Vanduo (vandenilio oksidas) yra skaidrus skystis, kuris neturi spalvos (mažame tūryje), neturi kvapo ir skonio. Cheminė formulė: H2O. Kietoje būsenoje jis vadinamas ledu arba sniegu, o dujinėje – vandens garais. Apie 71% Žemės paviršiaus padengta vandeniu (vandenynai, jūros, ežerai, upės, ašigalių ledas).

Tai geras labai polinis tirpiklis. Natūraliomis sąlygomis jame visada yra ištirpusių medžiagų (druskų, dujų). Vanduo yra labai svarbus kuriant ir palaikant gyvybę Žemėje, gyvų organizmų cheminėje struktūroje, formuojantis klimatui ir orams.

Beveik 70% mūsų planetos paviršiaus užima vandenynai ir jūros. Kietas vanduo – sniegas ir ledas – dengia 20 % sausumos. Iš viso Žemėje esančio vandens kiekio, lygaus 1 milijardui 386 milijonams kubinių kilometrų, 1 milijardas 338 milijonai kubinių kilometrų tenka sūriam Pasaulio vandenyno vandenims ir tik 35 milijonai kubinių kilometrų tenka gėlo vandens daliai. Bendro vandenyno vandens kiekio pakaktų Žemės rutui padengti daugiau nei 2,5 kilometro sluoksniu. Kiekvienam Žemės gyventojui tenka maždaug 0,33 kubinio kilometro jūros vandens ir 0,008 kubinio kilometro gėlo vandens. Tačiau sunkumas yra tas, kad didžioji dauguma gėlo vandens Žemėje yra tokios būklės, kad žmonėms sunku jį pasiekti. Beveik 70% gėlo vandens yra poliarinių šalių ledo sluoksniuose ir kalnų ledynuose, 30% yra požeminiuose vandeninguose sluoksniuose ir tik 0,006% gėlo vandens vienu metu yra visų upių kanaluose. Tarpžvaigždinėje erdvėje buvo rastos vandens molekulės. Vanduo yra kometų, daugumos Saulės sistemos planetų ir jų palydovų, dalis.

Vandens sudėtis (pagal masę): 11,19% vandenilio ir 88,81% deguonies. Grynas vanduo yra skaidrus, bekvapis ir beskonis. Didžiausias jo tankis yra 0°C temperatūroje (1 g/cm3). Ledo tankis yra mažesnis už skysto vandens tankį, todėl ledas išplaukia į paviršių. Vanduo užšąla 0 ° C temperatūroje ir užverda 100 ° C temperatūroje, esant 101 325 Pa slėgiui. Tai prastas šilumos laidininkas ir labai prastas elektros laidininkas. Vanduo yra geras tirpiklis. Vandens molekulė yra kampinės formos, vandenilio atomai sudaro 104,5° kampą deguonies atžvilgiu. Todėl vandens molekulė yra dipolis: ta molekulės dalis, kurioje yra vandenilis, yra teigiamai įkrauta, o dalis, kurioje yra deguonis, – neigiamai. Dėl vandens molekulių poliškumo jame esantys elektrolitai disocijuoja į jonus.

Skystame vandenyje kartu su įprastomis H20 molekulėmis yra susietų molekulių, t.y., susijungusios į sudėtingesnius agregatus (H2O)x dėl vandenilinių jungčių susidarymo. Vandenilio jungčių buvimas tarp vandens molekulių paaiškina jo fizinių savybių anomalijas: didžiausias tankis 4 ° C temperatūroje, aukšta virimo temperatūra (serijoje H20-H2S - H2Se) anomaliai didelė šiluminė talpa. Kylant temperatūrai vandeniliniai ryšiai nutrūksta, o visiškai nutrūksta, kai vanduo virsta garais.

Vanduo yra labai reaktyvi medžiaga. Normaliomis sąlygomis jis sąveikauja su daugeliu bazinių ir rūgščių oksidų, taip pat su šarminiais ir šarminiais žemės metalais. Vanduo sudaro daugybę junginių – kristalinių hidratų.

Akivaizdu, kad vandenį surišantys junginiai gali tarnauti kaip sausikliai. Kiti džiovinimo agentai yra P205, CaO, BaO, metalinis Ma (jie taip pat chemiškai sąveikauja su vandeniu) ir silikagelis. Svarbi cheminė vandens savybė yra jo gebėjimas įsitraukti į hidrolizės skilimo reakcijas.

Vandens fizinės savybės.

Vanduo turi keletą neįprastų savybių:

1. Ledui tirpstant jo tankis padidėja (nuo 0,9 iki 1 g/cm³). Beveik visų kitų medžiagų tankis mažėja, kai lydosi.

2. Kaitinamas nuo 0 °C iki 4 °C (tiksliau, 3,98 °C), vanduo susitraukia. Atitinkamai, kai jis vėsta, tankis mažėja. Dėl to žuvys gali gyventi užšąlančiose vandens telkiniuose: temperatūrai nukritus žemiau 4 °C, šaltesnis vanduo, kaip mažiau tankus, lieka paviršiuje ir užšąla, o po ledu išlieka teigiama temperatūra.

3. Aukšta temperatūra ir specifinė lydymosi šiluma (0 °C ir 333,55 kJ/kg), virimo temperatūra (100 °C) ir savitoji garavimo šiluma (2250 kJ/kg), palyginti su panašios molekulinės masės vandenilio junginiais.

4. Didelė skysto vandens šiluminė talpa.

5. Didelis klampumas.

6. Didelis paviršiaus įtempis.

7. Neigiamas vandens paviršiaus elektrinis potencialas.

Visos šios savybės yra susijusios su vandenilinių jungčių buvimu. Dėl didelio vandenilio ir deguonies atomų elektronegatyvumo skirtumo elektronų debesys stipriai pasislenka link deguonies. Dėl šios priežasties, taip pat dėl ​​to, kad vandenilio jonas (protonas) neturi vidinių elektronų sluoksnių ir turi mažus matmenis, jis gali prasiskverbti į kaimyninės molekulės neigiamai poliarizuoto atomo elektronų apvalkalą. Dėl šios priežasties kiekvieną deguonies atomą traukia kitų molekulių vandenilio atomai ir atvirkščiai. Tam tikrą vaidmenį atlieka protonų mainų sąveika tarp vandens molekulių ir jų viduje. Kiekviena vandens molekulė gali dalyvauti daugiausia keturiose vandenilio jungtyse: 2 vandenilio atomai – kiekvienas viename ir deguonies atomas – dviejuose; šioje būsenoje molekulės yra ledo kristale. Tirpstant ledui nutrūksta kai kurie ryšiai, todėl vandens molekulės gali susikaupti tankiau; Kai vanduo pašildomas, jungtys ir toliau nutrūksta, o jo tankis didėja, tačiau esant aukštesnei nei 4 ° C temperatūrai, šis poveikis tampa silpnesnis nei šiluminis plėtimasis. Garavimas suardo visas likusias jungtis. Ryšiams nutraukti reikia daug energijos, todėl aukšta temperatūra ir specifinė lydymosi bei virimo šiluma ir didelė šiluminė talpa. Vandens klampumą lemia tai, kad vandeniliniai ryšiai neleidžia vandens molekulėms judėti skirtingu greičiu.

