Водата (водород оксид) е проѕирна течност која нема боја (во мал волумен), мирис и вкус. Хемиска формула: H2O. Во цврста состојба се нарекува мраз или снег, а во гасовита состојба се нарекува водена пареа. Околу 71% од површината на Земјата е покриена со вода (океани, мориња, езера, реки, мраз на половите).

Тоа е добар високополарен растворувач. Во природни услови, секогаш содржи растворени материи (соли, гасови). Водата е од клучно значење во создавањето и одржувањето на животот на Земјата, во хемиската структура на живите организми, во формирањето на климата и времето.

Речиси 70% од површината на нашата планета е окупирана од океани и мориња. Цврстата вода - снег и мраз - покрива 20% од земјиштето. Од вкупната количина на вода на Земјата, еднаква на 1 милијарда 386 милиони кубни километри, 1 милијарда 338 милиони кубни километри отпаѓа на уделот на солените води на Светскиот океан, а само 35 милиони кубни километри отпаѓаат на уделот на свежите води. Вкупната количина на океанска вода би била доволна за да ја покрие земјината топка со слој од повеќе од 2,5 километри. За секој жител на Земјата има приближно 0,33 кубни километри морска вода и 0,008 кубни километри свежа вода. Но, тешкотијата е во тоа што огромното мнозинство на свежа вода на Земјата е во состојба што го отежнува пристапот на луѓето. Речиси 70% од слатката вода е содржана во ледените слоеви на поларните земји и во планинските глечери, 30% е во водоносните слоеви под земја, а само 0,006% од слатката вода е истовремено содржана во каналите на сите реки. Во меѓуѕвездениот простор се пронајдени молекули на вода. Водата е дел од кометите, повеќето од планетите на Сончевиот систем и нивните сателити.

Составот на водата (по маса): 11,19% водород и 88,81% кислород. Чистата вода е бистра, без мирис и вкус. Има најголема густина на 0°C (1 g/cm3). Густината на мразот е помала од густината на течната вода, па мразот плови на површината. Водата замрзнува на 0°C и врие на 100°C при притисок од 101.325 Pa. Тој е лош спроводник на топлина и многу слаб спроводник на електрична енергија. Водата е добар растворувач. Молекулата на водата има аголна форма; атомите на водород формираат агол од 104,5 ° во однос на кислородот. Според тоа, молекулата на водата е дипол: тој дел од молекулата каде што се наоѓа водородот е позитивно наелектризиран, а делот каде што се наоѓа кислородот е негативно наелектризиран. Поради поларитетот на молекулите на водата, електролитите во неа се дисоцираат во јони.

Во течна вода, заедно со обичните H20 молекули, постојат поврзани молекули, т.е. комбинирани во посложени агрегати (H2O)x поради формирање на водородни врски. Присуството на водородни врски помеѓу молекулите на водата ги објаснува аномалиите на неговите физички својства: максимална густина на 4 ° C, висока точка на вриење (во серијата H20-H2S - H2Se) аномално висока топлинска моќ. Како што температурата се зголемува, водородните врски се прекинуваат, а настанува целосен прекин кога водата се претвора во пареа.

Водата е високо реактивна супстанција. Во нормални услови, тој влегува во интеракција со многу базни и кисели оксиди, како и со алкалните и земноалкалните метали. Водата формира бројни соединенија - кристални хидрати.

Очигледно, соединенијата што врзуваат вода може да послужат како сушење. Други средства за сушење вклучуваат P205, CaO, BaO, метален Ma (тие исто така хемиски комуницираат со вода) и силика гел. Важно хемиско својство на водата е нејзината способност да влегува во реакции на хидролитичко распаѓање.

Физички својства на водата.

Водата има голем број необични карактеристики:

1. Кога мразот се топи, неговата густина се зголемува (од 0,9 на 1 g/cm³). За речиси сите други супстанции, густината се намалува кога се топи.

2. Кога се загрева од 0 °C до 4 °C (поточно, 3,98 °C), водата се собира. Според тоа, како што се лади, густината се намалува. Благодарение на ова, рибите можат да живеат во замрзнати водни тела: кога температурата паѓа под 4 ° C, постудената вода, како помалку густа, останува на површината и се замрзнува, а позитивната температура останува под мразот.

3. Висока температура и специфична топлина на фузија (0 °C и 333,55 kJ/kg), точка на вриење (100 °C) и специфична топлина на испарување (2250 kJ/kg), во споредба со водородни соединенија со слична молекуларна тежина.

4. Висок топлински капацитет на течна вода.

5. Висок вискозитет.

6. Висок површински напон.

7. Негативен електричен потенцијал на површината на водата.

Сите овие карактеристики се поврзани со присуството на водородни врски. Поради големата разлика во електронегативноста на атомите на водород и кислород, електронските облаци силно се поместуваат кон кислородот. Поради ова, како и фактот што водородниот јон (протон) нема внатрешни електронски слоеви и има мали димензии, може да навлезе во електронската обвивка на негативно поларизиран атом на соседната молекула. Поради ова, секој атом на кислород е привлечен од атомите на водород на други молекули и обратно. Одредена улога игра интеракцијата на размена на протони помеѓу и внатре во молекулите на водата. Секоја молекула на вода може да учествува во најмногу четири водородни врски: 2 водородни атоми - секој во еден, и атом на кислород - во два; во оваа состојба, молекулите се во леден кристал. Кога мразот се топи, некои од врските се прекинуваат, што овозможува молекулите на водата да бидат погусто спакувани; кога водата се загрева, врските продолжуваат да се кршат, а нејзината густина се зголемува, но на температури над 4 ° C, овој ефект станува послаб од термичката експанзија. Испарувањето ги раскинува сите преостанати врски. Раскинувањето на врските бара многу енергија, па оттука и високата температура и специфичната топлина на топење и вриење и високиот топлински капацитет. Вискозноста на водата се должи на фактот што водородните врски ги спречуваат молекулите на водата да се движат со различни брзини.

