Vesi on yksi yleisimmistä aineista luonnossa (hydropallon pinta-ala on 71 % maapallon pinnasta). Vedellä on tärkeä rooli planeetan geologiassa ja historiassa. Eläviä organismeja ei voi olla ilman vettä. Tosiasia on, että ihmiskeho on lähes 63–68 prosenttia vettä. Melkein kaikki bio kemialliset reaktiot jokaisessa elävässä solussa - nämä ovat reaktioita vesiliuokset... Liuoksissa (pääasiassa vesipitoisissa) suurin osa teknisiä prosesseja yrityksissä kemianteollisuus, lääkkeiden tuotannossa ja elintarvikkeita. Ja metallurgiassa vesi on erittäin tärkeä, eikä vain jäähdytyksen kannalta. Ei ole sattumaa, että hydrometallurgiasta - metallien uuttamisesta malmeista ja rikasteista eri reagenssien liuoksilla - on tullut tärkeä toimiala.

Vesi, sinulla ei ole väriä, ei makua, ei hajua,
sinua ei voi kuvailla, sinä nautit,
tietämättä mitä olet. En osaa sanoa
mitä elämälle tarvitaan: sinä olet elämä itse.
Täytät meidät ilolla
jota ei voi selittää tunteillamme.
Sinun kanssasi voima palaa meille,
jolle olemme jo sanoneet hyvästit.
Sinun armosi avulla aloitamme alusta
keittää sydämemme kuivat kaivot.
(A. de Saint-Exupery. Ihmisten planeetta)

Kirjoitin esseen aiheesta "Vesi on maailman hämmästyttävin aine". Valitsin tämän aiheen, koska se on eniten varsinainen aihe, koska vesi on tärkein aine maan päällä, jota ilman mikään elävä organismi ei voi olla olemassa eikä biologisia, kemiallisia reaktioita tai teknologisia prosesseja voi tapahtua.

Vesi on ihmeellisin aine maan päällä

Vesi on tuttu ja epätavallinen aine. Tunnettu Neuvostoliiton tiedemies akateemikko I. V. Petryanov kutsui vedestä kertovaa populaaritieteellistä kirjaansa "maailman omituisimmaksi aineeksi". Ja "Viihdyttävä fysiologia", jonka on kirjoittanut biologisten tieteiden tohtori B.F. Sergeev, alkaa luvulla vettä - "Aine, joka loi planeettamme".
Tiedemiehet ovat täysin oikeassa: Maapallolla ei ole meille tavallista vettä tärkeämpää ainetta, eikä samalla ole olemassa toista sellaista ainetta, jonka ominaisuuksissa olisi yhtä paljon ristiriitoja ja poikkeavuuksia kuin sen ominaisuuksissa.

Lähes 3/4 planeettamme pinta-alasta on valtamerten ja meren peitossa. Kiinteä vesi - lumi ja jää - peittää 20% maasta. Maapallon ilmasto riippuu vedestä. Geofyysikot sanovat, että maapallo olisi jäähtynyt kauan sitten ja muuttunut elottomaksi kiveksi, ellei vettä olisi tullut. Hänellä on erittäin korkea lämpökapasiteetti. Kuumennettaessa se imee lämpöä; jäähtyä, antaa sen pois. Maavesi sekä imee että palauttaa paljon lämpöä ja siten "tasoittaa" ilmaston. Ja maapalloa suojaavat kosmiselta kylmältä ne vesimolekyylit, jotka ovat hajallaan ilmakehässä - pilvissä ja höyryjen muodossa ... et tule toimeen ilman vettä - tämä on maan tärkein aine.
Vesimolekyylin rakenne

Veden käyttäytyminen on "epäloogista". Osoittautuu, että veden siirtymät kiinteästä tilasta nestemäiseen ja kaasumaiseen tilaan tapahtuvat paljon korkeammissa lämpötiloissa kuin niiden pitäisi. Näille poikkeavuuksille on löydetty selitys. Vesimolekyyli H 2 O on rakennettu kolmion muotoon: kahden happi-vetysidoksen välinen kulma on 104 astetta. Mutta koska molemmat vetyatomit ovat samalla puolella happea, sähkövaraukset ovat keskittyneet siihen. Vesimolekyyli on polaarinen, mikä on syy sen eri molekyylien väliseen erityiseen vuorovaikutukseen. H 2 O -molekyylin vetyatomit, joilla on osittainen positiivinen varaus, ovat vuorovaikutuksessa viereisten molekyylien happiatomien elektronien kanssa. Tällaista kemiallista sidosta kutsutaan vetysidokseksi. Se yhdistää H2O-molekyylit ainutlaatuisiksi tilapolymeereiksi; taso, jossa vetysidokset sijaitsevat, on kohtisuorassa saman H 2 O -molekyylin atomien tasoon nähden.Vesimolekyylien välinen vuorovaikutus selittää ensisijaisesti sen sulamisen ja kiehumisen epäsäännöllisen korkeita lämpötiloja. Lisäenergiaa tarvitaan vetysidosten löysäämiseen ja katkaisemiseen. Ja tämä energia on erittäin merkittävää. Siksi veden lämpökapasiteetti on muuten niin korkea.

Mitä sidoksia H2O:ssa on?

Vesimolekyylissä on kaksi polaarista H-O-kovalenttista sidosta.

Ne muodostuvat kahden yhden elektronin p - happiatomin pilven ja yhden elektronin S - kahden vetyatomin pilven päällekkäisyyden vuoksi.

Vesimolekyylin happiatomissa on neljä elektroniparia. Kaksi niistä osallistuu kovalenttisten sidosten muodostukseen, ts. ovat sitovia. Kaksi muuta elektroniparit ovat ei-sitovia.

Molekyylissä on neljä varausnapaa: kaksi positiivista ja kaksi negatiivista. Positiiviset varaukset keskittyvät vetyatomeihin, koska happi on elektronegatiivisempi kuin vety. Kaksi negatiivista napaa putoaa kahteen sitoutumattomaan happielektronipariin.

Tällainen käsitys molekyylin rakenteesta mahdollistaa monien veden ominaisuuksien, erityisesti jään rakenteen, selittämisen. Jään kidehilassa jokaista molekyyliä ympäröi neljä muuta. Tasokuvassa tämä voidaan esittää seuraavasti:

Kaavio osoittaa, että molekyylien välinen yhteys tapahtuu vetyatomin kautta:
Yhden vesimolekyylin positiivisesti varautunut vetyatomi vetää puoleensa toisen vesimolekyylin negatiivisesti varautunutta happiatomia. Tällaista sidosta kutsutaan vetysidokseksi (se on merkitty pisteillä). Vetysidos on lujuudella mitattuna noin 15–20 kertaa kovalenttista sidosta heikompi. Siksi vetysidos katkeaa helposti, mikä havaitaan esimerkiksi veden haihtumisen aikana.

Nestemäisen veden rakenne muistuttaa jään rakennetta. Nestemäisessä vedessä molekyylit ovat myös yhteydessä toisiinsa vetysidoksilla, mutta veden rakenne on vähemmän "jäykkä" kuin jään. Vedessä olevien molekyylien lämpöliikkeen vuoksi jotkut vetysidokset katkeavat, toiset muodostuvat.