Dėl panašių priežasčių vanduo yra geras polinių medžiagų tirpiklis. Kiekviena ištirpusios medžiagos molekulė yra apsupta vandens molekulių, o teigiamai įkrautos tirpios medžiagos molekulės dalys pritraukia deguonies atomus, o neigiamai įkrautos – vandenilio atomus. Kadangi vandens molekulė yra maža, daug vandens molekulių gali apsupti kiekvieną ištirpusios medžiagos molekulę.

Šia vandens savybe naudojasi gyvos būtybės. Gyvoje ląstelėje ir tarpląstelinėje erdvėje sąveikauja įvairių medžiagų tirpalai vandenyje. Vanduo būtinas visų be išimties vienaląsčių ir daugialąsčių gyvų būtybių Žemėje gyvenimui.

Grynas (be priemaišų) vanduo yra geras izoliatorius. Normaliomis sąlygomis vanduo yra silpnai disocijuotas, o protonų (tiksliau vandenio jonų H3O+) ir hidroksido jonų HO− koncentracija yra 0,1 µmol/L. Bet kadangi vanduo yra geras tirpiklis, jame beveik visada ištirpsta tam tikros druskos, tai yra, vandenyje yra teigiamų ir neigiamų jonų. Dėl to vanduo praleidžia elektrą. Pagal vandens elektrinį laidumą galima nustatyti jo grynumą.

Vandens lūžio rodiklis n=1,33 optiniame diapazone. Tačiau jis stipriai sugeria infraraudonąją spinduliuotę, todėl vandens garai yra pagrindinės natūralios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, sukeliančios daugiau nei 60 % šiltnamio efekto. Dėl didelio molekulių dipolio momento vanduo taip pat sugeria mikrobangų spinduliuotę, kuria grindžiamas mikrobangų krosnelės principas.

agregatinės būsenos.

1. Pagal valstybę jie išskiria:

2. Kietas – ledas

3. Skystis – vanduo

4. Dujiniai – vandens garai

1 pav. "Snaigių tipai"

Esant atmosferos slėgiui, vanduo užšąla (virsta ledu) 0°C temperatūroje, o užverda (virsta vandens garais) 100°C temperatūroje. Mažėjant slėgiui, vandens lydymosi temperatūra lėtai kyla, o virimo temperatūra mažėja. Esant 611,73 Pa (apie 0,006 atm) slėgiui, virimo ir lydymosi taškai sutampa ir tampa lygūs 0,01 ° C. Šis slėgis ir temperatūra vadinami trigubu vandens tašku. Esant mažesniam slėgiui, vanduo negali būti skystos būsenos, o ledas tiesiogiai virsta garais. Ledo sublimacijos temperatūra mažėja mažėjant slėgiui.

Didėjant slėgiui, didėja vandens virimo temperatūra, taip pat didėja vandens garų tankis virimo temperatūroje, o skysto vandens mažėja. Esant 374 °C (647 K) temperatūrai ir 22,064 MPa (218 atm) slėgiui, vanduo praeina kritinį tašką. Šiuo metu skysto ir dujinio vandens tankis ir kitos savybės yra vienodos. Esant aukštesniam slėgiui, nėra skirtumo tarp skysto vandens ir vandens garų, todėl nėra virimo ar išgaravimo.

Galimos ir metastabilios būsenos – persotinti garai, perkaitintas skystis, peršalęs skystis. Šios būsenos gali egzistuoti ilgą laiką, tačiau jos yra nestabilios ir įvyksta perėjimas kontaktuojant su stabilesne faze. Pavyzdžiui, peršalusį skystį nesunku gauti švariame inde aušinant gryną vandenį žemesnėje nei 0 °C temperatūroje, tačiau, atsiradus kristalizacijos centrui, skystas vanduo greitai virsta ledu.

Izotopinės vandens modifikacijos.

Tiek deguonis, tiek vandenilis turi natūralių ir dirbtinių izotopų. Atsižvelgiant į molekulėje esančių izotopų tipą, išskiriami šie vandens tipai:

1. Lengvas vanduo (tik vanduo).

2. Sunkusis vanduo (deuteris).

3. Itin sunkus vanduo (tritis).

Cheminės vandens savybės.

Vanduo yra labiausiai paplitęs tirpiklis Žemėje, daugiausia lemiantis antžeminės chemijos, kaip mokslo, prigimtį. Didžioji dalis chemijos, kaip mokslas, prasidėjo būtent kaip vandeninių medžiagų tirpalų chemija. Kartais jis laikomas amfolitu – vienu metu ir rūgštimi, ir baze (katijonas H + anijonas OH-). Jei vandenyje nėra pašalinių medžiagų, hidroksido jonų ir vandenilio jonų (arba hidronio jonų) koncentracija yra vienoda, pKa ≈ apytiksliai. 16.

Vanduo yra šviesiai skaidrus skystis, nedideliais kiekiais bespalvis, o storis įgauna melsvai žalsvą spalvą. Ledas taip pat yra skaidrus, nes jo šviesos sugerties koeficientas matomoje spektro dalyje yra praktiškai lygus nuliui, tačiau tai netaikoma ultravioletiniams ir infraraudoniesiems spinduliams. Ant didelių ledynų ir upių ledo luitų jis, kaip ir vanduo, turi mėlynų ir žalsvų atspalvių.

Vandens savybės paliko pėdsaką fizinių konstantų ir matavimo vienetų sistemoje: vandens užšalimo temperatūra - ledo tirpimas yra priimtinas.

esant 0 0 C, o vandens virimo temperatūrai – 100 0 C (abu esant atmosferos slėgiui apie 1013 mbar arba hPa = 759,8 mm Hg). Tūrio vienetas

metrinėje sistemoje pasirenkama iš sąlygos, kad vieno kubinio metro vandens, kurio temperatūra 3,98 0 C, masė yra 1000 kg.

Kiekviena vandens molekulė turi du vandenilio atomus ir dvi nepasidalintas elektronų poras, todėl gali sudaryti keturias vandenilio jungtis. Pastarieji atliekami dalyvaujant vandenilio atomui, esančiam arba tarp molekulių, arba tarp atomų molekulėje:

Vandenį suvoksime kaip molekulių, kurias vienija vandeniliniai ryšiai, asociaciją. Ir jei skystame vandenyje yra atskirų jo molekulių junginių, tada panašus molekulių išdėstymas būdingas ir ledui,

tačiau tvarkingumas jau apima visą sistemą, kuri,

galiausiai lemia būdingos tetraedrinės ledo struktūros susidarymą. Kitaip tariant, ledo kristalai yra visiškai sukurti tik ant vienos vandenilio jungties. Ledo struktūra perkeltine prasme vadinama „labai ažūriška“, nes jame esančios molekulės susikaupusios ne taip tankiai nei skystame vandenyje.

