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第一章 药用植物的水分代谢 水分吸收的物理化学基础 水分吸收 水分运输 合理灌溉 §1 水的结构与特性 结构：水是极性分子，能形成分子间氢键。 2. 水的特性 1)高沸点 (High boiling point) Compare: CH4 16 CH3CH3 30 CH3CH2CH3 44 CH3CH2CH2CH3 58 ` CH3(CH2)3CH3 72 boiling point 36℃ but : water 18 boiling point 100℃ reason: n H2O≒(H2O) n +heat 2)高比热 (high specific heat) 稳定植物体温 It takes much heat (one calorie) to raise the temperature of 1 mL of water just 1°C. This property of water is called specific heat. It means that this liquid can absorb much heat from the various chemical reactions occurring in cells without temperature change; it is a heat buffer. It helps maintain an even body temperature. 3)高汽化热 (high latent heat of vaporization) 降低体温，避免高温危害 Among liquids, water has the highest latent heat of vaporization (44 kJ·mol-1). This is a critical property in maintaining the temperature of dark green leaves essentially parked in sunshine. 4)内聚力和粘附力 (cohesion and adhesion) 内聚力(Cohesion):液体状况下同类分子间的吸引力叫内聚力 ，水的内聚力可达30MPa. 粘附力(adhesion):液相与固相间的吸引力叫粘附力或附着力 若水与某物质的粘附力大于水的内聚力，则水可吸附在该物质上，该物质即为可湿的，或可浸润的；反之则不可湿或不可浸润。如水可浸润土壤(SiO32-)、滤纸、CO32-，SO42-等，而不可浸润石碏，石墨等。 内聚力、粘附力和表面张力导致毛细现象(cohesion, adhesion and surface tension leads to capillarity) 5)水是不可压缩的 维持细胞组织紧张度（膨压） 6) 高抗张强度 抗张强度即为物体在断裂前所能经受的最大张力(拉力)。水在20℃时可忍受30MPa的拉力，相当于同样粗铜丝的10%。这可保证导管中的水不会被轻易拉断。 7) 水是极好的溶剂 8) 水合作用 9) 透光性强 3 水分的迁移方式 扩散(diffusion) 集流(bulk flow) 渗透(osmosis) 1) 扩散 定义：物质从高浓度(高化学势)的区域向低浓度(低化学势)区域自发的转移称为扩散。 原理：分子随机热运动的结果，高浓度区分子密集其相互碰撞的机会多，因而向相反方面移动。 扩散速率：JB=-D ?C/ ?? tc=?= (? ?2/D)K 对于一般植物细胞而言，其直径为50μm,水的扩散系数D=10-9m2S-1,则t=(50?10-6m)2/ 10-9m2S-1 =2.5S 对于1m的距离来说，t= 1m2/ 10-9m2S-1 = 109 S≈24年 扩散仅适应于短距离水的迁移 2) 集流 定义：液体中成群的分子在压力梯度下共同的移动 特点：是植物体内水经木质部做长距离迁移的主要机制，集流只与水柱两端的压力差有关，而与浓度梯度无关。 流速：ν=πr4(8η)-1 ΔΨΡΔΧ-1 其中r为管道半径， η为水的粘度系数，ΔΨΡ为两端的压力差， ΔΧ为距离。 3)渗透作用 水透过半透膜的一种迁移方式，是一种特殊的扩散