H2O:n fysikaaliset ominaisuudet

Vesi, H 2 O, hajuton, mauton, väritön neste (sinertävä paksuissa kerroksissa); tiheys 1 g / cm 3 (3,98 asteessa), t pl \u003d 0 astetta, t kip \u003d 100 astetta.
Vettä on erilaisia: nestemäistä, kiinteää ja kaasumaista.
Vesi on ainoa aine luonnossa, joka maanpäällisissä olosuhteissa esiintyy kaikissa kolmessa aggregaatiotilat:

neste - vesi
kiinteä - jää
kaasumainen - höyry

Neuvostoliiton tiedemies V. I. Vernadsky kirjoitti: "Vesi erottuu planeettamme historiassa. Ei ole olemassa luonnollista kappaletta, jota voitaisiin verrata siihen sen vaikutuksen suhteen tärkeimpien, mahtavimpien geologisten prosessien kulkuun. Ei ole maanpäällistä aine - kivimineraali, elävä ruumis, joka ei sisältäisi sitä, sen läpäisee ja syleilee kaikkea maanpäällistä materiaalia.

H2O:n kemialliset ominaisuudet

From kemialliset ominaisuudet Veden molekyylien kyky dissosioitua (hajoaa) ioneiksi ja veden kyky liuottaa erilaisia ​​kemiallisia aineita ovat erityisen tärkeitä. Veden rooli pääasiallisena ja yleisenä liuottimena määräytyy ensisijaisesti sen molekyylien napaisuuden perusteella (positiivisten ja negatiiviset varaukset) ja sen seurauksena sen erittäin korkea dielektrisyysvakio. Vastakkaiset sähkövaraukset ja erityisesti ionit vetäytyvät vedessä 80 kertaa heikommin kuin ilmassa. Veteen upotetun kappaleen molekyylien tai atomien keskinäiset vetovoimat ovat myös heikommat kuin ilmassa. Tässä tapauksessa lämpöliikkeen on helpompi erottaa molekyylit. Siksi tapahtuu liukenemista, mukaan lukien monet niukkaliukoiset aineet: pisara kuluttaa kiven ...

Vesimolekyylien dissosiaatio (hajoaminen) ioneiksi:
H 2 O → H + + OH tai 2H 2 O → H 3 O (hydroksyyli-ioni) + OH
normaaleissa olosuhteissa on erittäin merkityksetön; keskimäärin yksi molekyyli 500 000 000:sta dissosioituu. On pidettävä mielessä, että ensimmäinen yllä olevista yhtälöistä on puhtaasti ehdollinen: protoni H, jossa ei ole elektronikuorta, ei voi olla vesipitoisessa väliaineessa. Se yhdistyy välittömästi vesimolekyyliin, muodostaen hydroksidi-ionin H 3 O. Ajatellaanpa jopa sitä, että vesimolekyylien osakkeet itse asiassa hajoavat paljon raskaammiksi ioneiksi, kuten esim.
8H 2 O → HgO 4 +H 7 O 4, ja reaktio H 2 O → H + +OH - on vain suuresti yksinkertaistettu kaavio todellisesta prosessista.

Veden reaktiivisuus on suhteellisen alhainen. Totta, jotkut aktiiviset metallit voivat syrjäyttää vedyn siitä:
2Na+2H20 → 2NaOH+H2,

ja vapaan fluorin ilmakehässä vesi voi palaa:
2F2+2H20 → 4HF+O2.

Tavalliset jääkiteet koostuvat myös samanlaisista molekyyliyhdisteiden molekyyliyhdisteistä. Atomien "pakkaus" sellaiseen kiteeseen ei ole ionista, eikä jää johda lämpöä hyvin. Nestemäisen veden tiheys lähellä nollaa on suurempi kuin jään tiheys. 0 °C:ssa 1 gramma jäätä vie 1,0905 cm3:n tilavuuden ja 1 gramma nestemäistä vettä - 1,0001 cm3. Ja jää kelluu, siksi altaat eivät jäädy läpi, vaan ne peittyvät vain jääpeiteellä. Tämä on toinen veden poikkeama: sulamisen jälkeen se ensin supistuu ja vasta sitten, 4 asteen vaihteessa, jatkoprosessilla se alkaa laajentua. klo korkeat paineet tavallinen jää voidaan muuttaa ns. jääksi - 1, jääksi - 2, jääksi - 3 jne. - tämän aineen raskaammiksi ja tiheämmiksi kiteisiksi muodoiksi. Kovin, tihein ja tulenkestävin toistaiseksi on jää - 7 - saatu 3 kilon Pa paineella. Se sulaa 190 asteessa.

Veden kiertokulku luonnossa

Ihmiskeho on täynnä miljoonia verisuonia. Suuret valtimot ja suonet yhdistävät kehon pääelimet toisiinsa, pienemmät punovat niitä joka puolelta, ohuimmat kapillaarit ulottuvat lähes jokaiseen soluun. Kaivaatpa kuoppaa, istut oppitunnilla tai nukut autuaasti, veri virtaa jatkuvasti niiden läpi sitoen yksittäinen järjestelmä ihmiskehon aivot ja vatsa, munuaiset ja maksa, silmät ja lihakset. Mitä varten veri on tarkoitettu?

Veri kuljettaa happea keuhkoista ja ravinteita mahalaukusta jokaiseen kehon soluun. Veri kerää kuona-aineita kaikista, jopa syrjäisimmistä kehon kulmista, vapauttaen sen hiilidioksidista ja muista tarpeettomista, mukaan lukien vaarallisista aineista. Veri kuljettaa kaikkialla kehossa erityisiä aineita - hormoneja, jotka säätelevät ja koordinoivat eri elinten työtä. Toisin sanoen veri yhdistää kehon eri osat yhdeksi järjestelmäksi, hyvin koordinoituneeksi ja tehokkaaksi organismiksi.

