UVOD
Voda je najčešća supstanca na našoj planeti. Okeani, mora i rijeke, glečeri i atmosferske vode - ovo je daleko od potpune liste "skladišta" vode na Zemlji. Čak iu utrobi naše planete postoji voda, a šta tek reći o živim organizmima koji žive na njenoj površini! Ne postoji nijedna živa ćelija koja ne sadrži vodu. Ljudsko tijelo, na primjer, sastoji se od više od 70% vode.
Život na Zemlji je kombinacija brojnih složenih procesa, među kojima je glavno mjesto kruženje topline, vlage i tvari. Glavnu ulogu u tome igra voda - rodonačelnik života na Zemlji.
Ali da li je slučajno što je naš život neodvojiv od vode i koji su razlozi za to?
Za razliku od običnih ljudi koji su navikli da vodu smatraju nečim toliko svakodnevnim i poznatim da nije vrijedno razmišljanja, a još manje iznenađenja, naučnici ovu tečnost smatraju najmisterioznijom i najnevjerovatnijom. Na primjer, mnoga svojstva vode su anomalna, odnosno značajno se razlikuju od odgovarajućih svojstava spojeva slične strukture. Čudno, ali upravo su anomalna svojstva vode dala ovoj tečnosti priliku da postane najvažnija na Zemlji.
VODA U PRIRODI
U slobodnom stanju, Zemlja sadrži kolosalnu količinu vode - oko milijardu i pol kubnih kilometara. Gotovo ista količina vode je u fizički i hemijski vezanom stanju u sastavu kristalnih i sedimentnih stijena.
Većina prirodnih voda su rastvori, u kojima se sadržaj rastvorenih materija kreće od 0,01% (u slatkoj vodi) do 3,5% (u morskoj vodi).
Slatka voda čini samo oko 3% ukupne količine vode na planeti (oko 35 miliona km3). Osoba može direktno koristiti samo 0,006% slatke vode za svoje potrebe - to je onaj njen dio koji se nalazi u kanalima svih rijeka i jezera. Ostatak slatke vode je teško dostupan - 70% su ledeni pokrivači polarnih područja ili planinski glečeri, 30% su podzemni vodonosnici.
Nije pretjerano reći da je naša planeta zasićena vodom. Upravo zahvaljujući tome, na Zemlji je postao moguć razvoj onih oblika života koje vidimo oko sebe.
SVOJSTVA VODE,
DOPRINOSITE IZGLEDU ŽIVOTA NA ZEMLJI
Upoređujući svojstva vode sa svojstvima analognih spojeva, dolazi se do zaključka da mnoge karakteristike vode imaju anomalne vrijednosti. Kao što će biti rečeno u nastavku, upravo će ovo anomalno svojstvo odigrati najvažniju ulogu za nastanak i postojanje života na Zemlji.
Temperatura ključanja
Razmotrimo tačke ključanja jedinjenja serije H2El, gde je El element glavne podgrupe grupe VI.
Jedinjenje H 2 0 H 2 S H 2 Se H 2 Te
t°C b.p. +100 -60 -41 -2
Kao što se može vidjeti, tačka ključanja vode se oštro razlikuje od tačke ključanja spojeva analognih elemenata i ima abnormalno visoku vrijednost. Utvrđeno je da se slična anomalija uočava za sva jedinjenja tipa H 2 El, gdje je El jako elektronegativan nemetal (O, N, itd.).
Ako se u nizu H 2 Te-H 2 Se-H 2 S tačka ključanja ravnomjerno smanjuje, tada se od H 2 S do H 2 0 naglo povećava. Isto je uočeno i za serije HI -HBr-HCl-HF i H 3 Sb-H 3 As-H 3 P-H 3 N. Pretpostavljeno je, a kasnije i dokazano, da postoje specifične veze između H 2 0 molekula, pri čemu se prekida od čega se troši energija za grijanje. Iste veze otežavaju odvajanje molekula HF i H 3 N. Ova vrsta veze se naziva vodonična veza, pogledajmo njen mehanizam.
Elementi H i O imaju veliku razliku u vrijednostima elektronegativnosti (EO(H) = 2,1; EO(O) = 3,5), tako da je hemijska veza H-O snažno povećana. Elektronska gustina se pomera prema kiseoniku, usled čega atom vodonika dobija efektivno pozitivno naelektrisanje, a atom kiseonika efektivno negativno naelektrisanje. Vodikova veza je slika elektrostatičke privlačnosti između pozitivno nabijenog atoma vodika jedne molekule i negativno nabijenog atoma kisika druge molekule:
Sposobnost vode da formira vodonične veze je od velike biohemijske važnosti.
Gustina
Sve supstance imaju tendenciju povećanja gustine sa smanjenjem temperature. Međutim, voda se u ovom slučaju ponaša pomalo neobično.
Minimalna temperatura na kojoj voda može biti bez smrzavanja je 0 "C. Logično bi bilo pretpostaviti da ovoj temperaturi odgovara i najveća gustina vode. Međutim, eksperimentalno je dokazano da je gustina tekuće vode maksimalna na 4 °C.
Ova činjenica je od velike važnosti. Zamislite da voda poštuje zakone koji su karakteristični za sve druge tečnosti. Tada bi došlo do promjene njegove gustine, kao i kod drugih tečnosti. U svijetu oko nas to bi dovelo do katastrofe: približavanjem zime i raširenim zahlađenjem, gornji slojevi tekućine u rezervoarima bi se ohladili i potonuli na dno. Topliji slojevi tečnosti koji su se podigli da zauzmu svoje mesto takođe bi se ohladili na 0 °C i spustili. To bi se nastavilo sve dok se sva voda ne ohladi na 0°C. Nadalje, voda bi, počevši od gornjih slojeva, počela da se smrzava. Kako je gušći, led bi tonuo na dno, smrzavanje bi se nastavilo sve dok se sva voda prirodnih rezervoara ne zaledi na dno. Jasno je da u takvim uslovima flora i fauna prirodnih vodnih tijela ne bi mogla postojati.
Druga anomalija u gustoći vode je ta što je gustina leda manja od gustine vode, odnosno voda se pri smrzavanju ne sabija, kao sve druge tekućine, već se, naprotiv, širi.
Sa stanovišta zakona fizike, ovo je apsurdno, jer uređenije stanje molekula (led) ne može zauzeti veći volumen od manje uređenog (tečna voda), pod uslovom da je broj molekula u oba stanja jednak isto.