Од слични причини, водата е добар растворувач за поларните материи. Секоја молекула на растворена супстанца е опкружена со молекули на вода, а позитивно наелектризираните делови од молекулата на растворената супстанца привлекуваат атоми на кислород, а негативно наелектризираните делови привлекуваат атоми на водород. Бидејќи молекулата на водата е мала, многу молекули на вода можат да ја опкружат секоја молекула на растворена супстанција.

Ова својство на водата го користат живите суштества. Во жива клетка и во меѓуклеточниот простор, растворите на различни супстанции во водата комуницираат. Водата е неопходна за животот на сите едноклеточни и повеќеклеточни живи суштества на Земјата без исклучок.

Чистата (без нечистотии) вода е добар изолатор. Во нормални услови, водата е слабо дисоцирана и концентрацијата на протони (поточно, јони на хидрониум H3O+) и јони на хидроксид HO- е 0,1 µmol/l. Но, бидејќи водата е добар растворувач, одредени соли речиси секогаш се раствораат во неа, односно во водата се присутни позитивни и негативни јони. Како резултат на тоа, водата спроведува струја. Електричната спроводливост на водата може да се користи за да се одреди нејзината чистота.

Водата има индекс на прекршување n=1,33 во оптичкиот опсег. Сепак, тој силно го апсорбира инфрацрвеното зрачење и затоа водената пареа е главниот природен стакленички гас одговорен за повеќе од 60% од ефектот на стаклена градина. Поради големиот диполен момент на молекулите, водата апсорбира и микробранова радијација, на која се базира принципот на микробрановата печка.

агрегатните состојби.

1. Според државата разликуваат:

2. Цврст - мраз

3. Течност - вода

4. Гасовита - водена пареа

Сл.1 „Видови снегулки“

При атмосферски притисок, водата замрзнува (претвора во мраз) на 0°C и врие (претвора во водена пареа) на 100°C. Како што се намалува притисокот, точката на топење на водата полека се зголемува, а точката на вриење опаѓа. При притисок од 611,73 Pa (околу 0,006 атм), точките на вриење и топење се совпаѓаат и стануваат еднакви на 0,01 ° C. Овој притисок и температура се нарекуваат тројна точка на водата. При пониски притисоци, водата не може да биде во течна состојба, а мразот директно се претвора во пареа. Температурата на сублимација на мразот се намалува со намалување на притисокот.

Со зголемување на притисокот, се зголемува точката на вриење на водата, се зголемува и густината на водената пареа на точката на вриење, а течната вода се намалува. На температура од 374 °C (647 K) и притисок од 22.064 MPa (218 atm), водата ја поминува критичната точка. Во овој момент, густината и другите својства на течната и гасовита вода се исти. При повисоки притисоци, нема разлика помеѓу течна вода и водена пареа, па оттука нема вриење или испарување.

Можни се и метастабилни состојби - презаситена пареа, прегреана течност, супер ладена течност. Овие состојби можат да постојат долго време, но тие се нестабилни и се случува транзиција при контакт со постабилна фаза. На пример, не е тешко да се добие суперизладена течност со ладење на чиста вода во чист сад под 0 °C, меѓутоа, кога ќе се појави центар за кристализација, течната вода брзо се претвора во мраз.

Изотопски модификации на водата.

И кислородот и водородот имаат природни и вештачки изотопи. Во зависност од видот на изотопи вклучени во молекулата, се разликуваат следниве видови вода:

1. Лесна вода (само вода).

2. Тешка вода (деутериум).

3. Супертешка вода (тритиум).

Хемиски својства на водата.

Водата е најчестиот растворувач на Земјата, кој во голема мера ја одредува природата на копнената хемија како наука. Поголемиот дел од хемијата, на својот почеток како наука, започна токму како хемија на водени раствори на супстанции. Понекогаш се смета како амфолит - и киселина и база во исто време (катјон H + анјон OH-). Во отсуство на туѓи материи во водата, концентрацијата на јони на хидроксид и водородни јони (или јони на хидрониум) е иста, pKa ≈ прибл. 16.

Водата е лесна проѕирна течност, безбојна во мали количини и добива синкаво-зеленикаста боја во својата дебелина. Мразот е исто така транспарентен, бидејќи неговиот коефициент на апсорпција на светлина во видливиот дел од спектарот е практично нула, но тоа не важи за ултравиолетовите и инфрацрвените региони. На чиповите од големи блокови од глечер и речен мраз, тој, како вода, има сини и зеленикави нијанси.

Својствата на водата оставија свој белег на системот на физички константи и мерни единици: точката на замрзнување на водата - топењето на мразот е прифатено

за 0 0 C, а точката на вриење на водата за 100 0 C (и двете при атмосферски притисок од околу 1013 mbar или hPa = 759,8 mm Hg). Волумен единица

во метричкиот систем се избира од условот еден кубен метар вода на температура од 3,98 0 C да има маса од 1000 kg.

Секоја молекула на вода има два атоми на водород и два несподелени електронски парови и на тој начин може да формира четири водородни врски. Вторите се изведуваат со учество на атом на водород кој се наоѓа помеѓу молекулите или помеѓу атоми во молекулата:

Водата ќе ја сфатиме како асоцијација на молекули обединети со водородни врски. И ако течната вода содржи посебни соработници на нејзините молекули, тогаш сличен распоред на молекули е карактеристичен и за мразот,

но уредноста веќе се протега на целиот систем како целина, кој,

на крајот доведува до формирање на карактеристичната тетраедрална структура на мразот. Со други зборови, ледените кристали се целосно изградени само на една водородна врска. Структурата на мразот фигуративно се нарекува „многу ажур“, бидејќи молекулите во него се спакувани помалку густо отколку во течна вода.