Planeetallamme on myös verenkiertojärjestelmä. Maan veri on vettä, ja verisuonet ovat jokia, jokia, puroja ja järviä. Ja tämä ei ole vain vertailu, taiteellinen metafora. Maapallon vedellä on sama rooli ihmiskehossa kuin verellä, ja kuten tutkijat ovat äskettäin havainneet, jokiverkoston rakenne on hyvin samanlainen kuin sen rakenne. verenkiertoelimistö henkilö. "Luonnon vaununkuljettaja" - näin suuri Leonardo da Vinci kutsui vettä, se oli hän, joka siirtyy maaperästä kasveihin, kasveista ilmakehään, virtaa jokia pitkin mantereilta valtameriin ja palasi takaisin ilmavirroilla , joka yhdistää luonnon eri komponentteja toisiinsa ja muuttaa ne yhdeksi maantieteelliseksi järjestelmäksi. Vesi ei vain siirry luonnollisesta aineosasta toiseen. Veren tavoin se kuljettaa mukanaan valtavan määrän kemikaaleja, jotka vievät niitä maaperästä kasveihin, maasta järviin ja valtameriin, ilmakehästä maahan. Kaikki kasvit voivat kuluttaa maaperän sisältämiä ravinteita vain veden kanssa, jossa ne ovat liuenneessa tilassa. Jos vettä ei tulvaisi maaperästä kasveihin, kaikki yrtit, jopa rikkaimmilla maaperällä kasvavat, kuolisivat "nälkään", kuten kultaarkussa nälkään kuoleva kauppias. Vesi toimittaa ravinteita jokien, järvien ja merien asukkaille. Kevään lumen sulamisen tai kesäsateiden jälkeen pelloilta ja niityiltä iloisesti virtaavat purot kerätään matkan varrella maaperään varastoituina kemialliset aineet ja välittää ne altaiden ja meren asukkaille, mikä yhdistää planeettamme maa- ja vesialueet. Rikkain "pöytä" muodostuu paikkoihin, joissa ravinteita sisältävät joet virtaavat järviin ja meriin. Siksi tällaiset rannikon osuudet - suistot - erottuvat vedenalaisen elämän mellakasta. Ja kuka hävittää eri maantieteellisten järjestelmien tuottaman jätteen? Jälleen vesi, ja kiihdyttimenä se toimii paljon paremmin kuin ihmisen verenkiertojärjestelmä, joka suorittaa tämän tehtävän vain osittain. Veden puhdistava rooli on erityisen tärkeä nyt, kun ihminen myrkyttää ympäristöä kaupunkien, teollisuus- ja maatalousyritysten jätteillä. Aikuisen kehossa on noin 5-6 kg. verta, suurin osa joka kiertää jatkuvasti eri osat hänen vartalonsa. Ja kuinka paljon vettä palvelee maailmamme elämää?

Kaikki maapallon vedet, jotka eivät ole osa kiviä, yhdistää "hydrosfäärin" käsite. Sen paino on niin suuri, että sitä ei yleensä mitata kilogrammoina tai tonneina, vaan kuutiokilometreinä. Yksi kuutiokilometri on kuutio, jonka kunkin reunan koko on 1 km ja joka on jatkuvasti veden käytössä. Veden 1 km 3 paino on yhtä suuri kuin miljardia tonnia. Koko maa sisältää 1,5 miljardia km 3 vettä, mikä on noin 1500000000000000000000 tonnia! Jokaista ihmistä kohden vettä on 1,4 km 3 eli 250 miljoonaa tonnia. Juo, en halua!
Mutta valitettavasti kaikki ei ole niin yksinkertaista. Tosiasia on, että 94 prosenttia tästä tilavuudesta on valtamerten vesiä, jotka eivät sovellu useimpiin taloudellisiin tarkoituksiin. Vain 6 % on maavettä, josta vain 1/3 on tuoretta, ts. vain 2 % hydrosfäärin kokonaistilavuudesta. Suurin osa tästä makeasta vedestä on keskittynyt jäätikköihin. Huomattavasti vähemmän niitä löytyy maanpinnan alta (matalissa maanalaisissa, vesihorisontissa, maanalaisissa järvissä, maaperässä sekä ilmakehän höyryissä. Hyvin harvat putoavat jokien osuuteen, joista ihmiset pääosin ottavat vettä - 1,2 tuhatta km 3. Elävien organismien sisältämän veden kokonaismäärä kerralla on mitätön. Joten planeetallamme ei ole niin paljon vettä, jota ihmiset ja muut elävät organismit voisivat kuluttaa. Mutta miksi se ei lopu? Loppujen lopuksi ihmiset ja eläimet juovat jatkuvasti vettä, kasvit haihduttavat sitä ilmakehään ja joet kuljettavat sen valtamereen.

Miksi maasta ei lopu vesi?

Ihmisen verenkiertoelimistö on suljettu kierto, jonka läpi veri virtaa jatkuvasti kuljettaen happea ja hiilidioksidi, ravinteita ja jätetuotteita. Tämä virta ei lopu koskaan, koska se on ympyrä tai rengas, ja kuten tiedätte, "renkaalla ei ole loppua". Planeettamme vesiverkosto on järjestetty saman periaatteen mukaan. Maapallolla oleva vesi on jatkuvassa kierrossa, ja sen menetys yhdessä linkissä täydentyy välittömästi toisesta virtauksesta. Veden kierron liikkeellepaneva voima on aurinkoenergia ja painovoima. Veden kierron ansiosta kaikki hydrosfäärin osat ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa ja yhdistävät toisiinsa luonnon muita komponentteja. Hyvin yleisnäkymä Veden kierto planeetallamme on seuraava. Auringonvalon vaikutuksesta vesi haihtuu valtameren ja maan pinnalta ja pääsee ilmakehään, ja haihtuminen maan pinnalta tapahtuu sekä jokien ja tekoaltaiden että maaperän ja kasvien kautta. Osa vedestä palaa välittömästi sateen mukana takaisin valtamereen, ja osa kulkeutuu tuulen mukana maahan, jossa se putoaa sateen ja lumen muodossa. Maaperään joutuessaan vesi imeytyy osittain siihen täydentäen maaperän kosteus- ja pohjavesivarastoja, virtaa osittain pintaa alas jokiin ja altaisiin, maaperän kosteus siirtyy osittain kasveihin, jotka haihduttavat sen ilmakehään ja virtaavat osittain jokiin. , vain pienemmällä nopeudella. Pintavirroista ja pohjavedestä saatavat joet kuljettavat vettä Maailman valtamereen täydentäen sen menetystä. Vesi haihtuu pinnaltaan, palaa ilmakehään ja kierto sulkeutuu. Sama veden liike luonnon kaikkien osien ja kaikkien alueiden välillä maanpinta tapahtuu jatkuvasti ja jatkuvasti useiden miljoonien vuosien ajan.

On sanottava, että veden kierto ei ole täysin suljettu. Osa siitä, joutuessaan ilmakehän ylempiin kerroksiin, hajoaa auringonvalon vaikutuksesta ja menee avaruuteen. Mutta näitä merkityksettömiä menetyksiä täydennetään jatkuvasti, koska vesi virtaa maan syvistä kerroksista tulivuorenpurkausten aikana. Tästä johtuen hydrosfäärin tilavuus kasvaa vähitellen. joidenkin laskelmien mukaan 4 miljardia vuotta sitten sen tilavuus oli 20 miljoonaa km 3, ts. oli seitsemäntuhatta kertaa pienempi kuin nykyinen. Tulevaisuudessa veden määrä Maan päällä ilmeisesti myös kasvaa, kun otetaan huomioon, että Maan vaipan veden tilavuuden arvioidaan olevan 20 miljardia km 3 - tämä on 15 kertaa enemmän kuin hydrosfäärin nykyinen tilavuus. Vertaamalla veden tilavuutta hydrosfäärin eri osissa veden sisäänvirtaukseen niihin ja kierron naapurilinkkeihin, on mahdollista määrittää vedenvaihdon aktiivisuus, ts. aika, jonka aikana maailman valtameren, ilmakehän tai maaperän vesimäärä voi uusiutua kokonaan. Hitain vesi uusiutuu napajäätiköissä (kerran 8 000 vuodessa). Ja nopein on jokivesi, joka muuttuu kaikissa maapallon joissa täysin 11 päivässä.

