood pressure.

Min tolkning: 133 118 personer i åldersintervallet 45-63 år från 49 länder lämnade dygnsurin. Detta inklusive blodtryck jämfördes med död och större hjärt- och kärlhändelser under 3-5 år (median: 4.2 år)

Findings

Increased sodium intake was associated with greater increases in systolic blood pressure in individuals with hypertension (2·08 mm Hg change per g sodium increase) compared with individuals without hypertension (1·22 mm Hg change per g; pinteraction<0·0001). In those individuals with hypertension (6835 events), sodium excretion of 7 g/day or more (7060 [11%] of population with hypertension: hazard ratio [HR] 1·23 [95% CI 1·11–1·37]; p<0·0001) and less than 3 g/day (7006 [11%] of population with hypertension: 1·34 [1·23–1·47]; p<0·0001) were both associated with increased risk compared with sodium excretion of 4–5 g/day (reference 25% of the population with hypertension). In those individuals without hypertension (3021 events), compared with 4–5 g/day (18 508 [27%] of the population without hypertension), higher sodium excretion was not associated with risk of the primary composite outcome (≥7 g/day in 6271 [9%] of the population without hypertension; HR 0·90 [95% CI 0·76–1·08]; p=0·2547), whereas an excretion of less than 3 g/day was associated with a significantly increased risk (7547 [11%] of the population without hypertension; HR 1·26 [95% CI 1·10–1·45]; p=0·0009).

Min tolkning: Mer natrium ger högre blodtryck, särskilt hos de med högre blodtryck. Föga förvånande då salt är hygroskopiskt, vattensugande. I gruppen utan förhöjt blodtryck steg risker tydligt med låg saltkonsumtion, under 3 g/dag.

Interpretation

Compared with moderate sodium intake, high sodium intake is associated with an increased risk of cardiovascular events and death in hypertensive populations (no association in normotensive population), while the association of low sodium intake with increased risk of cardiovascular events and death is observed in those with or without hypertension. These data suggest that lowering sodium intake is best targeted at populations with hypertension who consume high sodium diets.

Min tolkning: Förhöjd saltkonsumtion ökar risker för de med högt blodtryck medan låg saltkonsumtion ger högre risk oavsett blodtryck.

Funding

Full funding sources listed at end of paper (see Acknowledgments).

Min tolkning: Man måste betala 31.50 dollar för att få veta vilkas sanningar det är.*

Många hävdar att mineralsalter av diverse slag är så mycket bättre än vanligt vitt salt, men det har i så fall inget med ”saltdelen” att göra. Oavsett ursprung blir saltet joner i vattenlösning enligt det jag beskrev i inledningen. Om det följer med andra mineraler vi behöver är det en bonus, men sannolikt en man betalar dyrt för. Å andra sidan finns det många som köper flaskvatten för 5000-10000 kronor/kubikmeter medan vattnet i kranen kostar kanske 25 kronor/kubikmeter.

Tro kan öppna plånböcker och omfördela pengar till nya ägare.


*) Det visar sig vanligen att utfallen av studier inom nutrition och ”läkemedel” följer beställarens/finansiärens önskemål. Ungefär som valresultat i en diktatur.

Vatten känns som ett odramatiskt ämne utan nämnvärd karaktär men tittar man lite närmare är det alldeles tvärtom. Våra kroppar är till mer än 2/3 vatten, H2O. Varje vattenmolekyl består av en syre– och två väteatomer.

  • Syre i gasform (O2) kan förenklat beskrivas som två kovalent* bundna syreatomer. Dessa har vardera 8 positivt laddade protoner och 8 elektriskt neutrala neutroner i atomkärnan. För att atomen skall bli elektriskt neutral omges den av 8 (negativa) elektroner i två ”moln”, ett inre med 2 och en yttre med resterande 6 elektroner.
  • Väte i gasform (H2) är två kovalent bundna väteatomer med vardera 1 proton och 1 elektron som normalt finns i sin lägsta ”bana”, den med lägst energi.

Vattenmolekylen får speciella egenskaper genom att väteatomerna binds hårt till syret (kovalent!) men lite osymmetriskt, de sitter som öronen på Musse Piggs huvud. vattenmolekyl bollbild

Detta beror på att vardera väteatomen delar ett par elektroner med syret, sammanlagt 4, medan syret fortfarande har 4 för egen del i yttre elektronmolnet (de inre 2 berörs inte). Eftersom alla elektroner repellerar varandra men ändå skall ”få plats” blir lösningen (med lägst energi) att vätemolekylerna hamnar lite på sned.

vattenmolekyl

Då syret har en massivare atomkärna med större positiv laddning kommer de delade elektronerna att tillbringa något mer tid nära syret, den sidan kantrar mot att vara negativ i kontrast till väteatomerna som förefaller mer positiva. Även om molekylen som helhet är elektriskt neutral kommer den vid mycket närgånget betraktande att ha en något mer negativt laddad sida och två lätt positiva ”väteöron”. Den har därför olika elektriska poler och vattenmolekylen kallas därför polär vilket ger vatten många unika egenskaper.