Kao što je već spomenuto, u tekućoj vodi molekuli H 2 0 su međusobno povezani vodoničnim vezama. Formiranje kristala leda je praćeno stvaranjem novih vodikovih veza, zbog čega molekule vode formiraju slojeve. Veza između slojeva se također ostvaruje zahvaljujući vodikovim vezama. Rezultirajuća struktura (tzv. struktura leda) je jedna od najmanje gustoće - praznine koje postoje između molekula u kristalu leda premašuju veličinu molekula vode. Zbog toga je gustina vode važnija od gustine leda.
Površinski napon
Po pravilu, površinski napon tečnosti se podrazumeva kao sila koja deluje na jediničnu dužinu konture međusloja i koja teži da ovu površinu svede na minimum. Vrijednost površinskog napona za vodu ima abnormalno visoku vrijednost - 7,3 .10 -2 N/m na 20 0 C (od svih tekućina, samo živa ima veću vrijednost - 51 10 -2 N/m).
Visoka vrijednost površinskog napona vode očituje se u tome što ona teži da svoju površinu svede na minimum. Može se reći da se pod djelovanjem ove sile molekuli vanjskog sloja vode prianjaju, stvarajući na površini neku vrstu filma. Toliko je jak i otporan da pojedini predmeti mogu ostati na površini vode, a da ne potone u nju, čak i ako je njihova gustina veća od gustine vode.
Prisutnost filma omogućava mnogim insektima da se kreću po površini vode, pa čak i sjede na njoj, kao na tvrdoj površini.
Živa bića aktivno koriste i unutrašnju stranu vodene površine. Mnogi od nas su vidjeli larve komaraca kako vise na njemu ili male puževe kako puze u potrazi za plijenom.
Visoka površinska napetost također uzrokuje tako neobično važnu pojavu u prirodi kao što je kapilarnost (tečnost se diže kroz vrlo tanke cijevi - kapilare). Zahvaljujući tome, vrši se ishrana biljaka.
Da bi se opisali ponašanje vode u kapilarama, izvedeni su prilično složeni fizički zakoni. Slojevi vode koji se nalaze u blizini čvrste površine strukturno su uređeni. Debljina takvog sloja može doseći desetine i stotine molekula. Sada su naučnici skloni da strukturno uređeno stanje vode u kapilarama posmatraju kao zasebno stanje - kapilarno.
Kapilarna voda je široko rasprostranjena u prirodi u obliku takozvane pora vode. Prekriva površine pora i pukotina u stijenama i mineralima zemljine kore tankim, ali gustim filmom. Gustoća ovog filma je također posljedica činjenice da su molekuli vode koji ga čine vezani za čestice koje formiraju čvrstu supstancu intermolekularnim silama. Strukturna sređenost pora vode razlog je što je njena temperatura kristalizacije (smrzavanja) znatno niža od temperature slobodne vode. Osim toga, svojstva stijena s kojima pora voda dolazi u kontakt značajno zavise od agregacijskog stanja u kojem se nalazi.
GLAVNI APSTRAKTOR
PETRUNINA
ALLA
BORISOVNA
OPĆINSKI OPĆE OBRAZOVNI
SREDNJA ŠKOLA №4
ESSAY
iz hemije na temu:
“Voda i njena svojstva”
Izvedeno :
student 11 ”B” klasa
Petrunina Elena
PENZA 2001
Voda- supstanca poznata i neobična. Poznati sovjetski naučnik akademik I. V. Petrjanov nazvao je svoju naučno popularnu knjigu o vodi „Najneobičnija supstanca na svetu“. A doktor bioloških nauka B.F. Sergejev započeo je svoju knjigu "Zabavna fiziologija" s poglavljem o vodi - "Supstanca koja je stvorila našu planetu".
Naučnici su u pravu: na Zemlji ne postoji za nas važnija supstanca od obične vode, a u isto vreme ne postoji ni druga supstanca iste vrste, u čijim svojstvima bi bilo toliko kontradiktornosti i anomalija koliko u njenim svojstvima.
Gotovo ¾ površine naše planete zauzimaju okeani i mora. Čvrsta voda - snijeg i led - pokriva 20% zemljišta. Od ukupne količine vode na Zemlji, jednake 1 milijardi 386 miliona kubnih kilometara, 1 milijarda 338 miliona kubnih kilometara otpada na slane vode Svjetskog okeana, a samo 35 miliona kubnih kilometara otpada na udio slatkih voda. Ukupna količina okeanske vode bila bi dovoljna da pokrije globus slojem većim od 2,5 kilometara. Na svakog stanovnika Zemlje dolazi otprilike 0,33 kubna kilometra morske vode i 0,008 kubnih kilometara slatke vode. Ali poteškoća je u tome što je velika većina slatke vode na Zemlji u stanju koje otežava pristup ljudima. Gotovo 70% slatke vode nalazi se u ledenim pokrivačima polarnih zemalja i planinskim glečerima, 30% je u vodonosnicima pod zemljom, a samo 0,006% slatke vode se istovremeno nalazi u kanalima svih rijeka.
Molekuli vode pronađeni su u međuzvjezdanom prostoru. Voda je dio kometa, većine planeta Sunčevog sistema i njihovih satelita.
Izotopski sastav. Postoji devet stabilnih izotopskih varijanti vode. Njihov prosječni sadržaj u slatkoj vodi je sljedeći: 1 H216 O - 99,73%, 1 H218 O - 0,2%,
1 H217 O - 0,04%, 1 H2 H16 O - 0,03%. Preostalih pet izotopskih vrsta prisutno je u vodi u zanemarljivim količinama.
Struktura molekula. Kao što znate, svojstva hemijskih jedinjenja zavise od toga od kojih elemenata se sastoje njihovi molekuli i prirodno se menjaju. Voda se može smatrati vodonik oksidom ili kisikovim hidridom. Atomi vodika i kiseonika u molekuli vode nalaze se na uglovima jednakokračnog trougla sa dužinom O-H veze od 0,957 nm; vezni ugao H - O - H 104o 27'.
|
 |
Ali budući da se oba atoma vodika nalaze na istoj strani kisika, električni naboji u njemu se raspršuju. Molekula vode je polarna, što je razlog posebne interakcije između njenih različitih molekula. Atomi vodika u molekuli vode, koji ima djelomični pozitivan naboj, stupaju u interakciju s elektronima atoma kisika susjednih molekula. Takva hemijska veza se naziva h o d o r d n o y. Kombinira molekule vode u neku vrstu polimera prostorne strukture. Vodena para sadrži oko 1% dimera vode. Udaljenost između atoma kiseonika je 0,3 nm. U tečnoj i čvrstoj fazi, svaki molekul vode formira četiri vodikove veze: dvije kao donor protona i dvije kao akceptor protona. Prosječna dužina ovih veza je 0,28 nm, ugao H - O - H teži 1800. Četiri vodonične veze molekula vode usmjerene su približno na vrhove pravilnog tetraedra.