Planeetan veden nälkä

"Maa on uskomattoman sinisen planeetta"! - raportoivat innostuneesti amerikkalaisten astronautien palaamisesta avaruudesta kuuhun laskeutumisen jälkeen. Ja kuinka planeettamme voisi näyttää erilaiselta, jos yli 2/3 sen pinnasta on meret ja valtameret, jäätiköt ja järvet, joet, lammet ja tekoaltaat. Mutta mitä sitten tarkoittaa ilmiö, jonka nimi on otsikoissa? Millaista "nälkää" voi olla, jos maapallolla on niin paljon vesistöjä? Kyllä, maapallolla on enemmän kuin tarpeeksi vettä. Mutta emme saa unohtaa, että tiedemiesten mukaan elämä Maapallolla ilmestyi ensin veteen ja vasta sitten tuli maahan. Organismit ovat säilyttäneet riippuvuutensa vedestä evoluution aikana miljoonia vuosia. Vesi on tärkein "rakennusaine", josta heidän ruumiinsa koostuu. Tämä voidaan helposti tarkistaa analysoimalla seuraavien taulukoiden lukuja:

Tämän taulukon viimeinen numero osoittaa, että henkilö painaa 70 kg. sisältää 50 kg. vettä! Mutta vielä enemmän sitä on ihmissikiössä: kolmen päivän aikana - 97%, kolmen kuukauden aikana - 91%, kahdeksan kuukauden aikana - 81%.

"Vedennälän" ongelmana on tarve inkontinenssiin pitää tietty määrä vettä kehossa, koska kosteuden menetys on jatkuvaa eri aikana. fysiologiset prosessit. Normaalia elämää varten lauhkeassa ilmastossa ihmisen on saatava noin 3,5 litraa vettä päivässä ruoan ja juoman kanssa, autiomaassa tämä määrä nousee vähintään 7,5 litraan. Ilman ruokaa ihminen voi elää noin neljäkymmentä päivää ja ilman vettä paljon vähemmän - 8 päivää. Erityisten lääketieteellisten kokeiden mukaan ihminen putoaa kosteuden menetyksen ollessa 6-8% kehon painosta. pyörtymisen tila 10% menetyksellä - hallusinaatiot alkavat, 12%:lla ihminen ei voi enää toipua ilman erityistä sairaanhoito, ja 20 prosentin tappiolla tapahtuu väistämätön kuolema. Monet eläimet sopeutuvat hyvin kosteuden puutteeseen. Tunnetuin ja loistava esimerkki tämä on "aavikon laiva", kameli. Hän voi elää erittäin pitkään kuumassa autiomaassa kuluttamatta juomavettä ja menettää jopa 30 % alkuperäisestä painostaan ​​suorituskyvystään tinkimättä. Joten yhdessä erikoistesteistä kameli työskenteli paahtavan kesäauringon alla 8 päivää ja laihtui 100 kg. alkaen 450 kg. sen aloituspaino. Ja kun he toivat hänet veteen, hän joi 103 litraa ja painoi takaisin. On todettu, että kameli voi saada jopa 40 litraa kosteutta muuttamalla kyhmyyn kerääntynyttä rasvaa. Ehdottomasti käyttämätön juomavesi sellaiset aavikkoeläimet kuten jerboat ja kengururotat - niillä on tarpeeksi kosteutta, jota he saavat ruoasta, ja vesi muodostuu heidän kehoonsa oman rasvansa hapettumisen aikana, aivan kuten kameleilla. Lisää lisää vettä kasvit kuluttavat kasvuaan ja kehitystään varten. Kaalipää "juo" enemmän kuin yhden litran vettä päivässä, yksi puu keskimäärin yli 200 litraa vettä. Tietenkin tämä on melko karkea luku - eri rodut puut kuluttavat erilaisissa luonnonoloissa hyvin, hyvin erilaisia ​​määriä kosteutta. Joten autiomaassa kasvava saksauli kuluttaa vähimmäismäärän kosteutta, ja eukalyptus, jota joissain paikoissa kutsutaan "pumppupuuksi", kulkee itsensä läpi valtavan määrän vettä, ja tästä syystä sen istutuksia käytetään suiden valumiseen. . Siten Colchiksen alangon suiset malariamaat muutettiin vauraaksi alueeksi.

Jo noin 10 prosentilla maailman väestöstä puuttuu puhdasta vettä. Ja jos otamme huomioon, että 800 miljoonalla kotitaloudella maaseutualueilla, joissa noin 25 % ihmiskunnasta asuu, ei ole juoksevaa vettä, "veden nälän" ongelmasta tulee todella globaali. Se on erityisen akuutti kehitysmaissa, joissa noin 90 % väestöstä käyttää huonoa vettä. Virhe puhdas vesi tulee yksi niistä kriittiset tekijät rajoittaa ihmiskunnan asteittaista kehitystä.

Ostettavan veden säästämiseen liittyviä kysymyksiä

Vettä käytetään kaikilla alueilla Taloudellinen aktiivisuus henkilö. On lähes mahdotonta nimetä yhtäkään valmistusprosessi joka ei käytä vettä. Teollisuuden nopean kehityksen, kaupunkien väestönkasvun, vedenkulutuksen lisääntyessä. Äärimmäisen tärkeitä ovat kysymykset vesivarojen ja lähteiden suojelemisesta ehtymiseltä sekä jäteveden aiheuttamalta saastumiselta. Kaikki tietävät vahingot jätevesi veden asukkaat. Vielä kauheampaa ihmiselle ja koko elämälle maapallolla on pelloilta huuhtoutuneiden torjunta-aineiden ilmestyminen jokivesiin. Joten se, että vedessä on 2,1 osaa torjunta-ainetta (endriini) miljardia osaa vettä kohti, riittää tappamaan kaikki siinä olevat kalat. Valtava uhka ihmiskunnalle on jokiin johdettu käsittelemätön jätevesi. siirtokunnat. Tämä ongelma ratkaistaan ​​ymmärtämällä sellaiset teknologiset prosessit, joissa jätevettä ei päästetä säiliöön, vaan se palaa puhdistuksen jälkeen uudelleen teknologiseen prosessiin.

Tällä hetkellä ympäristön ja erityisesti luonnonvarastojen suojeluun kiinnitetään suurta huomiota. Tämän ongelman tärkeyden vuoksi maassamme ei hyväksytä lakia suojelusta ja järkevästä käytöstä luonnonvarat. Perustuslaki sanoo: "Venäjän kansalaiset ovat velvollisia suojelemaan luontoa, suojelemaan sen rikkauksia."

Veden tyypit

Bromivesi - kylläinen Br2-liuos vedessä (3,5 paino-% Br2:ta). Bromivesi on hapettava aine, bromausaine analyyttisessä kemiassa.

Ammoniakki vesi - Se muodostuu, kun raakakoksiuunikaasu joutuu kosketuksiin veden kanssa, joka konsentroituu kaasun jäähdytyksen seurauksena tai ruiskutetaan siihen erityisesti NH3:n huuhtomiseksi. Molemmissa tapauksissa saadaan ns. heikkoa eli hankaavaa ammoniakkivettä. Tislaamalla tätä ammoniakkivettä vesihöyryllä ja sen jälkeen refluksoimalla ja kondensoimalla saadaan väkevää ammoniakkivettä (18-20 % NH 3 massasta), jota käytetään soodan valmistuksessa, nestemäisenä lannoitteena jne.