När två vattenmolekyler finns tillräckligt tätt intill varandra kommer den enas väteatom att attraheras av den andres syreatom. Detta är enbart en svag elektrostatisk attraktion, de delar aldrig elektroner och deras inbördes avstånd är dubbelt så stort som den kovalent bindningen mellan syre och väte i vattenmolekylen. Kraften är liten (ungefär 1/20) jämfört med en kovalent bindning och vid rumstemperatur varar den mindre än 20 picosekunder**. Om en bindning löses upp bildas en ny inom 0,1 picosekund. Detta gör att vatten är en vätska som mycket snabbt anpassar sig till omgivningen och är ytterst rörligt.

Vätebindningar i vatten

Har vi många vattenmolekyler tillsammans i rumstemperatur kommer deras inbördes rörelser oupphörligt att skapa och upplösa de enskilda elektrostatiska bindningarna (vätebindningar). En vattenmolekyl kan delta i allt mellan 0 till maximalt 4 vätebindningar men i det kaos som råder i rinnande vatten gäller i genomsnitt 3,4 bindningar.

När vattnets temperatur sjunker minskar de enskilda vattenmolekylernas rörelser och de tar lite mindre plats. Vattnets densitet är som störst vid cirka 4 grader och gör att tillräckligt djupa sjöars bottentemperatur är nära konstant året om.

Temperatur i sjö

Sjunker vattentemperaturen under 4 grader börjar enskilda vattenmolekylerna att anpassa sig till en struktur som tar mer plats, har lägre densitet. När vi begränsar vattenmolekylernas egenrörelser kraftigt genom att sänka rörelseenergin börjar de ordna sig så att var och en binder till 4 andra, de kristalliserar till is. Kristallformen av vatten tar mer plats än i vätskeform därför flyter is.

Density of ice and water

När vi når vattnets frystemperatur men innan alla vattenmolekyler ”lugnat ner sig” och binder till fyra andra måste vi avlägsna avsevärda mängder energi/värme.*** Detta märks tydligt när vi använder is för att kyla en dryck. Upptiningen tar rätt lång tid, men när isen är borta stiger temperaturen i resten mycket snabbt. Om det finns något kvar i glaset, vill säga.

Elektrostatiska vätebindningar är veka i jämförelse med kovalenta bindningar inom vattenmolekylen, men is är trots det starkt! Även om en enskild vätebindning är rätt svag så kommer blotta mängden och det faktum att de är välordnade och långtidsstabila i kristallmönster att ge den nödvändiga styrkan. Jag tror att det räcker med 60 cm kärnis för att köra en stridsvagn, men kolla först innan du provar.

Vatten har ytspänning, du kan försiktigt lägga en nål eller ett rakblad på vatten i ett glas och det flyter. Vi har alla sett hur de små skräddarna oförfärat springer på vattnet. Hur kan det gå till? Svaret finns hos vätebindningarna.

Skräddare

Just i vattenytan finns lika många potentiella vätebindningar som i resten av vattnet men inga vänds uppåt/utåt, där finns inget att binda till. Därför kommer fler att binda till vattenmolekylen intill vilket skapar en något högre kraft i sidled än inåt vattenmassan/droppen. Detta kallas ytspänning.

Vattnets temperatur är ett mått på vattenmolekylernas genomsnittliga vibration. I molekylskalan kan det skilja avsevärt mellan enskilda vattenmolekyler, allt mellan närmast orörlig och upp till mer än tillräckligt för att lösgöra sig från grannarnas vätebindningar. Att det är så märker vi om vi ställer fram ett öppet kärl med vatten. Efter några dagar har vattennivån minskat fullt märkbart även vid rumstemperatur. När vi var borta 5 veckor i sträck var till och med iskuberna i frysens -20 grader betydligt mindre än formen! Enskilda vattenmolekylers energi i kristallisk is kan alltså, slumpmässigt, bli så hög att de kan skaka sig loss och direkt övergå till vattenånga även i -20 grader, förmodligen lägre. Detta visar att effekter i atom- och molekylskala inte nödvändigtvis är desamma som vi upplever med våra sinnen. Och långt mer avvikande blir det i subatomära (kvant-) sammanhang.

Vattnets frystemperatur är tämligen konstant men koktemperaturen varierar kraftigt beroende på lufttrycket. Atomer och molekyler i luften motverkar vattenmolekylernas flyktförsök och riktar om dem så att många hamnar i vattnet igen. Först när man når den temperatur/rörelseenergi som gör att merparten vattenmolekyler klarar att lämna vattenytan för gott säger man att det kokar. Då vatten är polärt och domineras av vätebindningar hamnar kokpunkten högt och det går åt rejält med energi för att koka ”isär” en liter vatten.****

  • Att vatten är polärt ger det förmågan att lösa polära ämnen och interagera med andra molekyler i kroppen.
  • Att vatten är polärt gör det till ett fantastiskt effektivt kylmedel.

Vatten är tveklöst avgörande för liv som vi känner det och min plan är att framöver visa ytterligare några egenskaper som används i metabolismen.


*) Mer om kovalenta bindningar i Kemi 01: Kovalenta bindningar

**) En picosekund är 10-12 sekunder eller 0,000 000 000 001 sekund

***) Man måste avlägsna 80 kalorier (eller 334 Joule) för att omvandla 1 gram nollgradigt vatten till nollgradig is.

****) Man måste tillföra 540 kalorier (eller 2260 Joule) för att förånga 1 gram vatten.