Во споредба со другите супстанции, водата се карактеризира со највисок специфичен топлински капацитет, кој на температура од 15 ° C е

4190 J/(kg*K).

Топлинската спроводливост на водата е многу мала, но водата има многу висока латентна топлина на фузија и испарување. За да се претвори 1 kg мраз во вода (латентна топлина на фузија), потребно е да се потрошат 330.000 J / kg, а кога ќе испари 1 kg вода (латентна топлина на испарување), се трошат 2260 J. Овие карактеристики на водата се важни за топлинската рамнотежа на Земјата.

Кога водата замрзнува, таа се шири за 9%

до оригиналниот волумен.

Од сите течности освен живата, водата има најголема површинска напнатост.

Друга извонредна особина на водата е способноста да раствори многу супстанции. Особено растворливи во вода се оние хемиски соединенија кои можат да формираат водородни врски со неа. Во секојдневните активности, навикнати сме да ги сметаме за добри растворувачи супстанции како алкохол, бензин, етер и многу други, кои навистина раствораат масти и многу органски материи воопшто, но, на пример, солите не се раствораат во нив. Но, вторите добро се раствораат во вода, бидејќи. има исклучително висока диелектрична константа, а неговите молекули имаат тенденција да се комбинираат со јони, претворајќи ги во хидрирани јони, што доведува до нивна стабилизација во раствор. Добрата растворливост на различни соли во вода е многу важна за многу природни процеси.

Крај на работа -

Оваа тема припаѓа на:

Општа хидрологија

Универзитет.

Ако ви треба дополнителен материјал на оваа тема, или не го најдовте она што го барате, препорачуваме да го користите пребарувањето во нашата база на податоци за дела:

Што ќе правиме со добиениот материјал:

Ако овој материјал се покажа корисен за вас, можете да го зачувате на вашата страница на социјалните мрежи:

твит

Сите теми во овој дел:

Науката за хидрологијата и нејзиниот однос со другите науки
Водите на планетата ја формираат хидросферата - дисконтинуирана водена обвивка лоцирана на површината и во дебелината на земјината кора, вклучувајќи океани, мориња, копнени површински води

Истражувачки методи во хидрологијата
Главните методи на истражување на современата хидрологија се: 1) теренски, 2) експериментални и 3) теоретски. Теренските студии вклучуваат

Вода на земјата. Водните ресурси
Водата постои на Земјата во многу поинаква состојба, во зависност од местата на нејзината концентрација. Неговата главна маса е содржана во следните три макроструктурни елементи на планетата: Во m

Водни објекти. Циклусот на водата во природата. интраконтинентален циклус на влага
Во хидрологијата се разликуваат три групи на водни тела: резервоари, потоци и посебни водни тела. Резервоарите се водни тела во вдлабнатини на површината на земјата.

интраконтинентален циклус на влага
Врнежите што паѓаат на кое било парче земја се состојат од „надворешни“ и „внатрешни“ - формирани како резултат на испарување од одредена област. „Внатрешните“ врнежи се испарување

Речен слив. Морфометриски карактеристики на сливот
Слив е дел од површината на земјата, како и слој на почви од кои водата се влева во река, речен систем или езеро, ограничена со површински слив и под

Воден биланс на речен слив. Елементи на водната рамнотежа
Реките се хранат со течни врнежи (снабдување со дожд), вода формирана како резултат на топење на снегот на површината на сливот (снабдување снег), топење на високи планински глечери

Врнежите. Пресретнување на врнежите со вегетација
Врнежите се една од најважните компоненти на хидролошкиот циклус. Тие се формираат со кондензација на водена пареа во атмосферата. Во зависност од метеоролошките услови формирана

Испарување
Како резултат на процесот на испарување, дел од атмосферските врнежи што пристигнале на површината на земјата го напуштаат сливното подрачје во вид на водена пареа. Испарувањето се јавува од површината на водата

Речно истекување. Фактори за формирање на истекување во сливот
Истекот во хидрологијата е движење на водата по површината на земјата, како и во дебелината на почвите и карпите во процесот на нејзината циркулација во природата. Формирањето на истекување во сливот е комплексно повеќеслојно

Главни карактеристики на истекувањето на водата. Фази на режимот на вода. хидрограф за истекување
Проток на вода - количината на вода што тече низ живиот дел од каналот по единица време.

Ниво на вода. Режим на ниво
Ниво на водата - висината на површината на водата над условната споредбена рамнина, наречена „нула на графиконот“, H, [cm], види Слика 5. Нивото на водата се мери во точки

Краткорочни, годишни и долгорочни флуктуации на водостоите
Краткорочните флуктуации на нивото на водата вклучуваат: наплив (во устините области), поплави (туш), дневни флуктуации (со дневно регулирање на ХЕ - бранови на испуштања и во

Поврзување на површински и подземни води
Како резултат на процесот на филтрирање, водата од површината продира во дебелината на почвата и земјата и формира подземно истекување. Во подземните хоризонти, водата е присутна во три состојби на агрегација: во форма на вода

Река и речен систем
Севкупноста на сите водни тела на одредена територија се нарекува хидрографска мрежа на оваа територија. Во рамките на хидрографската мрежа на речниот слив,

Брзината на протокот на вода во речните корита
Движењето на водата во речните корита се врши под влијание на гравитацијата. Стапката на проток зависи од наклонот, количината на вода во каналот и грубоста на основната површина.