Palyginti su kitomis medžiagomis, vandeniui būdinga didžiausia savitoji šiluminė talpa, kuri esant 15 °C temperatūrai yra

4190 J/(kg*K).

Vandens šilumos laidumas yra labai mažas, tačiau vanduo turi labai didelę latentinę lydymosi ir garavimo šilumą. Norint 1 kg ledo paversti vandeniu (latentinė lydymosi šiluma), reikia išleisti 330 000 J/kg, o išgaravus 1 kg vandens (latentinė garavimo šiluma) – 2260 J. Šios vandens savybės yra svarbūs Žemės šilumos balansui.

Kai vanduo užšąla, jis išsiplečia 9%

iki pradinio tūrio.

Iš visų skysčių, išskyrus gyvsidabrį, didžiausias paviršiaus įtempis yra vanduo.

Kita nuostabi vandens savybė yra gebėjimas ištirpinti daugybę medžiagų. Ypač vandenyje tirpsta tie cheminiai junginiai, kurie gali sudaryti su juo vandenilinius ryšius. Kasdienėje veikloje esame įpratę gerais tirpikliais laikyti tokias medžiagas kaip alkoholis, benzinas, eteris ir daugelis kitų, kurios tikrai tirpdo riebalus ir apskritai daug organinių medžiagų, bet, pavyzdžiui, druskos juose netirpsta. Tačiau pastarieji gerai ištirpsta vandenyje, nes. jis turi itin didelę dielektrinę konstantą, o jo molekulės linkusios jungtis su jonais, paversdamos juos hidratuotais jonais, o tai lemia jų stabilizavimą tirpale. Geras įvairių druskų tirpumas vandenyje yra labai svarbus daugeliui natūralių procesų.

Darbo pabaiga -

Ši tema priklauso:

Bendroji hidrologija

Universitet.

Jei jums reikia papildomos medžiagos šia tema arba neradote to, ko ieškojote, rekomenduojame pasinaudoti paieška mūsų darbų duomenų bazėje:

Ką darysime su gauta medžiaga:

Jei ši medžiaga jums pasirodė naudinga, galite ją išsaugoti savo puslapyje socialiniuose tinkluose:

tviteryje

Visos temos šiame skyriuje:

Hidrologijos mokslas ir jo santykis su kitais mokslais
Planetos vandenys sudaro hidrosferą – nenutrūkstamą vandens apvalkalą, esantį žemės plutos paviršiuje ir storyje, įskaitant vandenynus, jūras, sausumos paviršinius vandenis.

Hidrologijos tyrimo metodai
Pagrindiniai šiuolaikinės hidrologijos tyrimo metodai yra: 1) lauko, 2) eksperimentiniai ir 3) teoriniai. Lauko tyrimai apima

Vanduo žemėje. Vandens ištekliai
Vanduo Žemėje egzistuoja labai skirtingos būsenos, priklausomai nuo jo koncentracijos vietų. Pagrindinę jo masę sudaro šie trys planetos makrostruktūriniai elementai: m

Vandens objektai. Vandens ciklas gamtoje. intrakontinentinis drėgmės ciklas
Hidrologijoje išskiriamos trys vandens telkinių grupės: rezervuarai, upeliai ir specialieji vandens telkiniai. Rezervuarai yra vandens telkiniai, esantys žemės paviršiaus įdubose.

intrakontinentinis drėgmės ciklas
Krituliai, iškritę ant bet kurio žemės sklypo, susideda iš „išorinių“ ir „vidinių“ – susidarančių išgaravus iš tam tikros vietos. „Vidiniai“ krituliai yra garavimas

Upės baseinas. Vandens baseino morfometrinės charakteristikos
Baseinas – tai žemės paviršiaus dalis, taip pat dirvožemio sluoksnis, iš kurio vanduo teka į upę, upių sistemą ar ežerą, ribojamas paviršinio vandens baseino ir po juo.

Upės baseino vandens balansas. Vandens balanso elementai
Upes maitina skysti krituliai (lietaus tiekimas), vanduo, susidaręs dėl sniego tirpimo baseino paviršiuje (sniego tiekimas), tirpstant aukštų kalnų ledynams

Krituliai. Kritulių perėmimas augalija
Krituliai yra vienas iš svarbiausių hidrologinio ciklo komponentų. Jie susidaro kondensuojantis vandens garams atmosferoje. Priklausomai nuo susidariusių meteorologinių sąlygų

Garavimas
Dėl garavimo proceso dalis atmosferos kritulių, patekusių į žemės paviršių, palieka baseiną vandens garų pavidalu. Garavimas vyksta nuo vandens paviršiaus

Upės nuotėkis. Nuotėkio susidarymo baseine veiksniai
Hidrologijoje nuotėkis yra vandens judėjimas žemės paviršiumi, taip pat dirvožemio ir uolienų storiu jo cirkuliacijos gamtoje metu. Nuotėkio susidarymas baseine yra sudėtingas daugialypis

Pagrindinės vandens nutekėjimo charakteristikos. Vandens režimo fazės. nuotėkio hidrografas
Vandens srautas – vandens kiekis, pratekantis per gyvą kanalo atkarpą per laiko vienetą.

Vandens lygis. Lygio režimas
Vandens lygis – vandens paviršiaus aukštis virš sąlyginės palyginimo plokštumos, vadinamas „grafiko nuliu“, H, [cm], žr. 5 pav. Vandens lygis matuojamas taškuose

Trumpalaikiai, metiniai ir ilgalaikiai vandens lygio svyravimai
Trumpalaikiai vandens lygio svyravimai apima: antplūdį (estuarijų srityse), potvynius (lietą), kasdienius svyravimus (kasdien reguliuojant HE – išmetimo bangas ir

Paviršinio ir požeminio vandens sujungimas
Dėl filtravimo vandens iš paviršiaus prasiskverbia į dirvožemio ir grunto storį ir susidaro požeminis nuotėkis. Požeminiuose horizontuose vanduo yra trijų agregacijos būsenų: vandens pavidalu

Upė ir upių sistema
Visų tam tikroje teritorijoje esančių vandens telkinių visuma vadinama šios teritorijos hidrografiniu tinklu. Upės baseino hidrografiniame tinkle,

Vandens tėkmės greitis upių vagose
Vandens judėjimas upių vagose vyksta veikiamas gravitacijos. Srauto greitis priklauso nuo nuolydžio, vandens kiekio kanale ir apatinio paviršiaus šiurkštumo.