Struktura modifikacija leda je trodimenzionalna mreža. U modifikacijama koje postoje pri niskim pritiscima, tzv. led - I, veze H - O - H su gotovo ravne i usmjerene na vrhove pravilnog tetraedra. Ali pri visokim pritiscima obični led se može pretvoriti u takozvani led - II, led - III i tako dalje - teže i gušće kristalne oblike ove supstance. Najtvrđi, najgušći i najvatrostalniji do sada su led - VII i led - VIII. Led - VII je dobijen pod pritiskom od 3 milijarde Pa, topi se na temperaturi od + 1900 C. U modifikacijama - led - II - led - VI - sa H - O - H vezom, oni su zakrivljeni i uglovi između njih se razlikuju od tetraedarskog, što uzrokuje povećanje gustine duž u odnosu na gustinu običnog leda. Samo u modifikacijama ice-VII i ice-VIII postiže se najveća gustina pakovanja: u njihovoj strukturi dve pravilne mreže izgrađene od tetraedara su umetnute jedna u drugu, dok je sistem pravolinijskih vodoničnih veza očuvan.
Trodimenzionalna mreža vodoničnih veza izgrađena od tetraedara postoji iu tekućoj vodi u čitavom rasponu od temperature topljenja do kritične temperature jednake +3,980C. Povećanje gustine tokom topljenja, kao iu slučaju gustih modifikacija leda, objašnjava se savijanjem vodoničnih veza.
Savijanje vodoničnih veza se povećava sa povećanjem temperature i pritiska, što dovodi do povećanja gustine. S druge strane, kada se zagrije, prosječna dužina vodikovih veza postaje duža, zbog čega se gustoća smanjuje. Zajedničko djelovanje dvije činjenice objašnjava prisustvo maksimalne gustine vode na temperaturi od +3,980C.
Fizička svojstva vode su anomalne, što se objašnjava gornjim podacima o interakciji između molekula vode.
Voda je jedina supstanca na Zemlji koja postoji u prirodi u sva tri agregatna stanja – tečnom, čvrstom i gasovitom.
Otapanje leda pri atmosferskom pritisku je praćeno smanjenjem zapremine za 9%. Gustoća tekuće vode na temperaturi blizu nule veća je od gustine leda. Na 0°C, 1 gram leda zauzima zapreminu od 1,0905 kubnih centimetara, a 1 gram tekuće vode zauzima zapreminu od 1,0001 kubnih centimetara. I led pluta, zbog čega vodena tijela obično ne promrzavaju, već su samo prekrivena ledenim pokrivačem.
Temperaturni koeficijent volumetrijskog širenja leda i tekuće vode je negativan na temperaturama ispod - 2100C i +3,980C, respektivno.
Toplotni kapacitet pri topljenju se skoro udvostručuje iu rasponu od 00C do 1000C gotovo je nezavisan od temperature.
Voda ima nenormalno visoke tačke topljenja i ključanja u poređenju sa drugim vodoničnim jedinjenjima elemenata glavne podgrupe grupe VI periodnog sistema.
vodonik telurid vodonik selenid sumporovodik voda
H 2 One H 2 S e H 2 S H2 O
t topljenje - 510S - 640S - 820S 00S
_____________________________________________________
tačka ključanja - 40C - 420C - 610C 1000C
_____________________________________________________
Potrebna je dodatna energija da bi se olabavile, a zatim prekinule vodonične veze. I ova energija je veoma značajna. Zbog toga je toplotni kapacitet vode tako visok. Zahvaljujući ovoj osobini, voda formira klimu planete. Geofizičari kažu da bi se Zemlja odavno ohladila i pretvorila u beživotni komad kamena, da nije bilo vode. Dok se zagreva, apsorbuje toplotu, a kada se hladi, oslobađa je. Kopnena voda i apsorbuje i vraća mnogo toplote i na taj način „izjednačava“ klimu. Posebno je primjetan utjecaj morskih struja na formiranje klime kontinenata, formirajući zatvorene cirkulacijske prstenove u svakom okeanu. Najupečatljiviji primjer je utjecaj Golfske struje, moćnog sistema toplih struja koje se protežu od poluostrva Florida u Sjevernoj Americi do Svalbarda i Nove zemlje. Zahvaljujući Golfskoj struji, prosječna januarska temperatura na obali Sjeverne Norveške, iza arktičkog kruga, ista je kao u stepskom dijelu Krima - oko 00C, odnosno povećana za 15-200C. I u Jakutiji na istoj geografskoj širini, ali daleko od Golfske struje - minus 400C. A oni molekuli vode koji su rasuti u atmosferi - u oblacima iu obliku para, štite Zemlju od kosmičke hladnoće. Vodena para stvara snažan "efekat staklenika", koji zadržava do 60% toplotnog zračenja naše planete, sprečavajući je da se ohladi. Prema proračunima M.I. Budyka, sa prepolovljenjem sadržaja vodene pare u atmosferi, prosječna temperatura Zemljine površine bi pala za više od 50C (sa 14,3 na 90C). Na ublažavanje zemljine klime, posebno na izjednačavanje temperature zraka u prijelaznim godišnjim dobima - proljeće i jesen, značajno utiču ogromne vrijednosti latentne topline topljenja i isparavanja vode.
Ali ovo nije jedini razlog zašto vodu smatramo vitalnom supstancom. Činjenica je da se ljudsko tijelo sastoji od gotovo 63 - 68% vode. Gotovo sve biohemijske reakcije u svakoj živoj ćeliji su reakcije u vodenim rastvorima. Vodom se iz našeg tijela uklanjaju otrovne šljake; Voda koju luče žlijezde znojnice i ispari s površine kože regulira našu tjelesnu temperaturu. Predstavnici životinjskog i biljnog svijeta sadrže isto obilje vode u svojim tijelima. Najmanje vode, samo 5-7% težine, sadrži mahovine i lišajeve. Većina stanovnika svijeta i biljaka sastoji se od više od polovine vode. Na primjer, sisari sadrže 60 - 68%; riba - 70%; alge - 90 - 98% vode.