Топлински биланс на речниот слив. Термички и леден режим на реките
Топлински биланс на речниот слив. , (18) каде

Режим на истекување на седименти. Хидрохемиски режим на реките
Цврстите честички кои формираат речен талог влегуваат во речните канали како резултат на процесите на ерозија на површината на сливното подрачје и на речниот канал. Интензитетот на процесот на ерозија на сливната површина за

Хидрохемиски состав на речните води
Речните води, по правило, имаат релативно ниска минерализација и се класифицирани како свежи води. Формирањето на хемискиот состав на речните води се дефинира како природно, климатски

Морски естуарински области
Областа на устието на реката е посебен физичко-географски објект кој се наоѓа на вливот на голема река во морето, во чии рамки се одвиваат специфични процеси на вливот. Тие се должат на

физички процеси
А. Динамика на вода. Динамична интеракција на водите на реката и резервоарот за примање, вклучително и формирање на конјугација на реката и акумулацијата во форма на хидраулична задна вода или рецесија; срамнети со земја

Б. Ледено-термички процеси во устието на реката, во резервоарите на делтата и на морскиот брег на устата
Б. Динамика на талог во устиниот дел на реката и во близина на устието. Г. Ерозија-акумулативни (морфолошки процеси, вклучително и формирање на

Главни морфометриски карактеристики на езерото
Должина (L, m) - најкраткото растојание помеѓу двете најоддалечени точки на езерското крајбрежје, мерено по неговата површина. Во зависност од обликот на езерото

Водениот биланс на езерото. Режим на нивото на водата во езерата
Равенката за билансот на езерската вода во општа форма: , (25) каде

Нивоен режим на езерата
Долгорочните флуктуации на водата во езерото зависат од климатските фактори. Сезонските флуктуации се одредуваат главно од дотокот на вода, како канален, така и дистрибуиран (особено во периодот на топење на снегот).

Термичка рамнотежа на езерата и термички режим
Процесите на размена на топлина на водата со атмосферата најинтензивно се случуваат во најгорните слоеви на езерото. Преносот на топлина во длабочина се врши како со директното навлегување на сончевата енергија во водата

Мочуриштата. Видови мочуришта и нивниот режим
Мочуриштето е природна формација, која е затрупана површина на земјината површина со слој од тресет и специфични форми на вегетација кои се прилагодиле на условите.

Глечери. Дефиниција. Образование, видови, структура. Движење на глечерите. Исхрана на глечерите. Баланс на ледена маса. Влијание врз речниот тек
Маса од природен ела и мраз, формирана како резултат на акумулација и трансформација на цврсти атмосферски врнежи, лоцирана главно на копно, која постои долго време и поседува

Видови глечери
Доделување покривка, планинска покривка и планински глечери. Помеѓу ледените плочи се разликуваат ледените плочи и куполи, излезните глечери и ледените полици. Тие се шират низ подот

Структурата на глечерите
Копнениот глечер може да се подели на два дела, горниот дел е хранење (акумулација) а долниот дел е аблација. Линијата што ги одвојува овие зони се нарекува

Опасни хидролошки појави
Проблем. Природните катастрофи постојат само затоа што човекот често живее и работи на места кои се сцена на развој на опасни хидролошки феномени, понекогаш

пробивни поплави
Големите падини и висинските промени, особено со слаба стабилност на падините, активност на глацијални феномени и сеизмички влијанија, понекогаш доведуваат до блокирање на реките со природни брани,

Бранови катастрофи
Ако се лизнете и паднете во вашата када, половина од водата ќе истурите на подот. И што се случува ако колапс, лизгање на земјиштето, кал падне во акумулацијата? Последиците може да бидат многу различни, но сите

Кални текови
Проблем. Текот на кал е еден од најопасните и најраспространети хидролошки феномени во планинските земји и воопшто во светот на високите падини. Постојано се тестира проблемот со калливите текови

Центри на кал
Изворот на кал е морфолошка формација способна да го концентрира истекувањето, содржи PSM (потенцијален масив на кал) и има доволен наклон за развој на ударно лизгање или транспортно лизгање.

Сливни подрачја на кал и сливни подрачја на центри за кал
Сливот на кал е кратко име за слив што содржи површини кои формираат истекување и способни да формираат нановоден кал. Обично тоа се површински сливови.

Географија на кал
Бројни карпести калливи текови на јужната падина на масивот Рушан, лесно видливи од автопатот Памир, чекаат во крилата десетици и стотици години поради слабите можности за врнежи во регионот.

Одрони, снежни лавини, снежни врнежи
Одрони Планински свлечиште е низа од лабава кластична карпа, многу заситена со вода, која се движи надолу по падината. Се формира кога силата на смолкнување ја надминува силата на задржување или за време на затегнатоста

Текови од кал на глечерите
Геналдонски катастрофи. За време на катастрофални поместувања и колапс на глечерите, понекогаш се забележува одвојување на дел од глацијалната маса, придружено со дробење на мраз, исфрлање на интраглечери

Водата е проѕирна течност, безбојна (во мал волумен) и без мирис. Водата е од клучно значење во создавањето и одржувањето на животот на Земјата, во хемиската структура на живите организми, во формирањето на климата и времето. Во цврста состојба се нарекува мраз или снег, а во гасовита состојба се нарекува водена пареа. Околу 71% од површината на Земјата е покриена со вода (океани, мориња, езера, реки, мраз на половите).

Карактеристиките на водата се комбинација на физички, хемиски, биохемиски, органолептички, физичко-хемиски и други својства на водата.
Водата - водород оксид - е една од најчестите и најважните супстанции. Површината на Земјата окупирана од вода е 2,5 пати поголема од површината на земјата. Во природата нема чиста вода - таа секогаш содржи нечистотии. Чистата вода се добива со дестилација. Дестилирана вода се нарекува дестилирана. Составот на водата (по маса): 11,19% водород и 88,81% кислород.

Чистата вода е бистра, без мирис и вкус. Има најголема густина на 0 ° C (1 g / cm 3). Густината на мразот е помала од густината на течната вода, па мразот плови на површината. Водата замрзнува на 0°C и врие на 100°C при притисок од 101.325 Pa. Тој е лош спроводник на топлина и многу слаб спроводник на електрична енергија. Водата е добар растворувач. Молекулата на водата има аголна форма; атомите на водород формираат агол од 104,5 ° во однос на кислородот. Според тоа, молекулата на водата е дипол: тој дел од молекулата каде што се наоѓа водородот е позитивно наелектризиран, а делот каде што се наоѓа кислородот е негативно наелектризиран. Поради поларитетот на молекулите на водата, електролитите во неа се дисоцираат во јони.