Upės baseino šilumos balansas. Upių terminis ir ledo režimas
Upės baseino šilumos balansas. , (18) kur

Nuosėdų nuotėkio režimas. Upių hidrocheminis režimas
Kietosios dalelės, sudarančios upių nuosėdas, patenka į upės kanalus dėl baseino paviršiaus ir upės vagos erozijos procesų. Baseino paviršiaus erozijos proceso intensyvumas

Upių vandenų hidrocheminė sudėtis
Upių vandenys, kaip taisyklė, turi santykinai mažą mineralizaciją ir priskiriami gėliesiems vandenims. Upių vandenų cheminės sudėties formavimasis apibrėžiamas kaip natūralus, klimatinis

Jūros žiočių zonos
Upės žiočių sritis yra ypatingas fizinis-geografinis objektas, esantis didelės upės santakoje į jūrą, kuriame vyksta specifiniai upių žiočių procesai. Jie atsiranda dėl

fiziniai procesai
A. Vandens dinamika. Dinaminė upės ir priimančiojo rezervuaro vandenų sąveika, įskaitant upės ir rezervuaro santakos formavimąsi hidraulinio užgulimo ar nuosmukio pavidalu; suplota

B. Ledo terminiai procesai upės žiočių atkarpoje, deltos vandens telkiniuose ir žiočių pajūryje
B. Nuosėdų dinamika upės žiočių atkarpoje ir prie žiočių. D. Erozinis-akumuliacinis (morfologiniai procesai, įskaitant formavimąsi

Pagrindinės ežero morfometrinės charakteristikos
Ilgis (L, m) – trumpiausias atstumas tarp dviejų labiausiai nutolusių ežero pakrantės taškų, matuojamas išilgai jo paviršiaus. Priklausomai nuo ežero formos

Ežero vandens balansas. Vandens lygio režimas ežeruose
Ežero vandens balanso lygtis bendra forma: , (25) kur

Ežerų lygio režimas
Ilgalaikiai vandens svyravimai ežere priklauso nuo klimato veiksnių. Sezoninius svyravimus daugiausia lemia vandens įtekėjimas, tiek kanalinis, tiek paskirstytas (ypač sniego tirpimo laikotarpiu).

Ežerų terminis balansas ir terminis režimas
Vandens šilumos mainų su atmosfera procesai intensyviausiai vyksta viršutiniuose ežero sluoksniuose. Šilumos perdavimas į gylį atliekamas taip pat, kaip ir tiesioginio saulės energijos įsiskverbimo į vandenį atveju

Pelkės. Pelkių rūšys ir jų režimas
Pelkė yra natūralus darinys, kuris yra užmirkęs žemės paviršiaus plotas su durpių sluoksniu ir specifinėmis augmenijos formomis, prisitaikiusiomis prie sąlygų.

Ledynai. Apibrėžimas. Išsilavinimas, tipai, struktūra. Ledynų judėjimas. Ledynų mityba. Ledo masės balansas. Poveikis upės tėkmei
Natūralios eglės ir ledo masė, susidaranti dėl kietų atmosferos kritulių kaupimosi ir transformacijos, esanti daugiausia sausumoje, egzistuojanti ilgą laiką ir turinti

Ledynų tipai
Paskirstykite dangą, kalnų dangą ir kalnų ledynus. Tarp ledo lakštų išsiskiria ledo sluoksniai ir kupolai, išeinantys ledynai ir ledo lentynos. Jie yra paskirstyti po visą grindis

Ledynų struktūra
Sausumos ledyną galima suskirstyti į dvi dalis, viršutinė dalis yra maitinimosi (kaupimo) sritis, o apatinė – abliacijos sritis. Šias zonas skirianti linija vadinama

Pavojingi hidrologiniai reiškiniai
Problema. Stichinės nelaimės egzistuoja tik todėl, kad žmogus dažnai gyvena ir dirba vietose, kuriose vyksta pavojingi hidrologiniai reiškiniai, kartais

proveržio potvyniai
Dideli šlaitai ir aukščio pokyčiai, ypač esant silpnam šlaito stabilumui, ledyninių reiškinių aktyvumui ir seisminiams poveikiams, kartais lemia, kad upes užstoja natūralios užtvankos,

Bangos nelaimės
Jei paslysite ir įkrisite į vonią, pusę vandens išpilsite ant grindų. O kas atsitiks, jei į rezervuarą įkris griūtis, nuošliauža, purvo tėkmė? Pasekmės gali būti labai skirtingos, bet jos visos

Purvo srautai
Problema. Purvo srautai yra vienas pavojingiausių ir labiausiai paplitusių hidrologinių reiškinių kalnuotose šalyse ir apskritai aukštų šlaitų pasaulyje. Purvo srovių problema nuolat tikrinama

Purvo srauto centrai
Purvo tėkmės šaltinis yra morfologinis darinys, galintis sutelkti nuotėkį, turintis PSM (potencialus purvo tėkmės masyvas) ir turintis pakankamą nuolydį, kad susidarytų nuotėkis.

Purvo tėkmės baseinai ir purvo tėkmės centrų baseinai
Purvo srauto baseinas yra trumpas baseino, kuriame yra nuotėkį formuojančių paviršių ir galintis suformuoti nanovandens purvo srautą, pavadinimas. Paprastai tai yra paviršiniai vandens baseinai.

Purvo tėkmės geografija
Daugybė uolėtų purvo srovių pietiniame Rushan kalnagūbrio šlaite, lengvai matomi iš Pamyro greitkelio, dėl silpnų regiono kritulių galimybių laukė sparnuose dešimtis ir šimtus metų.

Nuošliaužos, sniego lavinos, sniego srautai
Nuošliaužos. Kalnų nuošliauža – tai daug vandens prisotintų uolienų, judančių šlaitu žemyn. Jis susidaro, kai kirpimo jėga viršija laikymo jėgą arba seisant

Purvo srautai ant ledynų
Genaldono katastrofos. Ledynų katastrofiškų poslinkių ir griūčių metu kartais stebimas dalies ledynų masės atsiskyrimas, lydimas ledo trupinimo, vidinių ledynų išmetimo.

Vanduo yra skaidrus skystis, bespalvis (mažame tūryje) ir bekvapis. Vanduo yra labai svarbus kuriant ir palaikant gyvybę Žemėje, gyvų organizmų cheminėje struktūroje, formuojantis klimatui ir orams. Kietoje būsenoje jis vadinamas ledu arba sniegu, o dujinėje – vandens garais. Apie 71% Žemės paviršiaus padengta vandeniu (vandenynai, jūros, ežerai, upės, ašigalių ledas).

Vandens savybės – tai fizinių, cheminių, biocheminių, organoleptinių, fizikinių ir cheminių vandens savybių derinys.
Vanduo – vandenilio oksidas – viena iš labiausiai paplitusių ir svarbiausių medžiagų. Žemės paviršius, kurį užima vanduo, yra 2,5 karto didesnis už žemės paviršių. Gryno vandens gamtoje nėra – jame visada yra priemaišų. Grynas vanduo gaunamas distiliuojant. Distiliuotas vanduo vadinamas distiliuotu. Vandens sudėtis (pagal masę): 11,19% vandenilio ir 88,81% deguonies.

Grynas vanduo yra skaidrus, bekvapis ir beskonis. Didžiausias tankis yra 0 ° C temperatūroje (1 g / cm 3). Ledo tankis yra mažesnis už skysto vandens tankį, todėl ledas išplaukia į paviršių. Vanduo užšąla 0 ° C temperatūroje ir užverda 100 ° C temperatūroje, esant 101 325 Pa slėgiui. Tai prastas šilumos laidininkas ir labai prastas elektros laidininkas. Vanduo yra geras tirpiklis. Vandens molekulė yra kampinės formos, vandenilio atomai sudaro 104,5° kampą deguonies atžvilgiu. Todėl vandens molekulė yra dipolis: ta molekulės dalis, kurioje yra vandenilis, yra teigiamai įkrauta, o dalis, kurioje yra deguonis, – neigiamai. Dėl vandens molekulių poliškumo jame esantys elektrolitai disocijuoja į jonus.