U rastvorima (uglavnom vodenim), većina tehnoloških procesa se odvija u hemijskoj industriji, u proizvodnji lekova i prehrambenih proizvoda.
Nije slučajno da je hidrometalurgija - vađenje metala iz ruda i koncentrata pomoću rastvora različitih reagenasa - postala važna industrija.
Voda je važan izvor energetskih resursa. Kao što znate, sve hidroelektrane na svijetu, od najmanjih do najvećih, pretvaraju mehaničku energiju toka vode u električnu energiju isključivo uz pomoć vodenih turbina na koje su priključeni električni generatori. U nuklearnim elektranama nuklearni reaktor zagrijava vodu, vodena para rotira turbinu s generatorom i proizvodi električnu energiju.
Voda je, uprkos svim svojim anomalnim svojstvima, standard za mjerenje temperature, mase (težine), količine toplote i visine površine.
Švedski fizičar Anders Celsius, član Stokholmske akademije nauka, stvorio je 1742. godine skalu toplomjera od Celzijusa, koja se danas koristi gotovo svuda. Tačka ključanja vode je 100, a tačka topljenja leda je 0.
Prilikom razvoja metričkog sistema, uspostavljenog dekretom francuske revolucionarne vlade 1793. godine, umjesto raznih drevnih mjera, voda je korištena za stvaranje glavne mjere mase (težine) - kilograma i grama: 1 gram, kao što znate, je težine 1 kubni centimetar (mililitar) čiste vode na temperaturi najveće gustine - 40C. Dakle, 1 kilogram je težina 1 litre (1000 kubnih centimetara) ili 1 kubnog decimetra vode: a 1 tona (1000 kilograma) je težina 1 kubnog metra vode.
Voda se također koristi za mjerenje količine topline. Jedna kalorija je količina toplote potrebna da se 1 gram vode zagreje sa 14,5 na 15,50C.
Sve visine i dubine na Zemljinoj kugli mjere se od nivoa mora.
Godine 1932. Amerikanci G. Urey i E. Osborne otkrili su da čak i najčistija voda koja se može dobiti samo u laboratorijskim uslovima sadrži malu količinu neke supstance, očigledno izražene istom hemijskom formulom H2O, ali ima molekulsku težinu od 20 umjesto težine od 18 svojstvene običnoj vodi. Yuuri je ovu supstancu nazvao teškom vodom. Velika težina teške vode objašnjava se činjenicom da se njeni molekuli sastoje od atoma vodika sa dvostruko većom atomskom težinom u odnosu na obične atome vodika. Dvostruka težina ovih atoma je pak posljedica činjenice da njihova jezgra sadrže, pored jednog protona koji čini jezgro običnog vodika, još jedan neutron. Teški izotop vodonika naziva se deuterijum.
(D ili 2 H), a obični vodonik je postao poznat kao protij. Teška voda, deuterijum oksid, izražava se formulom D2O.
Ubrzo je otkriven i treći, superteški izotop vodonika sa jednim protonom i dva neutrona u jezgru, koji je nazvan tricijum (T ili 3 H). U kombinaciji s kisikom, tricij stvara supertešku vodu T2O molekulske težine 22.
Prirodne vode sadrže u prosjeku oko 0,016% teške vode. Teška voda je po izgledu slična običnoj vodi, ali se od nje razlikuje po mnogim fizičkim svojstvima. Tačka ključanja teške vode je 101,40C, tačka smrzavanja je +3,80C. Teška voda je 11% teža od obične vode. Specifična težina teške vode na 250C je 1,1. Loše otapa različite soli (za 5-15%). U teškoj vodi, brzina nekih hemijskih reakcija je drugačija nego u običnoj vodi.
I fiziološki, teška voda utiče na živu materiju na drugačiji način: za razliku od obične vode, koja ima životvornu moć, teška voda je potpuno inertna. Sjeme biljaka, ako se zalijeva teškom vodom, ne klija; punoglavci, mikrobi, crvi, ribe ne mogu postojati u teškoj vodi; ako se životinjama daje samo teška voda, umrijet će od žeđi. Teška voda je mrtva voda.
Postoji još jedna vrsta vode koja se fizičkim svojstvima razlikuje od obične vode - to je magnetizirana voda. Takva se voda dobiva pomoću magneta postavljenih u cjevovod kroz koji voda teče. Magnetizirana voda mijenja svoja fizička i kemijska svojstva: povećava se brzina kemijskih reakcija u njoj, ubrzava se kristalizacija otopljenih tvari, povećava se adhezija čvrstih čestica nečistoća i njihovo taloženje sa stvaranjem velikih pahuljica (koagulacija). Magnetizacija se uspešno koristi na vodovodima sa visokom zamućenošću vode koja se uzima. Takođe omogućava brzu sedimentaciju zagađenih industrijskih otpadnih voda.
Od hemijska svojstva vode, sposobnost njenih molekula da se disociraju (razgrađuju) na jone i sposobnost vode da rastvara supstance različite hemijske prirode.
Uloga vode kao glavnog i univerzalnog otapala određena je prvenstveno polarnošću njenih molekula i, kao posljedica toga, izuzetno visokom dielektričnom konstantom. Suprotni električni naboji, a posebno ioni, privlače se jedni prema drugima u vodi 80 puta slabije nego što bi bili privučeni u zraku. Sile međusobnog privlačenja između molekula ili atoma tijela uronjenog u vodu također su slabije nego u zraku. U ovom slučaju, toplinskim gibanjem je lakše razbiti molekule. Zato dolazi do rastvaranja, uključujući mnoge teško rastvorljive supstance: kap istroši kamen.
Samo mali dio molekula (jedan od 500.000.000) prolazi kroz elektrolitičku disocijaciju prema shemi:
H2 + 1/2 O2 H2 O -242 kJ/mol za paru
286 kJ/mol za tečnu vodu
Na niskim temperaturama u odsustvu katalizatora, odvija se izuzetno sporo, ali brzina reakcije naglo raste s porastom temperature, a na 5500C dolazi do eksplozije. Kako pritisak opada i temperatura raste, ravnoteža se pomiče ulijevo.