# 7732 · 15.11.2018 klo 17:18 Moskovan aikaa · IP-osoite tallennettu · ·
kiitos, raportti menee)

Kouluvuosistamme lähtien olemme tienneet, että elämä planeetallamme ei ole mahdollista ilman vettä. Ilman sitä yksikään ihminen ei voi elää viikkoakaan. Kuitenkin oli aika, jolloin ihmiset eivät vain tienneet, mitä vesi on, vaan eivät myöskään ymmärtäneet, kuinka paljon tätä ainetta on maan päällä.

Vesi on neste, jolla ei ole makua, väriä tai hajua. Tämä aine on yksi yleisimmistä maapallolla. Noin ¾ planeetan pinnasta on jokien, merien, valtamerten ja muiden vesistöjen peitossa. Vesi voi olla kiinteää (jää) tai kaasumaista.

Aikuisen kehosta noin 70 % koostuu siitä. Se on mineraalien ja ravintoaineiden liuotin kehossamme, edistää normalisointia normaali lämpötila kehosta ja poistaa kuona-aineita sekä myrkkyjä. Lisäksi vesi on yksinkertaisesti korvaamaton ruokavaliossamme. Lääkärit sanovat, että joka päivä ihmisen on juotava 1,5-2,5 litraa puhdasta vettä.

Tutkijoiden mukaan maapallolla on noin 1 500 miljoonaa kuutiokilometriä vettä, ja vain 10 % siitä on tuoretta ja juomakelpoista. Kaikki se on jaettu pinta- ja pohjavesiin.

Ihmiset käyttävät tarpeisiinsa matalassa syvyydessä olevaa vettä. Etelämantereen jäätiköt edustavat valtavaa makean veden tarjontaa. Sateella on tärkeä rooli. Ihmiset ovat myös oppineet saamaan makeaa vettä valtameristä kemiallisten ja fysikaalisten menetelmien avulla.

Noin 6000 kuutiokilometriä vettä sijaitsee erilaisissa elävissä organismeissa. Kehomme myös vaihtaa säännöllisesti ympäristöön. Sitä esiintyy hengityksen aikana, virtsan ja hien kautta. Jos kehosta erittyy enemmän nestettä kuin nautitaan, kehittyy nestehukka, joka voi johtaa kuolemaan. Sen oireita ovat huimaus, hengenahdistus ja sydämentykytys.

Jokainen kehomme solu sisältää vettä. Kaikki siinä tapahtuvat biokemialliset reaktiot edellyttävät sen läsnäoloa. Jos kehossa ei ole tarpeeksi vettä, soluihin kertyy aineenvaihduntatuotteita, mikä johtaa kehitykseen. vakavia vaivoja. Tämän estämiseksi henkilön on noudatettava juomisohjelmaa. Vesi osallistuu:

• hapen ja ravinteiden kuljetus kudoksiin ja soluihin;
• verenpaineen säätely;
• hematopoieesiprosessin varmistaminen;
• toksiinien ja toksiinien poistaminen;
• nivelten voitelu;
• lämmönsiirron normalisointi.

Tutkijat eivät lopeta veden tutkimista ja löytävät säännöllisesti sen uusia ominaisuuksia:

1. Kaikkien elävien organismien sisältämä vesimäärä on keskimäärin vähintään 50 %.
2. Maan vaippa kätkee tätä nestettä kymmenen kertaa enemmän kuin valtamerissä on.
3. Jos maapallolla ei olisi painaumia ja pullistumia, vedenpinta nousisi 3 km maan yläpuolelle.
4. Valtameret vievät noin 71 % planeettamme pinta-alasta ja sisältävät 97 % kaikista maailman vesivarannoista.
5. Jos planeetalla olevat jäätiköt sulaisivat, 1/8 maasta tulviisi.
6. Tapaukset tunnetaan milloin raikasta vettä jäätynyt yli 0 asteen lämpötiloissa.
7. Meriveden suolapitoisuus on 35 %, joten se jäätyy alle -2 asteen lämpötilassa.
8. Veden pinta voi heijastaa noin 5 % auringonsäteistä, kun taas yli 85 % heijastuu jään pinnalta.
9. Vesi on yksi harvoista aineista, joka laajenee jäätyessään.
10. Yhdessä fluorin kanssa vesi ja sen höyryt voivat palaa. Merkittävällä fluoripitoisuudella tällainen seos muuttuu räjähtäväksi.

Rakennekaava

Todellinen, empiirinen tai karkea kaava: H2O

Veden kemiallinen koostumus

Molekyylipaino: 18,015

Vesi (vetyoksidi) - binäärinen epäorgaaninen yhdiste Kanssa kemiallinen kaava H2O. Vesimolekyyli koostuu kahdesta vetyatomista ja yhdestä hapesta, jotka on liitetty toisiinsa kovalenttisella sidoksella. Normaaleissa olosuhteissa se on läpinäkyvä neste, väritön (pieni tilavuus), haju ja maku. Kiinteässä tilassa sitä kutsutaan jääksi (jääkiteet voivat muodostaa lunta tai huurretta), ja kaasumaisessa tilassa sitä kutsutaan vesihöyryksi. Vesi voi esiintyä myös nestekiteinä (hydrofiilisilla pinnoilla). Se on noin 0,05 % maapallon massasta.

Se on hyvä erittäin polaarinen liuotin. Luonnollisissa olosuhteissa se sisältää aina liuenneita aineita (suoloja, kaasuja).

Normaaliolosuhteissa on vettä nestemäinen tila, kun taas muiden alkuaineiden samanlaiset vetyyhdisteet ovat kaasuja (H 2 S, CH 4 , HF). Vetyatomit ovat kiinnittyneet happiatomiin muodostaen 104,45° (104°27') kulman. Vety- ja happiatomien elektronegatiivisuuden suuresta erosta johtuen elektronipilvet siirtyvät voimakkaasti kohti happea. Tästä syystä vesimolekyylillä on suuri dipolimomentti (p = 1,84 D, toiseksi vain syaanivetyhappo). Jokainen vesimolekyyli muodostaa jopa neljä vetysidosta - kaksi niistä muodostaa happiatomin ja kaksi - vetyatomin. Vetysidosten lukumäärä ja niiden haarautunut rakenne määräävät veden korkean kiehumispisteen ja sen höyrystymislämmön. Jos vetysidoksia ei olisi, vesi kiehuisi -80 °C:ssa -80 °C:ssa ja jäätyisi -80 °C:ssa - hapen paikan ja hapen kaltaisten alkuaineiden (rikki, seleeni, telluuri) hydridien kiehumispisteiden perusteella. 100 °C.