Skystame vandenyje kartu su įprastomis H20 molekulėmis yra susietų molekulių, t.y., susijungusios į sudėtingesnius agregatus (H2O)x dėl vandenilinių jungčių susidarymo. Vandenilio jungčių buvimas tarp vandens molekulių paaiškina jo fizinių savybių anomalijas: didžiausias tankis 4 ° C temperatūroje, aukšta virimo temperatūra (serijoje H20-H2S - H2Se) anomaliai didelė šiluminė talpa. Kylant temperatūrai vandeniliniai ryšiai nutrūksta, o visiškai nutrūksta, kai vanduo virsta garais.

Vanduo yra labai reaktyvi medžiaga. Normaliomis sąlygomis jis sąveikauja su daugeliu bazinių ir rūgščių oksidų, taip pat su šarminiais ir šarminiais žemės metalais. Vanduo sudaro daugybę junginių – kristalinių hidratų.
Akivaizdu, kad vandenį surišantys junginiai gali tarnauti kaip sausikliai. Kiti džiovinimo agentai yra P205, CaO, BaO, metalinis Ma (jie taip pat chemiškai sąveikauja su vandeniu) ir silikagelis. Svarbi cheminė vandens savybė yra jo gebėjimas įsitraukti į hidrolizės skilimo reakcijas.

Vandens chemines savybes lemia jo sudėtis. Vandenį sudaro 88,81% deguonies ir tik 11,19% vandenilio. Kaip minėjome aukščiau, vanduo užšąla esant nuliui Celsijaus laipsnių, bet užverda šimtu. Distiliuotas vanduo turi labai mažą teigiamo krūvio hidronio jonų HO ir H3O+ koncentraciją (tik 0,1 µmol/l), todėl jį galima vadinti puikiu izoliatoriumi. Tačiau vandens savybės gamtoje nebūtų tinkamai suvokiamos, jei jis nebūtų geras tirpiklis. Vandens molekulė yra labai mažo dydžio. Kai į vandenį patenka kita medžiaga, jos teigiami jonai traukia deguonies atomus, sudarančius vandens molekulę, o neigiamus jonus traukia vandenilio atomai. Vanduo tarsi iš visų pusių supa jame ištirpusius cheminius elementus. Todėl vandenyje beveik visada yra įvairių medžiagų, ypač metalų druskų, kurios užtikrina elektros srovės laidumą.

Fizinės vandens savybės mums „padovanojo“ tokius reiškinius kaip šiltnamio efektas ir mikrobangų krosnelė. Apie 60% šiltnamio efekto sukuria vandens garai, kurie puikiai sugeria infraraudonuosius spindulius. Šiuo atveju vandens optinis lūžio rodiklis n=1,33. Be to, vanduo taip pat sugeria mikrobangas dėl didelio jo molekulių dipolio momento. Šios vandens savybės gamtoje paskatino mokslininkus susimąstyti apie mikrobangų krosnelės išradimą.

Vandens vaidmuo gamtoje ir žmogaus gyvenime yra neišmatuojamai didelis. Galima sakyti, kad visa gyva būtybė susideda iš vandens ir organinių medžiagų. Ji yra aktyvi fizinės ir cheminės aplinkos, klimato ir oro formavimo dalyvė. Kartu tai daro įtaką ekonomikai, pramonei, žemės ūkiui, transportui ir energetikai.

Be maisto galime gyventi kelias savaites, o be vandens – tik 2-3 dienas. Norėdamas užtikrinti normalų egzistavimą, žmogus turi įnešti į organizmą maždaug 2 kartus daugiau vandens pagal svorį nei maistinių medžiagų. Žmogaus organizmas netenka daugiau nei 10% vandens, gali sukelti mirtį. Vidutiniškai augalų ir gyvūnų organizme vandens yra daugiau nei 50%, medūzų organizme iki 96%, dumbliuose 95-99%, sporose ir sėklose nuo 7 iki 15%. Dirvožemyje yra ne mažiau kaip 20% vandens, o žmogaus organizme - apie 65%. Įvairiose žmogaus kūno dalyse yra nevienodas vandens kiekis: akies stiklakūnį sudaro 99 % vandens, 83 % jo yra kraujyje, 29 % – riebaliniame audinyje, 22 % – skelete ir net 0,2 %. % dantų emalyje. Visą gyvenimą žmogus netenka vandens iš organizmo, mažėja jo bioenergetinis potencialas. Šešių savaičių amžiaus žmogaus embrione vandens yra iki 97%, naujagimio - 80%, suaugusio žmogaus - 60-70%, o vyresnio amžiaus žmogaus organizme - tik 50-60%.

Vanduo yra būtinas visoms pagrindinėms žmogaus gyvybės palaikymo sistemoms. Vanduo ir jame esančios medžiagos tampa maisto terpe ir aprūpina gyvus organizmus gyvybei reikalingais mikroelementais. Jis yra kraujyje (79%) ir prisideda prie tūkstančių būtinų medžiagų ir elementų pernešimo per kraujotakos sistemą ištirpusioje būsenoje (vandens geocheminė sudėtis yra artima gyvūnų ir žmonių kraujo sudėčiai). .
Limfoje, kuri vykdo medžiagų apykaitą tarp gyvo organizmo kraujo ir audinių, vandens yra 98 proc.
Vanduo, labiau nei kiti skysčiai, pasižymi universalaus tirpiklio savybėmis. Po tam tikro laiko jis gali ištirpinti beveik bet kokią kietą medžiagą.
Tokį visapusišką vandens vaidmenį lemia jo unikalios savybės.

Pastaruoju metu mokslininkų pastangos buvo sutelktos į pagreitintą procesų, vykstančių ties fazių riba, tyrimą. Paaiškėjo, kad vanduo ribiniuose sluoksniuose turi daug įdomių savybių, kurios neatsiranda tūrinėje fazėje. Ši informacija yra būtina sprendžiant daugelį svarbių praktinių problemų. Pavyzdys – iš esmės naujos elementinės mikroelektronikos bazės sukūrimas, kur tolesnis grandinių miniatiūrizavimas bus pagrįstas makromolekulių savaiminio organizavimo vandens paviršiuje principu. Išvystytas paviršius būdingas ir biologinėms sistemoms, nes paviršiaus reiškiniai yra svarbūs jų funkcionavimui. Beveik visada vandens buvimas daro didelę įtaką procesų, vykstančių paviršiniame regione, pobūdžiui. Savo ruožtu, veikiant paviršiui, paties vandens savybės kardinaliai pasikeičia, o šalia ribos esantis vanduo turi būti laikomas iš esmės nauju fizikiniu tyrimo objektu. Labai tikėtina, kad šalia paviršiaus esančio vandens molekulinių-statistinių savybių tyrimas, kuris iš esmės tik prasideda, leis efektyviai kontroliuoti daugelį fizikinių ir cheminių procesų.