Во течна вода, заедно со обичните H20 молекули, постојат поврзани молекули, т.е. комбинирани во посложени агрегати (H2O)x поради формирање на водородни врски. Присуството на водородни врски помеѓу молекулите на водата ги објаснува аномалиите на неговите физички својства: максимална густина на 4 ° C, висока точка на вриење (во серијата H20-H2S - H2Se) аномално висока топлинска моќ. Како што температурата се зголемува, водородните врски се прекинуваат, а настанува целосен прекин кога водата се претвора во пареа.

Водата е високо реактивна супстанција. Во нормални услови, тој влегува во интеракција со многу базни и кисели оксиди, како и со алкалните и земноалкалните метали. Водата формира бројни соединенија - кристални хидрати.
Очигледно, соединенијата што врзуваат вода може да послужат како сушење. Други средства за сушење вклучуваат P205, CaO, BaO, метален Ma (тие исто така хемиски комуницираат со вода) и силика гел. Важно хемиско својство на водата е нејзината способност да влегува во реакции на хидролитичко распаѓање.

Хемиските својства на водата се одредуваат според неговиот состав. Водата е 88,81% кислород и само 11,19% водород. Како што споменавме погоре, водата замрзнува на нула Целзиусови степени, но врие на сто. Дестилираната вода има многу ниска концентрација на позитивно наелектризирани јони на хидрониум HO и H3O+ (само 0,1 µmol/l), па затоа може да се нарече одличен изолатор. Сепак, својствата на водата во природата не би се реализирале правилно доколку таа не е добар растворувач. Молекулата на водата е многу мала по големина. Кога друга супстанција влегува во водата, нејзините позитивни јони се привлекуваат кон атомите на кислород кои ја сочинуваат молекулата на водата, а негативните јони се привлекуваат кон атомите на водородот. Водата, како што беше, ги опкружува хемиските елементи растворени во неа од сите страни. Затоа, водата речиси секогаш содржи различни супстанции, особено метални соли, кои обезбедуваат спроведување на електрична струја.

Физичките својства на водата ни „дадоа“ такви појави како ефектот на стаклена градина и микробрановата печка. Околу 60% од ефектот на стаклена градина е создаден од водена пареа, која совршено ги апсорбира инфрацрвените зраци. Во овој случај, оптичкиот индекс на прекршување на водата n=1,33. Покрај тоа, водата ги апсорбира и микробрановите поради високиот диполен момент на нејзините молекули. Овие својства на водата во природата ги поттикнаа научниците да размислуваат за пронајдокот на микробрановата печка.

Улогата на водата во природата и животот на човекот е неизмерно голема. Можеме да кажеме дека сите живи суштества се состојат од вода и органски материи. Таа е активен учесник во формирањето на физичко-хемиската средина, климата и времето. Истовремено, тоа влијае и на економијата, индустријата, земјоделството, транспортот и енергетиката.

Без храна, можеме да живееме неколку недели, но без вода - само 2-3 дена. За да се обезбеди нормално постоење, едно лице мора да внесе во телото околу 2 пати повеќе вода по тежина од хранливите материи. Губењето на повеќе од 10% вода од човечкото тело може да доведе до смрт. Во телото на растенијата и животните во просек има повеќе од 50% вода, во телото на медуза до 96%, кај алгите 95-99%, во спори и семиња од 7 до 15%. Почвата содржи најмалку 20% вода, додека човечкото тело содржи околу 65% вода. Различни делови од човечкото тело содржат нееднаква количина на вода: стаклестото тело на окото се состои од 99% вода, 83% се содржи во крвта, 29% во масното ткиво, 22% во скелетот, па дури и 0,2 % во забната глеѓ. Во текот на животот, човекот губи вода од телото, а неговиот биоенергетски потенцијал се намалува. Во човечки ембрион стар шест недели, содржината на вода е до 97%, кај новороденче - 80%, кај возрасен - 60-70%, а во телото на постара личност - само 50-60%.

Водата е апсолутно неопходна за сите клучни системи за поддршка на човечкиот живот. Водата и супстанциите содржани во неа стануваат медиум за храна и ги снабдуваат живите организми со микроелементи неопходни за живот. Содржи во крвта (79%) и промовира пренос на илјадници есенцијални материи и елементи низ циркулаторниот систем во растворена состојба (геохемискиот состав на водата е близок до составот на крвта на животните и луѓето.).
Во лимфата, која врши размена на супстанции помеѓу крвта и ткивата на живиот организам, водата е 98%.
Водата, повеќе од другите течности, ги покажува својствата на универзален растворувач. По одредено време, може да раствори речиси секоја цврста супстанција.
Таквата сеопфатна улога на водата се должи на нејзините уникатни својства.

Неодамна, напорите на истражувачите се фокусирани на забрзано проучување на процесите што се случуваат на границата на фазата. Се покажа дека водата во граничните слоеви има многу интересни својства кои не се појавуваат во масовната фаза. Оваа информација е од суштинско значење за решавање на голем број важни практични проблеми. Пример е создавањето на фундаментално нова елементарна база на микроелектрониката, каде што понатамошната минијатуризација на кола ќе се заснова на принципот на самоорганизирање на макромолекулите на површината на водата. Развиената површина е карактеристична и за биолошките системи, поради важноста на површинските појави за нивното функционирање. Речиси секогаш, присуството на вода има значаен ефект врз природата на процесите што се случуваат во блискиот површински регион. За возврат, под влијание на површината, својствата на самата вода радикално се менуваат, а водата во близина на границата мора да се смета како фундаментално нов физички предмет на проучување. Многу е веројатно дека проучувањето на молекуларно-статистичките својства на водата во близина на површината, што, во суштина, само што започнува, ќе овозможи ефикасно да се контролираат многу физички и хемиски процеси.