Kiinteään tilaan siirtyessä vesimolekyylit järjestyvät, kun taas molekyylien välisten onteloiden tilavuudet kasvavat ja veden kokonaistiheys pienenee, mikä selittää veden pienemmän tiheyden (suuremman tilavuuden) jääfaasissa. Toisaalta haihduttaessa kaikki vetysidokset katkeavat. Sidosten katkaiseminen vaatii paljon energiaa, minkä vuoksi vedellä on suurin ominaislämpökapasiteetti muista nesteistä ja kiinteät aineet. Yhden vesilitran lämmittämiseen yhdellä asteella kuluu 4,1868 kJ energiaa. Tämän ominaisuuden ansiosta vettä käytetään usein jäähdytysnesteenä. Suuren ominaislämpökapasiteetin lisäksi vedellä on myös suuria arvoja sulamis- (333,55 kJ/kg 0 °C:ssa) ja höyrystymislämpö (2250 kJ/kg).

Vesi on kaiken maapallon elämän pääkomponentti. Se on sekä organismien elinympäristö että niiden rakenteen pääelementti ja siten elämän lähde. Sitä käytetään kaikilla teollisuudenaloilla. Siksi on erittäin vaikea kuvitella elämää ilman vettä.

Mitä veteen sisältyy

Kaikki tietävät hyvin, että vesi koostuu vedystä ja hapesta. Se todella on. Mutta näiden kahden alkuaineen lisäksi vedellä sen koostumuksessa on myös valtava luettelo kemiallisista komponenteista.

Mistä vesi on tehty?

Sillä on taipumus muuttua, kun se kulkee hydrologisen kierron läpi: haihtumisen, kondensaation ja saostumisen. Näiden ilmiöiden aikana vesi joutuu kosketuksiin monien orgaanisten yhdisteiden, metallien, kaasujen kanssa, minkä seurauksena nestettä täydennetään erilaisilla alkuaineilla.

Veden muodostavat alkuaineet jaetaan kuuteen luokkaan:

1. ionit. Näitä ovat: kationit Na, K, Mg, Ca, anionit: Cl, HCO 3 ja SO 4. Näitä komponentteja on vedessä eniten muihin verrattuna. Ne tulevat nesteeseen maaperän kerroksista, luonnollisista mineraaleista, kivistä ja myös teollisen toiminnan tuotteiden hajoamisen elementteinä.
2. Liuenneet kaasut: happi, typpi, rikkivety, hiilidioksidi ja muut. Kunkin kaasun määrä vedessä riippuu suoraan sen lämpötilasta.
3. biogeenisiä elementtejä. Tärkeimmät niistä ovat fosfori ja typpi, jotka joutuvat nesteeseen sade-, jäte- ja maatalousvesistä.
4. Mikroelementit. Niitä on noin 30 tyyppiä. Niiden indikaattorit veden koostumuksessa ovat hyvin pieniä ja vaihtelevat 0,1 - mikrogrammaa litrassa. Näitä ovat: bromi, seleeni, kupari, sinkki jne.
5. Veteen liuenneet orgaaniset aineet ja typpeä sisältävät aineet. Näitä ovat alkoholit, hiilihydraatit, aldehydit, fenolit, peptidit ja niin edelleen.
6. Toksiinit. Nämä ovat pääasiassa raskasmetalleja ja jalostettuja öljytuotteita.

vesimolekyyli

Joten mistä molekyyleistä vesi koostuu?

Veden kaava on triviaali - H 2 O. Ja se osoittaa, että vesimolekyyli koostuu vety- ja happiatomeista. Heidän välilleen on luotu vakaa suhde.

Miltä vesimolekyyli näyttää avaruudessa? Molekyylin muodon määrittämiseksi atomien keskukset yhdistetään suorilla viivoilla, minkä seurauksena syntyy kolmiulotteinen hahmo - tetraedri. Tämä on veden rakenne.

Vesimolekyylin muoto voi muuttua sen aggregaatiotilan mukaan. Kaasumaisessa tilassa happi- ja vetyatomien välinen kulma on 104,27 o, kiinteässä tilassa - 109,5 o, nesteessä - 105,03 o.

Ne molekyylit, jotka muodostavat vettä, vievät tietyn tilavuuden avaruudessa, kun taas niiden kuoret ovat peitetty elektronipilvellä verhon muodossa. Tasossa tarkasteltua vesimolekyylityyppiä verrataan X-muotoiseen kromosomiin, joka välittää geneettistä tietoa ja siten synnyttää uutta elämää. Tästä muodosta vedetään analogia kromosomin ja veden välillä elämän lähteinä.

Avaruudessa molekyyli näyttää kolmiulotteiselta kolmiolta, tetraedriltä. Tämä muoto on erittäin vakaa ja muuttuu vain ulkoisten fysikaalisten tekijöiden vaikutuksesta veteen.

Mistä vesi on tehty? Niistä atomeista, jotka ovat alttiina van der Waalsin voimien vaikutukselle, vetysidosten muodostuminen. Tässä suhteessa satunnaisia ​​assosiaatioita ja klustereita muodostuu naapurimolekyylien hapen ja vedyn välille. Ensimmäiset ovat järjestämättömiä rakenteita, jälkimmäiset ovat tilattuja osakkaita.

Tavanomaisessa vedessä assosiaatioiden määrä on 60%, klustereita - 40%.

Viereisten vesimolekyylien välille voi muodostua vetysiltoja, jotka edistävät erilaisten rakenteiden - klustereiden - muodostumista.

Klusterit pystyvät olemaan vuorovaikutuksessa toistensa kanssa vetysidosten kautta, ja tämä johtaa uuden järjestyksen rakenteiden - kuusikulmioiden - ilmestymiseen.

Vesimolekyylin elektroninen rakenne

Atomit ovat sitä, mistä vesi koostuu, ja jokaisella atomilla on oma elektroninen rakenne. Joten elektronisten tasojen graafinen kaava näyttää tältä: 8 O 1s 2 2s 2 2p 4, 1 H 1s 1.

Kun vesimolekyylin muodostumisprosessi tapahtuu, elektronipilvet menevät päällekkäin: kaksi paritonta happielektronia limittyvät yhden parittoman vetyelektronin kanssa. Limityksen seurauksena atomien välille muodostuu 104 o kulma.

Veden kokonaistila

Kuten jo mainittiin, vesimolekyylit ovat dipoleja, ja tämä seikka vaikuttaa epätavallisiin.Yksi näistä ominaisuuksista on se, että vesi voi olla luonnossa kolmessa aggregoitumistilassa: nestemäisessä, kiinteässä ja höyryssä.

Siirtyminen tilasta toiseen johtuu seuraavista prosesseista:

1. Kiehuminen - nesteestä höyryksi.
2. Kondensaatio - niiden höyryn siirtyminen nesteeksi (saostuminen).
3. Kiteytys - kun neste muuttuu jääksi.
4. Sulaminen on prosessi, jossa jää sulaa ja nestettä saadaan.
5. Sublimaatio on jään muuttumista höyrytilaan.
6. Desublimaatio on sublimoinnin käänteinen reaktio, eli höyryn siirtyminen jääksi.

Sen molekyylihilan rakenne riippuu myös veden tilasta.