Pod uticajem ultraljubičastog zračenja voda se fotodisocijacija na H+ i OH- jone.
Jonizujuće zračenje izaziva radiolizu vode sa stvaranjem H2; H2 O2 i slobodni radikali: H*; HE*; O* .
Voda je reaktivno jedinjenje.
Voda se oksidira atomskim kiseonikom:
H2 O + C CO + H2
Na povišenoj temperaturi u prisustvu katalizatora, voda reaguje sa CO; CH4 i drugi ugljikovodici, na primjer:
6H2 O + 3P 2HPO3 + 5H2
Voda reaguje sa mnogim metalima i formira H2 i odgovarajući hidroksid. Kod alkalijskih i zemnoalkalnih metala (osim Mg) ova reakcija se odvija već na sobnoj temperaturi. Manje aktivni metali razlažu vodu na povišenim temperaturama, na primjer, Mg i Zn - iznad 1000C; Fe - iznad 6000S:
2Fe + 3H2 O Fe2 O 3 + 3H2
Mnogi oksidi reagiraju s vodom i stvaraju kiseline ili baze.
Voda može poslužiti kao katalizator, na primjer, alkalni metali i vodonik reagiraju sa CI2 samo u prisustvu vode u tragovima.
Ponekad je voda katalizatorski otrov, na primjer, za željezni katalizator u sintezi NH3.
Sposobnost molekula vode da formiraju trodimenzionalne mreže vodoničnih veza omogućava im da formiraju gasne hidrate sa inertnim gasovima, ugljovodonicima, CO2, CI2, (CH2)2 O, CHCI3 i mnogim drugim supstancama.
Otprilike do kraja 19. stoljeća voda se smatrala besplatnim nepresušnim darom prirode. Nedostajalo je samo u slabo naseljenim područjima pustinje. U 20. veku, pogled na vodu se dramatično promenio. Kao rezultat brzog rasta svjetske populacije i brzog razvoja industrije, problem snabdijevanja čovječanstva čistom slatkom vodom postao je gotovo svjetski problem broj jedan. Trenutno ljudi godišnje koriste oko 3.000 milijardi kubnih metara vode, a ta brojka stalno raste. U mnogim gusto naseljenim industrijskim područjima, čista voda je već u nedostatku.
Nedostatak slatke vode na kugli zemaljskoj može se popuniti na različite načine: desalinirati morsku vodu, a i zamijeniti je, gdje je to tehnološki moguće, slatkom vodom; prečišćavati otpadne vode do te mjere da se mogu bezbedno ispuštati u rezervoare i vodotoke, bez straha od zagađenja, i ponovo koristiti; ekonomično koristiti slatku vodu, stvarajući tehnologiju proizvodnje koja je manje intenzivna, zamjenjujući, gdje je to moguće, slatku vodu visokog kvaliteta slatkom vodom nižeg kvaliteta, itd.
VODA JE JEDNO OD GLAVNIH BOGATSTVA ČOVJEČANSTVA NA ZEMLJI.
BIBLIOGRAFIJA:
1. Hemijska enciklopedija. Tom 1. Urednik I.L.Knunyants. Moskva, 1988.
2. Enciklopedijski rečnik mladog hemičara. Kompajleri
V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. Moskva, Pedagogija, 1982.
“Hidrometeoizdat”, 1980.
4. Najneobičnija supstanca na svijetu. Autor
I.V. Petrjanov. Moskva, "Pedagogija", 1975.
P L A N.
I. UVOD.
Izreke poznatih naučnika o vodi.
II .Glavni dio.
1. Raspodjela vode na planeti Zemlji, u svemiru
prostor.
2. Izotopski sastav vode.
3. Struktura molekula vode.
4. Fizička svojstva vode, njihova anomalija.
a) Agregatna stanja vode.
b) Gustina vode u čvrstom i tečnom stanju.
c) Toplotni kapacitet vode.
d) Tačke topljenja i ključanja vode u poređenju sa
druga vodonikova jedinjenja elemenata
glavna podgrupa YI grupa periodnog sistema.
5. Utjecaj vode na formiranje klime na planeti
6. Voda kao glavna komponenta biljke i
životinjskih organizama.
7.Upotreba vode u industriji, proizvodnji
struja.
8. Korištenje vode kao reference.
a).Za mjerenje temperature.
b) Za mjerenje mase (težine).
c) Za mjerenje količine toplote.
d) Za mjerenje visine terena.
9. Teška voda, njena svojstva.
10. Magnetizirana voda, njena svojstva.
11. Hemijska svojstva vode.
a) Stvaranje vode iz kiseonika i vodonika.
b) Disocijacija vode na jone.
c) Fotodisocijacija vode.
d) Radioliza vode.
e) Oksidacija vode atomskim kiseonikom.
e) Interakcija vode sa nemetalima, halogenima,
ugljovodonici.
g) Interakcija vode sa metalima.
h) Interakcija vode sa oksidima.
i) Voda kao katalizator i inhibitor hemikalije
III .Zaključak.
Voda kao jedno od glavnih bogatstava čovječanstva na Zemlji.
Voda na našoj planeti je u tri agregatna stanja - tečnom, čvrstom (led, snijeg) i gasovitom (para). Trenutno voda zauzima 3/4.
Voda čini vodenu ljusku naše planete - hidrosferu.
Hidrosfera (od grčkih riječi "hydro" - voda, "sphere" - lopta) uključuje tri glavne komponente: okeane, kopnene vode i vodu u atmosferi. Svi dijelovi hidrosfere su međusobno povezani procesom kruženja vode u prirodi koji vam je već poznat.
- Objasnite kako voda sa kontinenata ulazi u okeane.
- Kako voda ulazi u atmosferu?
- Kako se voda vraća na kopno?
Okeani čine preko 96% sve vode na našoj planeti.
Kontinenti i ostrva dijele Svjetski okean na odvojene okeane: Pacifik, Atlantik, Indijski,.
Posljednjih godina, karte ističu Južni ocean - vodeno tijelo koje okružuje Antarktik. Najveći po površini je Tihi okean, a najmanji Arktički okean.
Dijelovi okeana koji strše u kopno i razlikuju se po svojstvima svojih voda nazivaju se morima. Ima ih puno. Najveća mora na planeti su Filipinsko, Arapsko, Koraljno.