Неодамна, има зголемен интерес за проучување на својствата на водата на микроскопско ниво. Така, за да се разберат многу аспекти на физиката на површинските феномени, неопходно е да се знаат својствата на водата на фазната граница. Недостатокот на строги идеи за структурата на водата, за организацијата на водата на молекуларно ниво доведува до фактот дека при проучувањето на својствата на водените раствори и во масовната фаза и во капиларните системи, водата често се смета за медиум без структура. . Сепак, познато е дека својствата на водата во граничните слоеви може значително да се разликуваат од оние во најголемиот дел. Затоа, земајќи ја предвид водата како течност без структура, губиме единствени информации за својствата на граничните слоеви, кои, како што се испоставува, во голема мера ја одредуваат природата на процесите што се случуваат во тенките пори. На пример, јонската селективност на мембраните на целулоза ацетат се објаснува со специјалната молекуларна организација на водата во порите, што, особено, се рефлектира во концептот на „волумен што не се раствора“. Понатамошниот развој на теоријата што ги зема предвид спецификите на меѓумолекуларните интеракции кои се во основата на селективниот мембрански транспорт ќе придонесе за поцелосно разбирање на мембранската бигор на растворите. Ова ќе овозможи да се дадат здрави препораки за подобрување на ефикасноста на процесите на бигор вода. Ова ја подразбира важноста и неопходноста од проучување на својствата на течностите во граничните слоеви, особено во близина на површината на цврсто тело.



Водата не опкружува секој ден и насекаде - дури и оние кои го поминале целиот свој живот во пустината Сахара. Својствата на водата често остануваат невидливи за нас. И ова и покрај фактот што структурата и својствата на водата се од големо значење за целиот живот на нашата планета. Навикнати сме да ја земаме водата здраво за готово, која може да се добие на прво барање со едноставно движење на рачката на славината. Додека уникатните својства на водата се одговор на многу прашања за нашиот свет, иако во исто време тие поставуваат многу прашања за истражувачите.

Основни својства на водата

Прашањето за тоа кои се главните својства на водата може да се разгледа од различни агли. Факт е дека физичките и хемиските својства на водата се подеднакво важни и го одредуваат посебното значење и улога на оваа супстанца во нашиот свет. Физичките и хемиските својства на водата се одредуваат според нејзината посебна структура. Секој знае дека молекулата на водата се состои од два атоми на водород и атом на кислород. Сепак, веќе од овој едноставен факт, започнуваат аномалните својства на водата: бидејќи сите други водородни соединенија во нормални услови имаат гасовита состојба на агрегација, додека водата е течна. Покрај тоа, таа е вода која може да биде во три состојби на агрегација (гасовита, течна, цврста) и прилично лесно да помине од една во друга.

Необичните својства на обичната вода се должат на фактот што атомите на водород се поврзани со атомот на кислород под строго дефиниран агол и не ја менуваат својата положба. Како резултат на тоа, се формираат силни меѓуатомски врски, кои брзо се фиксираат со намалување на температурата. Ова објаснува зошто разликата помеѓу нормалната температура на водата и нејзината точка на замрзнување е многу помала отколку помеѓу „просечната“ температура и точката на вриење. При замрзнување, не се троши енергија за кршење на меѓуатомските врски, па молекулите брзо формираат подредени структури и се претвораат во ледени кристали. За да премине во гасовита состојба, мора да се уништат тие многу силни врски во молекулите на водата - затоа, за вриење, водата треба подолго да се загрева со трошење на големо количество топлинска енергија.

Карактеристиките на молекуларната структура на водата даваат одговор на прашањето зошто важноста на водата за живите организми и воопшто за постоењето на живот е толку голема. Од единствената моментално позната форма на живот во универзумот , копнено, не може да постои без вода. Биолошките својства на водата се такви што нејзините молекули се помали во однос на молекулите на другите супстанции. Можеби првиот одговор на прашањето какви својства има водата треба да биде „способноста да се раствори“. Распуштањето во вода не е ништо повеќе од опкружување на молекула на супстанција од сите страни со молекули на вода. Водата е медиум надвор од кој жива клетка не може да настане, да постои и да се развива. Бидејќи за животот на една клетка, неопходна е интеракција на различни супстанции, што е обезбедено токму од информативните својства на водата, која е способна да носи молекули на други супстанции. Значи, улогата на водата во живите организми е исклучително едноставна - ниеден жив организам не би постоел без вода.

Физички својства на водата

Основните физички својства на водата зависат првенствено од факторите на околината како што се притисокот и температурата. Термичката средина воопшто е исклучително важна за водата: престојот и преминот кон различни агрегатни состојби на водата се поврзани со температурата. Интересни својства на водата се, особено, дека апсолутно чиста, односно без нечистотии и растворени материи, водата може да биде во таканаречените метастабилни состојби. На пример, термичките својства на водата дозволуваат чистата вода да не замрзнува на температури под „минус 30“ Целзиусови степени или да остане во течна состојба, загревајќи до 200 степени Целзиусови. Сепак, таквите метастабилни состојби се крајно нестабилни, згора на тоа, апсолутно чиста вода практично никогаш не се наоѓа во природни услови. Значи, се врши пресметка на термофизичките својства на водата, со исклучок на посебни случаи, врз основа на стандардни граници - 0 степени како точка на замрзнување, 100 степени како точка на вриење.

Се разбира, термофизичките својства на водата се далеку од единствените карактеристики на оваа единствена супстанција. Постои табела со физички својства на водата, која содржи детални информации за неа. На пример, можете да научите дека посебните својства на водата ја прават добар изолатор, односно дека многу лошо ја спроведува електричната енергија. Но, ние зборуваме за апсолутно чиста вода - обичната вода, која има многу различни растворени материи во неа, е добар електричен проводник. Покрај тоа, табелата содржи индикатори како што се, на пример, брзината на звукот, која во вода на температура од 20 степени е 1482,7 метри во секунда (за споредба, брзината на звукот во воздухот е 331 метар во секунда).

Хемиски својства на водата

Главното хемиско својство на водата е нејзината способност да биде растворувач. Киселите својства на водата активно се проучуваат, бидејќи водата, колку и да изгледа неочекувано, е киселина. Во хемиската наука, киселината се смета за супстанца способна да се откаже од водородни катјони за време на хемиска интеракција. Водата е само способна за тоа, поради што оксидирачките својства на водата се толку важни. Но, затоа водата е единствена супстанца која освен што оксидира, има и редуцирачки својства.