Johtopäätös

Voidaan siis sanoa, että vesi on rakenteeltaan yksinkertainen, joka voi muuttua tilasta riippuen. Ja meille kävi selväksi, mistä molekyyleistä vesi koostuu.

deuteriumoksidi Perinteiset nimet raskasta vettä Chem. kaava D2O Fyysiset ominaisuudet Osavaltio nestettä Moolimassa 20,04 g/mol Tiheys 1,1042 g/cm³ Dynaaminen viskositeetti 0,00125 Pa s Lämpöominaisuudet T. sulaa. 3,81 °C T. kip. 101,43 °C Cr. paine 21,86 MPa Mol. lämpökapasiteetti 84,3 J/(mol K) Oud. lämpökapasiteetti 4,105 J/(kg K) Muodostumisen entalpia -294,6 kJ/mol Fuusion entalpia 5,301 kJ/mol Kiehuva entalpia 45,4 kJ/mol Höyryn paine 10 13,1 °C:ssa
100 mmHg Taide. 54°C:ssa Kemialliset ominaisuudet Vesiliukoisuus rajoittamaton Liukoisuus eetteriin niukkaliukoinen Liukoisuus etanoliin rajoittamaton Optiset ominaisuudet Taitekerroin 1,32844 (20 °C:ssa) Luokittelu Reg. CAS-numero 7789-20-0 PubChem Reg. EINECS-numero 232-148-9 Hymyilee InChI RTECS ZC0230000 CHEBI ChemSpider Turvallisuus NFPA 704 Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.

Löytöhistoria

Raskaan vetyveden molekyylit löysi ensimmäisen kerran luonnollisesta vedestä vuonna 1932 Harold Urey, josta tiedemies sai Nobelin kemian palkinnon vuonna 1934. Ja jo vuonna 1933 Gilbert Lewis eristi puhdasta raskasta vetyvettä. Elektrolyysin kanssa pelkkä vesi, joka sisältää tavallisten vesimolekyylien ohella merkityksettömän määrän raskaita (D 2 O) ja puoliraskoja (HDO) vesimolekyylejä, jotka muodostuvat vedyn raskaasta isotoopista, jäännös rikastuu vähitellen näiden yhdisteiden molekyyleillä. Tällaisesta jäännöksestä, toistuvan elektrolyysin jälkeen, Lewis onnistui vuonna 1933 eristämään ensimmäistä kertaa pienen määrän vettä, joka koostui lähes 100 % happiyhdisteen molekyyleistä deuteriumin kanssa ja jota kutsutaan raskaaksi. Tämä raskaan veden tuotantomenetelmä on edelleen tärkein menetelmä, vaikka sitä käytetäänkin pääasiassa väkevöinnin loppuvaiheessa 5-10 %:sta > 99 %:iin (katso alla).

Kun ydinfissio löydettiin vuoden 1938 lopulla ja mahdollisuudesta käyttää neutronien aiheuttamia ydinfissioreaktioita, syntyi tarve neutronien hidastimelle - aineelle, joka voi tehokkaasti hidastaa neutroneja menettämättä niitä sieppausreaktioissa. Neutroneita hillitsevät tehokkaimmin kevyet ytimet, ja tavallisten vetyytimien (protium) pitäisi olla tehokkain hidastin, mutta niillä on korkea neutronien sieppauspoikkileikkaus. Päinvastoin, raskas vety vangitsee hyvin vähän neutroneja (protiumin lämpöneutronien sieppauspoikkileikkaus on yli 100 tuhatta kertaa suurempi kuin deuteriumin). Teknisesti kätevin deuteriumyhdiste on raskas vesi, ja se voi toimia myös jäähdytysnesteenä, joka poistaa vapautuvan lämmön alueelta, jossa ketjureaktio jako. Ydinvoiman varhaisista ajoista lähtien raskas vesi on ollut tärkeä ainesosa joissakin reaktoreissa, sekä voimantuotantolaitoksissa että reaktoreissa, jotka on suunniteltu tuottamaan plutonium-isotooppeja ydinaseita varten. Näillä niin sanotuilla raskaan veden reaktoreilla on se etu, että ne voivat toimia luonnonuraanilla (rikastamattomalla) uraanilla ilman grafiittihidastajia, mikä käytöstäpoistovaiheen aikana voi aiheuttaa pölyräjähdysvaaran ja sisältää indusoitunutta radioaktiivisuutta (hiili-14 ja useita muista radionuklideista). Useimmat nykyaikaiset reaktorit käyttävät kuitenkin rikastettua uraania normaalilla "kevyellä vedellä" hidastimena, huolimatta moderoitujen neutronien osittaisesta häviämisestä.

Raskaan veden tuotanto Neuvostoliitossa

Raskaan ja tavallisen veden ominaisuuksien vertailu

Parametri	D2O	HDO	H2O
Sulamispiste, °C	3,82	2,04	0,00
Kiehumispiste, °C	101,4	100,7	100,0
Tiheys 20 °C:ssa, g/cm³	1,1056	1,054	0,9982
Suurin tiheyslämpötila, °C	11,6		4,0
Viskositeetti 20 °C, senttipoise	1,2467	1,1248	1,0016
Pintajännitys 25 °C, dyne cm	71,87	71,93	71,98
Molaarinen tilavuuden lasku sulamisen aikana, cm³/mol	1,567		1,634
Molaarinen sulamislämpö, ​​kcal / mol	1,515		1,436
Molaarinen höyrystymislämpö, ​​kcal/mol	10,864	10,757	10,515
25°C:ssa	7,41	7,266	7,00

Luonnossa oleminen

Luonnollisissa vesissä yksi deuteriumatomi vastaa 6400-7600 protiumatomia. Melkein kaikki se on DHO-molekyylien koostumuksessa, yksi tällainen molekyyli vastaa 3200-3800 molekyyliä kevyttä vettä. Vain hyvin pieni osa deuteriumatomeista muodostaa raskasvesimolekyylejä D 2 O, koska todennäköisyys, että kaksi deuteriumatomia kohtaa yhdessä molekyylissä luonnossa on pieni (noin 0,5⋅10 −7). Kun deuteriumin pitoisuutta lisätään keinotekoisesti vedessä, tämä todennäköisyys kasvaa.

Biologinen rooli ja fysiologinen vaikutus

Raskas vesi on vain lievästi myrkyllistä, sen ympäristössä tapahtuvat kemialliset reaktiot ovat jonkin verran hitaampia kuin tavallisessa vedessä, deuteriumin vetysidokset ovat jonkin verran tavallista voimakkaampia. Nisäkkäillä (hiirillä, rotilla, koirilla) tehdyt kokeet osoittivat, että kudosten vedyn korvaaminen 25 % deuteriumilla johtaa steriiliyteen, joskus peruuttamattomaan. Suuremmat pitoisuudet johtavat eläimen nopeaan kuolemaan; näin ollen nisäkkäät, jotka joivat raskasta vettä viikon ajan, kuolivat, kun puolet heidän kehonsa vedestä oli deuteroitu; kalat ja selkärangattomat kuolevat vain, kun kehon veden deutetoituminen on 90 %. Yksinkertaisimmat pystyvät sopeutumaan 70-prosenttiseen raskaan veden liuokseen, ja levät ja bakteerit pystyvät elämään jopa puhtaassa raskaassa vedessä. Ihminen voi juoda useita lasillisia raskasta vettä ilman näkyvää haittaa terveydelle, kaikki deuterium poistuu elimistöstä muutamassa päivässä. Joten yhdessä kokeista, joissa tutkittiin vestibulaarilaitteen ja tahattomat liikkeet silmän (nystagmus) vapaaehtoisia pyydettiin juomaan 100-200 grammaa raskasta vettä; kupulan (hyytelömäinen rakenne puoliympyrän muotoisissa kanavissa) imeytymisen seurauksena sen neutraali kelluvuus kanavien endolymfissä häiriintyy ja esiintyy lieviä häiriöitä avaruudellisessa orientaatiossa, erityisesti nystagmia. Tämä vaikutus on samanlainen kuin alkoholia käytettäessä (jälkimmäisessä tapauksessa kupulan tiheys kuitenkin pienenee, koska etyylialkoholin tiheys on pienempi kuin veden tiheys).