Voda u prirodnim uvjetima sadrži različite tvari otopljene u njoj. U 1 litru okeanske vode u prosjeku se nalazi 35 g soli (najviše kuhinjske soli), što joj daje slan okus, čini je nepogodnom za piće i upotrebu u industriji i poljoprivredi.
Rijeke, jezera, močvare, glečeri i podzemne vode su kopnene vode. Većina kopnenih voda su slatke, ali slane se nalaze i među jezerima i podzemnim vodama.
Znate kakvu veliku ulogu imaju rijeke, jezera, močvare u prirodi i životima ljudi. Ali evo šta je iznenađujuće: u ukupnoj količini vode na Zemlji, njihov udio je vrlo mali - samo 0,02%.
Mnogo više vode je zatvoreno u glečerima - oko 2%. Nemojte ih brkati sa ledom koji nastaje kada se voda zamrzne. nastaju tamo gde više pada nego što ima vremena da se otopi. Snijeg se postepeno nakuplja, zbija i pretvara u led. Glečeri pokrivaju oko 1/10 kopna. Nalaze se prvenstveno na kopnu Antarktika i na ostrvu Grenland, koji su prekriveni ogromnim ledenim školjkama. Blokovi leda koji se odlome duž njihovih obala formiraju plutajuće planine - sante leda.
Neki od njih dostižu ogromne veličine. Velika područja zauzimaju glečeri u planinama, posebno na visokim mjestima kao što su Himalaji, Pamir i Tien Shan.
Glečeri se mogu nazvati ostavama slatke vode. Do sada se gotovo nije koristio, ali naučnici već dugo razvijaju projekte za transport ledenih bregova u sušne regije kako bi lokalno stanovništvo opskrbili pitkom vodom.
Oni takođe čine oko 2% sve vode na Zemlji. Nalaze se u gornjem dijelu zemljine kore.
Ove vode mogu biti slane i slatke, hladne, tople i tople. Često su zasićene tvarima korisnim za ljudsko zdravlje i ljekovite su (mineralne vode).
Na mnogim mjestima, na primjer, uz obale rijeka, u gudurama, podzemne vode izlaze na površinu, formirajući izvore (nazivaju se i izvori i izvori).
Rezerve podzemne vode se obnavljaju zbog atmosferskih padavina, koje prodiru kroz neke od stijena koje čine površinu zemlje. Dakle, podzemne vode su uključene u prirodu.
Voda u atmosferi
Sadrži vodenu paru, kapljice vode i kristale leda. Zajedno čine djeliće procenta ukupne količine vode na Zemlji. Ali bez njih bi ciklus vode na našoj planeti bio nemoguć.
- Šta je hidrosfera? Navedite njegove sastavne dijelove.
- Koji okeani čine Svjetski okean naše planete?
- Šta čini kopnena voda?
- Kako nastaju glečeri i gdje se nalaze?
- Koja je uloga podzemnih voda?
- Šta je voda u atmosferi?
- Koja je razlika između rijeke, jezera i ?
- Koja je opasnost od sante leda?
- Postoje li slane vode na našoj planeti osim mora i okeana?
Vodena ljuska Zemlje naziva se hidrosfera. Sastoji se od okeana, kopnenih voda i vode u atmosferi. Svi dijelovi hidrosfere su međusobno povezani procesom kruženja vode u prirodi. Okeani čine preko 96% svjetske vode. Podijeljen je na odvojene okeane. Dijelovi okeana koji strše u kopno nazivaju se morima. Kopnene vode obuhvataju rijeke, jezera, močvare, glečere, podzemne vode. Atmosfera sadrži vodenu paru, kapljice vode i kristale leda.
Bio bih vam zahvalan ako podijelite ovaj članak na društvenim mrežama:
Pretraga sajta.
Bez vodeživot na našoj planeti ne bi mogao postojati. Voda važna za žive organizme iz dva razloga. Prvo, neophodna je komponenta živih ćelija, a drugo, mnogim organizmima služi i kao stanište. Za ljude je od vrijednosti samo voda za piće. Za dobivanje vode za piće koriste se, što vam omogućava da je pročistite od štetnih nečistoća, učinite je pogodnom za piće i kuhanje. Zato treba reći nekoliko riječi o njegovim kemijskim i fizičkim svojstvima.
Ova svojstva su prilično neobična i uglavnom su posljedica male veličine molekula. vode, njihov polaritet i sposobnost da se međusobno kombinuju vodoničnim vezama. Polaritet se odnosi na neravnomjernu raspodjelu naboja u molekulu. U vodi, jedan kraj molekula ("pol") nosi mali pozitivan naboj, dok drugi kraj nosi negativan naboj. Takav molekul se naziva dipol. Sposobnost atoma kisika da privuče elektrone je izraženija nego kod atoma vodika, pa atom kisika u molekuli vode teži sebi da povuče elektrone dva atoma vodika. Elektroni su negativno nabijeni, zbog čega atom kisika poprima mali negativni naboj, a atomi vodika pozitivni.
Kao rezultat, između molekule vode dolazi do slabe elektrostatičke interakcije i, budući da se suprotni naboji privlače, čini se da se molekuli "lijepe zajedno". Ove interakcije, slabije od normalnih ionskih ili kovalentnih veza, nazivaju se vodoničnim vezama. Vodikove veze se neprestano stvaraju, raspadaju i ponovo pojavljuju u vodenom stupcu. I iako su to slabe veze, njihov kombinovani učinak određuje mnoga neobična fizička svojstva vode. S obzirom na ovo svojstvo vode, sada možemo nastaviti sa razmatranjem onih svojstava koja su važna sa biološke tačke gledišta.
Vodikove veze između molekula vode. A. Dva molekula vode povezana vodoničnom vezom 6+ - vrlo mali pozitivan naboj; 6~ je vrlo mali negativni naboj. B. Mreža molekula vode koje se drže zajedno vodoničnim vezama. Takve strukture se stalno formiraju, razgrađuju i ponovo izbijaju u vodi koja je u tečnom stanju.Biološki značaj vode
Voda kao rastvarač. Voda- odličan rastvarač za polarne supstance. To uključuje ionska jedinjenja, kao što su soli, koje sadrže nabijene čestice (jone) i neka nejonska jedinjenja, kao što su šećeri, u kojima su polarne (slabo nabijene) grupe prisutne u molekuli (u šećerima, to je hidroksilna grupa koja nosi mali negativni naboj, -OH). Kada se supstanca otopi u vodi, molekuli vode okružuju ione i polarne grupe, odvajajući ione ili molekule jedne od drugih.