Треба да се потсети дека во биохемијата, редокс реакциите се нарекуваат такви хемиски интеракции, при кои се додаваат или донираат електрони, што доведува до промена на електричниот потенцијал на супстанциите. Кислородот е активно оксидирачко средство, односно супстанца која ги собира електродите; водородот е универзален редукционен агенс, кој доброволно се откажува од водород. Така, излегува дека водата, која се состои од кислород и водород, може да биде и оксидирачки и редуцирачки агенс - оттука и редокс својствата на водата. Водената средина може да оксидира, земајќи електрони од други супстанции - оваа позиција е типична за повеќето ситуации со вода на површината. Водата може да биде редокс, под услов да содржи одредени нечистотии. Конечно, може да биде и медиум за намалување, што е типично за подземните води заситени со метали.

Водата - едно од најневеројатните соединенија на Земјата - долго време ги воодушевува истражувачите со необичноста на многу нејзини физички својства:

1) Неисцрпност како супстанца и природен ресурс; ако сите други ресурси на земјата се уништени или дисипираат, тогаш водата, како да се каже, бега од ова, добивајќи различни форми или состојби: покрај течна, цврста и гасовита. Тоа е единствената супстанција и ресурс од овој тип. Ова својство обезбедува сеприсутност на водата, продира низ целата географска обвивка на Земјата и врши разновидна работа во неа.

2) Проширувањето својствено само за него при зацврстување (замрзнување) и намалување на волуменот за време на топење (премин во течна состојба).

3) Максималната густина на температура од +4 ° C и многу важни својства поврзани со ова за природни и биолошки процеси, на пример, исклучување на длабоко замрзнување на водни тела. Како по правило, максималната густина на физичките тела се забележува на температурата на зацврстување. Максималната густина на дестилирана вода се забележува при ненормални услови - на температура од 3,98-4 ° C (или заоблени +4 ° C), односно на температура над точката на зацврстување (замрзнување). Кога температурата на водата отстапува од 4 °C во двете насоки, густината на водата се намалува.

4) При топење (топење), мразот лебди на површината на водата (за разлика од другите течности).

5) Аномалната промена во густината на водата ја повлекува истата аномална промена во волуменот на водата кога се загрева: со зголемување на температурата од 0 до 4 ° C, волуменот на загреаната вода се намалува и само со дополнително зголемување започнува да зголеми. Ако, со намалување на температурата и за време на преминот од течна во цврста состојба, густината и волуменот на водата се промениле на ист начин како што се случува со огромното мнозинство супстанции, тогаш кога се приближува зимата, површинските слоеви на природните водите би се изладиле до 0°C и би потонале на дното, ослободувајќи простор.потопли слоеви и така би продолжило додека целата маса на резервоарот не добие температура од 0°C. Понатаму, водата ќе почне да се замрзнува, ледените санти ќе потонат на дното, а резервоарот ќе замрзне до целата длабочина. Во исто време, многу форми на живот во вода би биле невозможни. Но, бидејќи водата ја достигнува својата најголема густина на 4 °C, движењето на нејзините слоеви предизвикано од ладењето завршува кога ќе се достигне оваа температура. Со дополнително намалување на температурата, изладениот слој, кој има помала густина, останува на површината, се замрзнува и со тоа ги штити основните слоеви од понатамошно ладење и замрзнување.

6) Преминот на водата од една во друга состојба е придружен со трошоци (испарување, топење) или ослободување (кондензација, замрзнување) на соодветната количина на топлина. Потребни се 677 калории за да се стопи 1 g мраз, а 80 cal помалку за да се испари 1 g вода. Високата латентна топлина на топењето на мразот обезбедува бавно топење на снегот и мразот.

7) Способноста релативно лесно да премине во гасовита состојба (испарува) не само на позитивни, туку и на негативни температури. Во вториот случај, испарувањето се случува заобиколувајќи ја течната фаза - од цврстата (мраз, снег) веднаш во фазата на пареа. Овој феномен се нарекува сублимација.

8) Ако ги споредиме точките на вриење и замрзнување на хидридите формирани од елементите од шестата група на периодниот систем (селен H 2 Se, телуриум H 2 Te) и водата (H 2 O), тогаш по аналогија со нив, вриењето точката на водата треба да биде околу 60 ° C, а точката на замрзнување е под 100 ° C. Но, дури и овде се манифестираат аномалните својства на водата - при нормален притисок од 1 атм. Водата врие на +100°C и замрзнува на 0°C.

9) Од големо значење во животот на природата е фактот што водата има невообичаено висока топлинска моќност, 3.000 пати поголема од воздухот. Тоа значи дека кога 1 m 3 вода се лади со 1 0 C, 3000 m 3 воздух се загреваат за исто толку. Затоа, со акумулирање на топлина, Океанот има омекнувачки ефект врз климата на крајбрежните области.

10) Водата ја апсорбира топлината за време на испарувањето и топењето, ослободувајќи ја при кондензација од пареа и замрзнување.

11) Способноста на водата во дисперзирани медиуми, на пример, во ситно порозни почви или биолошки структури, да оди во врзана или дисперзирана состојба. Во овие случаи, многу се менуваат својствата на водата (нејзината подвижност, густина, точка на замрзнување, површински напон и други параметри), кои се исклучително важни за процесите во природните и биолошките системи.

12) Водата е универзален растворувач, затоа, не само во природата, туку и во лабораториски услови, не постои идеално чиста вода од причина што е способна да раствори кој било сад во кој е затворен. Постои претпоставка дека површинскиот напон на идеално чистата вода би бил таков што би можело да се лизга на неа. Способноста на водата да се раствори обезбедува пренос на супстанции во географска обвивка, е основата на размената на супстанции помеѓу организмите и животната средина и е основа на исхраната.