Pastaruoju metu išaugo susidomėjimas vandens savybių tyrimu mikroskopiniu lygmeniu. Taigi, norint suprasti daugelį paviršiaus reiškinių fizikos aspektų, būtina žinoti vandens savybes ties fazių riba. Griežtų idėjų apie vandens struktūrą, apie vandens organizavimą molekuliniu lygmeniu stoka lemia tai, kad tiriant vandeninių tirpalų savybes tiek tūrinėje fazėje, tiek kapiliarinėse sistemose vanduo dažnai laikomas bestruktūrine terpe. . Tačiau žinoma, kad vandens savybės ribiniuose sluoksniuose gali labai skirtis nuo birių. Todėl vandenį laikant bestruktūriu skysčiu, prarandame unikalią informaciją apie ribinių sluoksnių savybes, kurios, pasirodo, didžiąja dalimi nulemia plonose porose vykstančių procesų pobūdį. Pavyzdžiui, celiuliozės acetato membranų joninis selektyvumas paaiškinamas ypatinga molekuline vandens struktūra porose, kuri visų pirma atsispindi „netirpstančio tūrio“ sąvokoje. Tolesnis teorijos, kurioje atsižvelgiama į tarpmolekulinių sąveikų, kuriomis grindžiamas selektyvus membranos pernešimas, specifiką, plėtojimas padės geriau suprasti tirpalų gėlinimo membraną. Tai leis pateikti pagrįstų rekomendacijų, kaip pagerinti vandens gėlinimo procesų efektyvumą. Tai reiškia, kad svarbu ir būtina tirti skysčių savybes ribiniuose sluoksniuose, ypač šalia kieto kūno paviršiaus.



Vanduo mus supa kiekvieną dieną ir visur – net ir tuos, kurie visą savo gyvenimą praleido Sacharos dykumoje. Vandens savybės dažnai mums lieka nematomos. Ir tai nepaisant to, kad vandens struktūra ir savybės yra labai svarbios visai mūsų planetos gyvybei. Esame įpratę laikyti vandenį savaime suprantamu dalyku, kurio galima gauti iš pirmo prašymo paprastu maišytuvo rankenos judesiu. Tuo tarpu unikalios vandens savybės yra atsakymas į daugelį klausimų apie mūsų pasaulį, nors tuo pat metu jos kelia daug klausimų tyrėjams.

Pagrindinės vandens savybės

Klausimas, kokios yra pagrindinės vandens savybės, gali būti svarstomas įvairiais kampais. Faktas yra tas, kad fizinės ir cheminės vandens savybės yra vienodai svarbios ir lemia ypatingą šios medžiagos reikšmę ir vaidmenį mūsų pasaulyje. Vandens fizines ir chemines savybes lemia ypatinga jo struktūra. Visi žino, kad vandens molekulė susideda iš dviejų vandenilio atomų ir deguonies atomo. Tačiau jau nuo šio paprasto fakto prasideda anomalinės vandens savybės: kadangi visi kiti vandenilio junginiai normaliomis sąlygomis turi dujinę agregacijos būseną, o vanduo yra skystas. Be to, tai vanduo, kuris gali būti trijų agregacijos būsenų (dujinis, skystas, kietas) ir gana lengvai pereiti iš vienos į kitą.

Neįprastos paprasto vandens savybės atsiranda dėl to, kad vandenilio atomai yra sujungti su deguonies atomu griežtai apibrėžtu kampu ir nekeičia savo padėties. Dėl to susidaro stiprūs tarpatominiai ryšiai, kurie greitai užsifiksuoja mažėjant temperatūrai. Tai paaiškina, kodėl skirtumas tarp normalios vandens temperatūros ir jo užšalimo temperatūros yra daug mažesnis nei tarp „vidutinės“ temperatūros ir virimo temperatūros. Užšaldant nenaudojama energija tarpatominiams ryšiams nutraukti, todėl molekulės greitai suformuoja tvarkingas struktūras ir virsta ledo kristalais. Norint patekti į dujinę būseną, tos labai stiprios jungtys vandens molekulėse turi būti suardytos – štai kodėl, norint užvirti, vandenį reikia kaitinti ilgiau, sunaudojant daug šiluminės energijos.

Vandens molekulinės sandaros ypatybės leidžia atsakyti į klausimą, kodėl vandens svarba gyviems organizmams ir apskritai gyvybės egzistavimui yra tokia didelė. Kadangi vienintelė šiuo metu žinoma gyvybės forma visatoje , antžeminis, negali egzistuoti be vandens. Biologinės vandens savybės yra tokios, kad jo molekulės yra mažesnės, palyginti su kitų medžiagų molekulėmis. Galbūt pirmasis atsakymas į klausimą, kokias savybes turi vanduo, turėtų būti „sugebėjimas ištirpti“. Tirpimas vandenyje yra ne kas kita, kaip medžiagos molekulės apsupimas iš visų pusių vandens molekulėmis. Vanduo yra terpė, už kurios ribų gyva ląstelė negali atsirasti, egzistuoti ir vystytis. Mat ląstelės gyvavimui būtina įvairių medžiagų sąveika, kurią suteikia būtent informacinės vandens savybės, galinčios pernešti kitų medžiagų molekules. Taigi vandens vaidmuo gyvuose organizmuose itin paprastas – be vandens neegzistuotų jokie gyvi organizmai.

Vandens fizinės savybės

Pagrindinės fizinės vandens savybės pirmiausia priklauso nuo aplinkos veiksnių, tokių kaip slėgis ir temperatūra. Vandeniui labai svarbi šiluminė aplinka apskritai: vandens apsigyvenimas ir perėjimas prie įvairių agreguotų būsenų yra susiję su temperatūra. Įdomios vandens savybės visų pirma yra tai, kad visiškai grynas, ty be priemaišų ir ištirpusių medžiagų, vanduo gali būti vadinamosios metastabilios būsenos. Pavyzdžiui, šiluminės vandens savybės leidžia grynam vandeniui neužšalti iki žemesnės nei „minus 30“ laipsnių Celsijaus temperatūros arba išlikti skystoje būsenoje, įkaistant iki 200 laipsnių Celsijaus. Tačiau tokios metastabilios būsenos yra itin nestabilios, be to, visiškai gryno vandens natūraliomis sąlygomis praktiškai nėra. Taigi vandens termofizinių savybių skaičiavimas atliekamas, išskyrus ypatingus atvejus, remiantis standartinėmis ribomis – 0 laipsnių užšalimo temperatūra, 100 laipsnių kaip virimo temperatūra.

Žinoma, termofizinės vandens savybės toli gražu nėra vienintelės šios unikalios medžiagos savybės. Yra fizinių vandens savybių lentelė, kurioje pateikiama išsami informacija apie jį. Pavyzdžiui, galite sužinoti, kad dėl ypatingų vandens savybių jis yra geras izoliatorius, tai yra, jis labai prastai praleidžia elektrą. Bet mes kalbame apie visiškai gryną vandenį – paprastas vanduo, kuriame yra daug įvairių ištirpusių medžiagų, yra geras elektros laidininkas. Be to, lentelėje yra tokie rodikliai kaip, pavyzdžiui, garso greitis, kuris 20 laipsnių temperatūros vandenyje yra 1482,7 metro per sekundę (palyginimui, garso greitis ore yra 331 metras per sekundę).