U otopini se molekulima ili ionima omogućuje slobodnije kretanje, tako da se reaktivnost tvari povećava. Zbog toga se većina hemijskih reakcija odvija u ćeliji u vodenim rastvorima. Nepolarne supstance, kao što su lipidi, odbijaju se od vode i u njenom prisustvu se obično međusobno privlače, drugim rečima, nepolarne supstance su hidrofobne (hidrofobne - vodoodbojne). Takve hidrofobne interakcije igraju važnu ulogu u formiranju membrana, kao iu određivanju trodimenzionalne strukture mnogih proteinskih molekula, nukleinskih kiselina i drugih ćelijskih komponenti.
inherentno svojstva vode rastvarača takođe znači da voda služi kao medij za transport raznih. Ovu ulogu obavlja u krvi, u limfnom i ekskretornom sistemu, u probavnom traktu i u floemu i ksilemu biljaka.
Voda u ljudskom životu
Voda – na prvi pogled najjednostavniji hemijski spoj dva atoma vodonika i jednog atoma kiseonika – je, bez ikakvog preterivanja, osnova života na Zemlji. Nije slučajno da naučnici u potrazi za oblicima života na drugim planetama Sunčevog sistema ulažu toliki napor da otkriju tragove vode.
U svakodnevnom životu stalno se susrećemo s vodom. Istovremeno, parafrazirajući pjesmu iz starog filma, možemo reći da “pijemo vodu” i “polijemo vodu”. Govorit ćemo o ova dva aspekta ljudske upotrebe vode.
Vodena "hrana"
Voda za domaćinstvo
Vodena "hrana"
Voda sama po sebi nema nutritivnu vrijednost, ali je neizostavan dio svih živih bića. Biljke sadrže do 90% vode, dok se tijelo odrasle osobe sastoji od oko 60-65% vode. Gledajući u detalje, može se primijetiti da kosti sadrže 22% vode, mozak 75%, dok se krv sastoji od čak 92%.
Primarna uloga vode u životu svih živih bića, uključujući i čovjeka, je zbog činjenice da je ona univerzalni rastvarač za ogroman broj hemikalija. One. u stvari, to je okruženje u kojem se odvijaju svi životni procesi.
Evo samo male i daleko od potpune liste "dužnosti" vode u našem tijelu.
Reguliše tjelesnu temperaturu.
Vlaže vazduh.
Osigurava isporuku hranjivih tvari i kisika svim stanicama tijela.
Štiti i štiti vitalne organe.
Pomaže u pretvaranju hrane u energiju.
Pomaže organima da se hranljive materije apsorbuju.
Uklanja toksine i otpadne produkte životnih procesa.
Određen i stalan sadržaj vode je neophodan uslov za postojanje živog organizma. Promjenom količine utrošene vode i njenog slanog sastava narušavaju se procesi varenja i asimilacije hrane, hematopoeze itd. Bez vode je nemoguće regulirati razmjenu topline tijela sa okolinom i održavati tjelesnu temperaturu.
Osoba je izuzetno svjesna promjene sadržaja vode u svom tijelu i bez nje može živjeti samo nekoliko dana. Sa gubitkom vode u količini manjoj od 2% tjelesne težine (1-1,5 l) javlja se osjećaj žeđi, sa gubitkom od 6-8% javlja se nesvjestica, sa 10% - halucinacije, gutanje poremećaji. Gubitak 10-20% vode je opasan po život. Životinje umiru kada izgube 20-25% vode.
Prekomjerna potrošnja vode dovodi do preopterećenja kardiovaskularnog sistema, uzrokuje iscrpljujuće znojenje, praćeno gubitkom soli i slabi organizam.
U zavisnosti od intenziteta rada, spoljašnjih uslova (uključujući klimu), kulturnih tradicija, čovek ukupno (zajedno sa hranom) dnevno unosi od 2 do 4 litre vode i isto toliko se izlučuje iz organizma (za više detaljnije pogledajte „Režim pijenja i ravnoteža vode u organizmu“ i članak „Piti ili ne piti – to je pitanje“ iz časopisa „Zdravlje“ u našem „Digestu“). Prosječna dnevna potrošnja je oko 2-2,5 litara. Na osnovu ovih brojki Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) polazi od razvoja preporuka za kvalitet vode (vidi "Parametri kvaliteta vode").
Mineralni sastav vode je od velikog značaja. Za stalno piće i kuhanje prikladna je slatka voda ukupne mineralizacije do 0,5 - 1 g / l. Iako je, naravno, u ograničenim količinama moguće (a ponekad čak i korisno, na primjer, u medicinske svrhe) koristiti mineralnu vodu s visokim udjelom soli (za informacije o tome koja je voda "pogodna" za koje bolesti, pogledajte članak "Svaka bolest ima svoju vodu" u našem Digestu"). Ljudsko tijelo se brzo prilagođava promjenama u sastavu soli vode za piće. Međutim, proces navikavanja traje neko vrijeme. Stoga, uz naglu (pa i češću) promjenu karakteristika vode, mogući su poremećaji u radu gastrointestinalnog trakta, u narodu poznati kao "bolest putnika".
Općenito, masovni mediji posvećuju veliku pažnju pitanju koje korisne tvari iu kojim količinama treba sadržavati vodu. Ovaj problem je zaista veoma važan, ali, nažalost, oko njega ima previše spekulacija i vulgarnosti.
Čak i vrlo ugledne publikacije dozvoljavaju sebi da donekle neodgovorno objavljuju informacije poput: “iz vode čovjek dobije do 25% korisnih minerala” i druge, najblaže rečeno, informacije koje ne odgovaraju stvarnosti. Klasik žanra "Čuo sam zvonjavu, ali ne znam gdje je" - članak "Kapitalna voda ..." gospođe Ekaterine Bychkove u AiF-Moskva br. 37 "99.
Naše gledište o ovom pitanju možete pronaći u odjeljku „Voda i korisni minerali“.
Preporučujemo i seriju članaka iz časopisa "Zdravlje": "Piti ili ne piti - to je pitanje", "Svaka bolest ima svoju vodu", "Pet činjenica o vodi koje niste znali", kao kao i materijali "I liječi i bogalji" i "Kameni vodopad", također predstavljeni u našem Digestu.