13) Од сите течности (освен жива), водата има најголем површински притисок и површинска напнатост: \u003d 75 10 -7 J / cm 2 (глицерин - 65, амонијак - 42, а сите останати - под 30 10 -7 Ј / cm 2). Поради ова, капка вода има тенденција да добие форма на топка, а кога ќе дојде во контакт со цврсти материи, ја навлажнува површината на повеќето од нив. Затоа може да се издигне до капиларите на карпите и растенијата, обезбедувајќи формирање почва и исхрана на растенијата.

14) Водата има висока термичка стабилност. Водената пареа почнува да се распаѓа на водород и кислород само на температури над 1000 °C.

15) Хемиски чистата вода е многу лош спроводник на електрична енергија. Поради малата компресибилност, звучните и ултразвучните бранови добро се шират во вода.

16) Својствата на водата во голема мера се менуваат под влијание на притисокот и температурата. Значи, со зголемување на притисокот, точката на вриење на водата се зголемува, а точката на замрзнување, напротив, се намалува. Како што се зголемува температурата, површинскиот напон, густината и вискозноста на водата се намалуваат, а електричната спроводливост и брзината на звукот во водата се зголемуваат.

Аномалните својства на водата земени заедно, што укажува на нејзината исклучително висока отпорност на надворешни фактори, се предизвикани од присуството на дополнителни сили помеѓу молекулите, наречени водородни врски. Суштината на водородната врска е дека водородниот јон врзан за некој јон на друг елемент е способен електростатски да привлече јон од истиот елемент од друга молекула. Молекулата на водата има аголна структура: јадрата вклучени во неговиот состав формираат рамнокрак триаголник, во основата на кој има два протони, а на врвот е јадрото на атомот на кислород (Слика 2.2).

Слика 2.2 - Структурата на молекулата на водата

Од 10 електрони (5 пара) присутни во молекулата, еден пар (внатрешни електрони) се наоѓа во близина на јадрото на кислородот, а од преостанатите 4 пара електрони (надворешни), еден пар е социјализиран помеѓу секој од протоните и кислородот. јадро, додека 2 пара остануваат недефинирани и се насочени кон спротивните темиња на тетраедарот од протоните. Така, во молекулата на водата има 4 полнежни полови лоцирани на темињата на тетраедронот: 2 негативни, создадени од вишок на густина на електрони на локациите на неподелени парови електрони, и 2 позитивни, создадени од неговиот недостаток на локации на протони.

Како резултат на тоа, молекулата на водата се покажува како електричен дипол. Позитивниот пол на една молекула на вода го привлекува негативниот пол на друга молекула на вода. Резултатот е агрегати (или асоцијации на молекули) од две, три или повеќе молекули (Слика 2.3).

Слика 2.3 - Формирање на поврзани молекули од диполи на вода:

1 - монохидрол H2O; 2 - дихидрол (H2O)2; 3 - трихидрол (H 2 O) 3

Затоа, единечни, двојни и тројни молекули се истовремено присутни во водата. Нивната содржина варира во зависност од температурата. Мразот содржи главно трихидроли, чиј волумен е поголем од монохидролите и дихидролите. Со зголемување на температурата, брзината на движење на молекулите се зголемува, силите на привлекување меѓу молекулите слабеат, а во течна состојба, водата е мешавина од три-, ди- и монохидроли. Со дополнително зголемување на температурата, молекулите на трихидрол и дихидрол се распаѓаат; на температура од 100 ° C, водата се состои од монохидроли (пареа).

Постоењето на несподелени електронски парови ја одредува можноста за формирање на две водородни врски. Уште две врски настануваат поради два водородни атоми. Како резултат на тоа, секоја молекула на вода може да формира четири водородни врски (Слика 2.4).

Слика 2.4 - Водородни врски во молекулите на водата:

– ознака на водородна врска

Поради присуството на водородни врски во водата, се забележува висок степен на ред во распоредот на нејзините молекули, што ја доближува до цврсто тело, а во структурата се појавуваат бројни празнини што ја прават многу лабава. Структурата на мразот припаѓа на најмалку густите структури. Во него има празнини, чии димензии малку ги надминуваат димензиите на молекулата H 2 O. Кога мразот се топи, неговата структура се уништува. Но, дури и во течна вода, водородните врски меѓу молекулите се зачувани: се појавуваат соработници - ембриони на кристални формации. Во оваа смисла, водата е, како што беше, во средна положба помеѓу кристалната и течната состојба и е повеќе слична на цврста отколку на идеална течност. Меѓутоа, за разлика од мразот, секој соработник постои многу кратко: уништувањето на некои и формирањето на други агрегати постојано се случуваат. Во празнините на таквите „ледени“ агрегати може да се постават единечни молекули на вода, додека пакувањето на молекулите на водата станува погусто. Затоа кога се топи мразот, волуменот окупиран од водата се намалува, неговата густина се зголемува. На + 4 °C, водата има најгусто пакување.

Кога водата се загрева, дел од топлината се троши на кршење на водородните врски. Ова го објаснува високиот топлински капацитет на водата. Водородните врски меѓу молекулите на водата се целосно уништени кога водата преминува во пареа.

Сложеноста на структурата на водата се должи не само на својствата на нејзината молекула, туку и на фактот дека, поради постоењето на изотопи на кислород и водород, водата содржи молекули со различна молекуларна тежина (од 18 до 22). Најзастапена е „правилната“ молекула со молекуларна тежина од 18. Содржината на молекулите со голема молекуларна тежина е мала. Така, „тешката вода“ (молекуларна тежина 20) е помала од 0,02% од сите резерви на вода. Не се наоѓа во атмосферата, во еден тон речна вода не е повеќе од 150 g, морската вода - 160-170 g. Сепак, неговото присуство и дава на „обична“ вода поголема густина, влијае на нејзините други својства.

Неверојатните својства на водата овозможија појава и развој на живот на Земјата. Благодарение на нив, водата може да игра незаменлива улога во сите процеси што се случуваат во географската обвивка.