Cheminės vandens savybės

Pagrindinė vandens cheminė savybė yra jo gebėjimas būti tirpikliu. Aktyviai tiriamos rūgštinės vandens savybės, nes vanduo, kad ir kaip netikėtai atrodytų, yra rūgštis. Chemijos moksle rūgštis laikoma medžiaga, kuri cheminės sąveikos metu gali atsisakyti vandenilio katijonų. Vanduo kaip tik tai sugeba, todėl vandens oksidacinės savybės yra tokios svarbios. Tačiau būtent todėl vanduo yra unikali medžiaga, kuri, be oksidacijos, turi ir redukuojančių savybių.

Reikia priminti, kad biochemijoje redokso reakcijomis vadinamos tokios cheminės sąveikos, kurių metu pridedami arba paaukojami elektronai, dėl kurių pasikeičia medžiagų elektrinis potencialas. Deguonis yra aktyvus oksidatorius, tai yra medžiaga, kuri surenka elektrodus; vandenilis yra universalus reduktorius, noriai atsisakantis vandenilio. Taigi paaiškėja, kad vanduo, susidedantis iš deguonies ir vandenilio, gali būti ir oksidatorius, ir reduktorius – taigi vandens redoksinės savybės. Vandeninė aplinka gali būti oksiduojanti, atimanti elektronus iš kitų medžiagų – tokia padėtis būdinga daugeliui situacijų, kai paviršiuje yra vandens. Vanduo gali būti redoksinis, jei jame yra tam tikrų priemaišų. Galiausiai tai gali būti ir redukuojanti terpė, būdinga metalų prisotintam gruntiniam vandeniui.

Vanduo – vienas nuostabiausių junginių Žemėje – jau seniai stebino tyrėjus daugelio jo fizinių savybių neįprastumu:

1) Neišsemiamumas kaip medžiaga ir gamtos išteklius; jei visi kiti žemės ištekliai yra sunaikinami ar išsisklaidę, vanduo iš to tarsi išbėga, įgaudamas įvairias formas ar būsenas: be skysto, kieto ir dujinio. Tai vienintelė tokio tipo medžiaga ir išteklius. Ši savybė užtikrina vandens buvimą visur, ji prasiskverbia per visą geografinį Žemės gaubtą ir atlieka joje įvairius darbus.

2) Tik jam būdingas plėtimasis kietėjimo (užšalimo) metu ir tūrio sumažėjimas lydymosi metu (perėjimas į skystą būseną).

3) Didžiausias tankis esant +4 ° C temperatūrai ir labai svarbios su tuo susijusios savybės natūraliems ir biologiniams procesams, pavyzdžiui, vandens telkinių gilaus užšalimo pašalinimas. Paprastai didžiausias fizinių kūnų tankis stebimas kietėjimo temperatūroje. Didžiausias distiliuoto vandens tankis stebimas nenormaliomis sąlygomis - 3,98–4 ° C temperatūroje (arba suapvalinta +4 ° C), t.y. esant aukštesnei nei kietėjimo (užšalimo) temperatūrai. Vandens temperatūrai nukrypstant nuo 4 °C į abi puses, vandens tankis mažėja.

4) Ledas tirpdamas (tirpdamas) plūduriuoja vandens paviršiuje (skirtingai nuo kitų skysčių).

5) Nenormalus vandens tankio pokytis reiškia tą patį nenormalų vandens tūrio pokytį kaitinant: temperatūrai pakilus nuo 0 iki 4 ° C, šildomo vandens tūris mažėja ir tik toliau didėjant. padidinti. Jei, mažėjant temperatūrai ir pereinant iš skystos į kietą būseną, vandens tankis ir tūris pasikeitė taip pat, kaip ir su didžiąja dauguma medžiagų, tai artėjant žiemai paviršiniai natūralūs sluoksniai. vandenys atvėstų iki 0°C ir nugrimztų į dugną, atlaisvintų vietos.šiltesnius sluoksnius, ir taip tęstųsi tol, kol visa rezervuaro masė būtų įgavusi 0°C temperatūrą. Toliau vanduo imtų užšalti, susidarančios ledo lytys nugrimztų į dugną, o rezervuaras užšaltų visu gyliu. Tuo pačiu metu daugelis gyvybės formų vandenyje būtų neįmanomos. Tačiau kadangi vanduo pasiekia didžiausią tankį esant 4 °C, jo sluoksnių judėjimas dėl aušinimo baigiasi pasiekus šią temperatūrą. Toliau mažėjant temperatūrai, atvėsęs sluoksnis, kurio tankis mažesnis, lieka ant paviršiaus, užšąla ir taip apsaugo apatinius sluoksnius nuo tolesnio atšalimo ir užšalimo.

6) Vandens perėjimą iš vienos būsenos į kitą lydi atitinkamo šilumos kiekio kaštai (garavimas, lydymasis) arba išleidimas (kondensacija, užšalimas). 1 g ledo ištirpdyti reikia 677 cal, o 1 g vandens išgarinti – 80 cal mažiau. Didelė latentinė ledo tirpimo šiluma užtikrina lėtą sniego ir ledo tirpimą.

7) Gebėjimas palyginti lengvai pereiti į dujinę būseną (išgaruoti) ne tik esant teigiamai, bet ir neigiamai temperatūrai. Pastaruoju atveju garavimas vyksta aplenkiant skystąją fazę – iš kietos medžiagos (ledo, sniego) iš karto patenka į garų fazę. Šis reiškinys vadinamas sublimacija.

8) Jei palyginsime hidridų, sudarytų iš periodinės lentelės šeštos grupės elementų (selenas H 2 Se, telūras H 2 Te) ir vandens (H 2 O), virimo ir užšalimo temperatūras, tai analogiškai su jais virimo ir užšalimo temperatūras. vandens taškas turi būti apie 60 ° C, o užšalimo temperatūra yra žemesnė nei 100 ° C. Tačiau net ir čia pasireiškia anomalios vandens savybės - esant normaliam 1 atm slėgiui. Vanduo užverda +100°C, užšąla 0°C temperatūroje.

9) Gamtos gyvenime didelę reikšmę turi tai, kad vandens šiluminė talpa yra neįprastai didelė, 3000 kartų didesnė už orą. Tai reiškia, kad 1 m 3 vandens atšaldžius 1 0 C, tokiu pat kiekiu įkaista 3000 m 3 oro. Todėl, kaupdamas šilumą, Vandenynas švelnina pakrančių zonų klimatą.

10) Vanduo sugeria šilumą garuodamas ir tirpdamas, išskirdamas ją kondensacijos metu nuo garų ir užšalimo.

11) Vandens gebėjimas dispersinėje terpėje, pavyzdžiui, smulkiai akytoje dirvoje arba biologinėse struktūrose, pereiti į surištą arba išsklaidytą būseną. Tokiais atvejais labai pakinta vandens savybės (jo judrumas, tankis, užšalimo temperatūra, paviršiaus įtempimas ir kiti parametrai), kurios itin svarbios procesams gamtinėse ir biologinėse sistemose.

12) Vanduo yra universalus tirpiklis, todėl ne tik gamtoje, bet ir laboratorinėmis sąlygomis idealiai gryno vandens nėra dėl to, kad jis gali ištirpinti bet kurį indą, kuriame jis yra. Yra prielaida, kad idealiai gryno vandens paviršiaus įtempis būtų toks, kad juo būtų galima čiuožti. Vandens gebėjimas ištirpti užtikrina medžiagų pernešimą geografiniame apvalkale, yra medžiagų mainų tarp organizmų ir aplinkos pagrindas, yra mitybos pagrindas.