Voda za domaćinstvo
Poznato je da je upotreba vode za kućne potrebe u Rusiji daleko od racionalne (taktično ćutimo o industriji zbog nedostatka pouzdanih podataka). Dva su glavna razloga:
Obilje vodnih resursa.
Njihova jeftinost.
U broju od 31. avgusta 1999. godine, posvećenom problemima vode, časopis "Itogi" je dao vizuelne podatke koji karakterišu ova dva parametra i njihov odnos.
Vidi se da što je voda u određenoj zemlji jeftinija, to se izdašnije toči. Također nije iznenađujuće da u Rusiji, gdje do posljednjih godina nije bilo prakse ugradnje vodomjernih uređaja za svaki stan, ne postoje pouzdane statistike o potrošnji vode u svakodnevnom životu.
Stoga ćemo koristiti objavljene engleske podatke iz sredine 80-ih. Naravno, u Velikoj Britaniji je dnevna potrošnja vode po stanovniku već tada iznosila 140 l/dan, a kod nas je još uvijek oko 400 l/dan, ali podaci koje su prikupili pedantni Britanci toliko su zanimljivi da bismo trebali proučite i zabilježite. U svakom slučaju, tržišna ekonomija diktira svoje zakone, vjerovatno će uskoro voda poskupjeti i štedljivost navedenih Engleza nam se više neće činiti nerazumnom.
Dakle. Prema engleskim podacima /15/:
Glavni element potrošnje vode u svakodnevnom životu je toalet. "Nježni kontralto instrumenta za rezervoar za vodu" odgovoran je za 35% potrošnje vode po glavi stanovnika dnevno (50 litara). Slijedi lična higijena (kupanje i tuširanje, pranje i sl.) - 32% potrošnje (45 l), pranje - 12% (17 l), pranje suđa - 10% (14 l), piće i kuhanje - 3% ( 4 l), ostali troškovi (kućni ljubimci, zalijevanje cvijeća i sl.) - 8% (11 l).
Jasno je da su ove brojke u prosjeku i svedene na jedan dan (na primjer, osoba se kupa i ne pere svaki dan). Međutim, oni također pružaju hranu za razmišljanje i poređenje sa našom stvarnošću.
Malo je vjerovatno da jedemo mnogo više od istih Britanaca i, shodno tome, trošimo na kuhanje također negdje između 4 - 4,5 litara po glavi stanovnika dnevno. Oprostite na ovakvom zaključku, ali iz prethodnog direktno proizilazi da ne bismo trebali češće koristiti toalet (ili postoje druga mišljenja?). S obzirom da imamo jedinstven evropski standard za odvodne rezervoare, to daje istih 50 litara.
Inače, pedantni Britanci su izračunali da porodica od dvoje odraslih i troje dece u proseku koristi toalet 25-40 puta dnevno. Ako postoji navika ispuštanja ostataka hrane i drugog otpada u toalet, tada broj "spuštanja" čak iu porodici od 4 osobe može doseći 60. Ovdje, inače, treba tražiti porijeklo sada moderne u Evropi (posebno u Skandinaviji) ekološke inicijative „Daj ciglu u WC šolju!“. Osim šale, u rezervoar su stavili ciglu i tako smanjili volumen vode u njoj za skoro 2 litre. Pomnožite sa brojem ispiranja dnevno i dobijete "neto" uštedu. A ako govorimo o tako zanimljivom području ljudskog života kao što je WC školjka, onda budućnost općenito pripada vakuumskim jedinicama (slično onima ugrađenim u avione) koje troše samo 1 (jedan) litar vode. po sesiji.
Ali da se vratimo na naše ovce. Usuđujemo se i sugerirati da smo po stepenu automatizacije pranja ipak dostigli nivo Engleske prije 15 godina, a za tu svrhu prosječna potrošnja po glavi stanovnika iznosi 17 litara.
Gdje je onda, kako je naš prvi predsjednik govorio, "pas preturao"? Zašto koristimo duplo više vode?
Da bismo to učinili, pogledajmo što je ostalo od potrošnih predmeta: lična higijena, pranje suđa i tako dalje. Ovdje, možda, leži rješenje. Nije da smo se više kupali i temeljnije prali suđe. Razlika je prije u tome što nemamo naviku da zatvaramo slavinu kada, na primjer, peremo zube, a suđe peremo i u tekućoj vodi. Činilo bi se - sitnica, ali imajte na umu da kroz otvorenu slavinu istječe 10-15 litara vode u minuti. A druga moćna "rezerva" je pozicija "Ostalo". Činjenica je da „oni“ u ovom odjeljku praktički nemaju takav članak kao curenje. Samo što ih život tjera da brzo poprave postojeći vodovod - ne teče samo voda, teče i novac. Opravdano možemo tvrditi da se u našim uvjetima lavovski dio curenja događa upravo u kućama, da tako kažem, već "nakon brojila". I zato.
Britanci posvećuju veliku pažnju curenjima, ali iz navedenih razloga njihova glavna curenja nastaju u opštinskoj vodovodnoj mreži. U Moskvi, prema stručnjacima, 15-16% vode se takođe gubi između stanice za unos vode i stana (pogledajte članak „Moskovski pijeoci vode“, časopis „Itogi“, 31.08.99). A sada, pažnja, ono najvažnije. Nije tako loše, ali samo odličan rezultat! U Engleskoj gubici u prosjeku iznose 25%, a njihovi stručnjaci, uviđajući neizbježnost curenja, smatraju da je realno ostvariv rezultat kojem treba težiti curenjima 15%. Što je, kako kažu, trebalo dokazati. Čast i pohvala Mosvodokanalu. Sumnjamo, međutim, da je prosječna situacija u zemlji prilično bliža engleskoj. Međutim, čak i da je to istina, to još jednom pokazuje gdje gubimo. Mi smo, nažalost, navikli da za sve krivimo vodovod, ali ispada da "nema šta da se zameri ogledalu...". Vrijeme je da shvatimo da nakon što cijevi uđu u zgradu (bilo da se radi o stambenoj zgradi, poslovnom centru ili industrijskom objektu), odgovornost već leži na vlasnicima i korisnicima.
Dakle, vidite, u bliskoj budućnosti će nam trebati i cigla u WC šolji i drugi "buržoaski" trikovi. Kako isti Britanci kažu: "Upozoren je već naoružan."