13) Iš visų skysčių (išskyrus gyvsidabrį) didžiausias paviršiaus slėgis ir paviršiaus įtempis yra vandens: \u003d 75 10 -7 J / cm 2 (glicerinas - 65, amoniakas - 42, o visi kiti - mažiau 30 10 -7 J / cm 2). Dėl šios priežasties vandens lašas linkęs įgauti rutulio formą, o susilietus su kietosiomis medžiagomis sušlapina daugumos jų paviršių. Štai kodėl jis gali pakilti uolienų ir augalų kapiliarais, sudarydamas dirvą ir maitindamas augalus.

14) Vanduo turi didelį šiluminį stabilumą. Vandens garai pradeda skaidytis į vandenilį ir deguonį tik esant aukštesnei nei 1000 °C temperatūrai.

15) Chemiškai grynas vanduo yra labai prastas elektros laidininkas. Dėl mažo suspaudžiamumo garsas ir ultragarso bangos gerai sklinda vandenyje.

16) Vandens savybės labai pasikeičia veikiant slėgiui ir temperatūrai. Taigi, padidėjus slėgiui, vandens virimo temperatūra pakyla, o užšalimo temperatūra, priešingai, mažėja. Kylant temperatūrai, mažėja vandens paviršiaus įtempis, tankis ir klampumas, didėja vandens laidumas ir garso greitis.

Anomalinės vandens savybės kartu, rodančios itin didelį jo atsparumą išoriniams veiksniams, atsiranda dėl papildomų jėgų tarp molekulių, vadinamų vandenilio ryšiais. Vandenilio ryšio esmė yra ta, kad vandenilio jonas, prijungtas prie kurio nors kito elemento jono, gali elektrostatiškai pritraukti to paties elemento joną iš kitos molekulės. Vandens molekulė turi kampinę struktūrą: jos sudėtyje esantys branduoliai sudaro lygiašonį trikampį, kurio pagrindu yra du protonai, o viršuje yra deguonies atomo branduolys (2.2 pav.).

2.2 pav. Vandens molekulės struktūra

Iš 10 elektronų (5 porų), esančių molekulėje, viena pora (vidiniai elektronai) yra šalia deguonies branduolio, o iš likusių 4 elektronų porų (išorinių) viena pora yra socializuota tarp kiekvieno protono ir deguonies. branduolys, o 2 poros lieka neapibrėžtos ir yra nukreiptos į priešingas tetraedro viršūnes nuo protonų. Taigi vandens molekulėje yra 4 krūvio poliai, išsidėstę tetraedro viršūnėse: 2 neigiami, susidarę dėl elektronų tankio pertekliaus nepasidalintų elektronų porų vietose, ir 2 teigiami, susidarę dėl jo trūkumo protonų vietos.

Dėl to vandens molekulė pasirodo esanti elektrinis dipolis. Teigiamas vienos vandens molekulės polius pritraukia kitos vandens molekulės neigiamą polių. Rezultatas yra dviejų, trijų ar daugiau molekulių agregatai (arba molekulių asociacijos) (2.3 pav.).

2.3 pav. Susietų molekulių susidarymas vandens dipoliais:

1 - monohidrolis H2O; 2 - dihidrolis (H2O)2; 3 - trihidrolis (H2O) 3

Todėl vandenyje vienu metu yra vienos, dvigubos ir trigubos molekulės. Jų kiekis kinta priklausomai nuo temperatūros. Lede daugiausia yra trihidrolių, kurių tūris yra didesnis nei monohidrolių ir dihidrolių. Kylant temperatūrai, didėja molekulių judėjimo greitis, susilpnėja traukos jėgos tarp molekulių, o skystoje būsenoje vanduo yra tri-, di- ir monohidrolių mišinys. Toliau kylant temperatūrai, trihidrolio ir dihidrolio molekulės suyra; 100 ° C temperatūroje vanduo susideda iš monohidrolių (garų).

Nepaskirstytų elektronų porų buvimas lemia dviejų vandenilio ryšių susidarymo galimybę. Dar du ryšiai atsiranda dėl dviejų vandenilio atomų. Dėl to kiekviena vandens molekulė gali sudaryti keturis vandenilio ryšius (2.4 pav.).

2.4 pav. Vandeniliniai ryšiai vandens molekulėse:

– vandenilio jungties žymėjimas

Dėl vandenilinių jungčių vandenyje pastebimas didelis jo molekulių išdėstymo laipsnis, todėl jis priartėja prie kieto kūno, o struktūroje atsiranda daug tuštumų, todėl ji labai laisva. Ledo struktūra priklauso mažiausiai tankioms struktūroms. Jame yra tuštumų, kurių matmenys kiek viršija H 2 O molekulės matmenis.Tirpus ledui, jo struktūra suardoma. Tačiau net ir skystame vandenyje išsaugomi vandeniliniai ryšiai tarp molekulių: atsiranda asocijuotų junginių – kristalinių darinių embrionai. Šia prasme vanduo yra tarsi tarpinėje padėtyje tarp kristalinės ir skystos būsenos ir yra labiau panašus į kietą, o ne į idealų skystį. Tačiau, skirtingai nei ledas, kiekvienas asocijuotasis egzistuoja labai trumpą laiką: nuolat vyksta vienų naikinimas ir kitų sankaupų formavimasis. Tokių „ledo“ agregatų tuštumose gali būti dedamos pavienės vandens molekulės, o vandens molekulių pakuotė tampa tankesnė. Štai kodėl ledui tirpstant mažėja vandens užimamas tūris, didėja jo tankis. Esant + 4 °C temperatūrai, vanduo turi tankiausią sandarumą.

Kaitinamas vanduo, dalis šilumos išleidžiama vandeniliniams ryšiams nutraukti. Tai paaiškina didelę vandens šiluminę talpą. Vandenilio ryšiai tarp vandens molekulių visiškai sunaikinami, kai vanduo patenka į garus.

Vandens struktūros sudėtingumą lemia ne tik jo molekulės savybės, bet ir tai, kad dėl deguonies ir vandenilio izotopų vandenyje yra skirtingos molekulinės masės (nuo 18 iki 22) molekulių. Labiausiai paplitusi yra „įprasta“ molekulė, kurios molekulinė masė yra 18. Didelės molekulinės masės molekulių kiekis yra mažas. Taigi „sunkusis vanduo“ (molekulinė masė 20) sudaro mažiau nei 0,02 % visų vandens atsargų. Atmosferoje jo nerandama, upės vandens tonoje ne daugiau 150 g, jūros – 160-170 g. Tačiau jo buvimas suteikia „paprastam“ vandeniui didesnį tankį, turi įtakos kitoms jo savybėms.

Nuostabios vandens savybės leido Žemėje atsirasti ir vystytis gyvybei. Jų dėka vanduo gali atlikti nepakeičiamą vaidmenį visuose procesuose, vykstančiuose geografiniame apvalkale.