Siten raskas vesi on paljon vähemmän myrkyllistä kuin esimerkiksi ruokasuola. Raskasta vettä on käytetty ihmisten verenpainetaudin hoitoon päivittäisinä annoksina 10–675 g D 2 O päivässä.

SISÄÄN ihmiskehon sisältää luonnollisena epäpuhtautena yhtä paljon deuteriumia kuin 5 grammaa raskasta vettä; tämä deuterium sisältyy pääasiassa HDO:n puoliraskaisiin vesimolekyyleihin sekä kaikkiin muihin vetyä sisältäviin biologisiin yhdisteisiin. [ ]

Jotain tietoa

Ole hyvä ja toimita tiedot tietosanakirjassa ja jaa ne artikkelin asianmukaisiin osiin. Wikipedian välimieslautakunnan päätöksen mukaan listat tulisi mieluiten perustua toissijaisiin yleistyksiin, jotka sisältävät kriteerit elementtien sisällyttämiselle listaan.

Raskas vesi kerääntyy jäljellä olevaan elektrolyytiin veden toistuvan elektrolyysin aikana. Ulkoilmassa raskas vesi imee nopeasti tavallisen veden höyryt, joten voidaan sanoa, että se on hygroskooppista. Raskaan veden tuotanto on erittäin energiaintensiivistä, joten sen hinta on melko korkea. Vuonna 1935, heti raskaan veden löytämisen jälkeen, sen hinta oli noin 19 dollaria grammalta. Tällä hetkellä kemiallisten reagenssien toimittajien myymä raskas vesi, jonka deuteriumpitoisuus on 99 at.%, maksaa noin 1 euron grammalta 1 kg:lta, mutta tämä hinta viittaa tuotteeseen, jonka kemiallisen reagenssin laatu on valvottu ja taattu; alemmilla laatuvaatimuksilla hinta voi olla suuruusluokkaa pienempi.

Sovellus

Raskaan vetyveden tärkein ominaisuus on, että se ei käytännössä absorboi neutroneja, joten sitä käytetään ydinreaktoreissa neutronien lieventämiseen ja jäähdytysaineena. Sitä käytetään myös isotooppi-indikaattorina kemiassa, biologiassa ja hydrologiassa, maatalouskemiassa jne. (mukaan lukien kokeet elävillä organismeilla ja diagnostiset testit henkilö). Hiukkasfysiikassa raskasta vettä käytetään neutriinojen havaitsemiseen; Näin ollen suurin aurinkoneutrinoilmaisin SNO (Kanada) sisältää 1000 tonnia raskasta vettä.

Deuterium on tulevaisuuden energian ydinpolttoaine, joka perustuu ohjattuun lämpöydinfuusioon. Tämän tyyppisissä ensimmäisissä tehoreaktoreissa sen oletetaan suorittavan reaktio D + T → 4 He + n + 17,6 MeV .

Joissakin maissa (esimerkiksi Australiassa) raskaan veden kaupallinen kierto on asetettu valtion rajoituksille, mikä liittyy teoreettiseen mahdollisuuteen käyttää sitä "luvaton" luonnonuraanireaktorien luomiseen, jotka soveltuvat aselaatuisen plutoniumin tuottamiseen.

Muuntyyppinen raskas vesi

puoliraskasta vettä

Siellä on myös puoliraskasta vettä (tunnetaan myös nimellä deuteriumvesi, monodeuteriumvesi, deuteriumhydroksidi), jossa vain yksi vetyatomi on korvattu deuteriumilla. Tällaisen veden kaava on kirjoitettu seuraavasti: DHO tai ²HHO. On huomattava, että vesi, jonka muodollinen koostumus on DHO, koostuu isotoopinvaihtoreaktioista johtuen itse asiassa DHO-, D20- ja H20-molekyylien seoksesta (suhteessa noin 2:1:1). Tämä huomautus koskee myös THO:ta ja TDO:ta.

Super raskas vesi

Superraskas vesi sisältää tritiumia, jonka puoliintumisaika on yli 12 vuotta. Ominaisuuksiensa mukaan superraskas vesi ( T2O) eroaa vieläkin selvemmin tavallisesta: se kiehuu 104 °C:ssa, jäätyy +9 °C:ssa ja sen tiheys on 1,21 g/cm³. Kaikki yhdeksän superraskaan veden muunnelmaa tunnetaan (eli saatu enemmän tai vähemmän puhtaiden makroskooppisten näytteiden muodossa): THO, TDO ja T 2 O jokaisella kolmesta stabiilista happi-isotoopista (16 O, 17 O ja 18 O) . Joskus superraskasta vettä kutsutaan yksinkertaisesti raskaaksi vedeksi, ellei se aiheuta sekaannusta. Erittäin raskaalla vedellä on korkea radiotoksisuus.

Veden raskaat happi-isotooppimuunnokset

Termi raskasta vettä käytetään myös suhteessa raskaaseen happiveteen, jossa tavallinen kevyt happi 16 O on korvattu jollakin raskaasta stabiilista isotoopista 17 O tai 18 O. Raskaat happiisotoopit esiintyvät luonnollisessa seoksessa, joten luonnonvedessä on aina molempien raskaiden happimuunnosten sekoitus. Heidän fyysiset ominaisuudet myös hieman erilainen kuin tavallisen veden ominaisuudet; joten 1 H 2 18 O:n jäätymispiste on +0,28 °C.

Diagnostiikassa käytetään raskasta happivettä, erityisesti 1 H 2 18 O onkologiset sairaudet(Fluori-18-isotooppi saadaan siitä syklotronissa, jota käytetään onkologisten sairauksien diagnosointiin tarkoitettujen lääkkeiden synteesiin, erityisesti 18-fdg).

Veden isotooppimuunnelmien kokonaismäärä

Jos laskemme kaikki mahdolliset ei-radioaktiivinen sitten yhdisteet, joilla on yleinen kaava H20 kaikki yhteensä Vedessä on vain yhdeksän mahdollista isotooppimuunnelmaa (koska vedyn ja kolme hapen stabiileja isotooppeja on kaksi):

• H 2 16 O - kevyt vesi tai pelkkä vesi
• H 2 17 O
• H 2 18 O - raskas happivesi
• HD 16 O - puoliraskas vesi
• HD 17 O
• HD 18O
• D 2 16 O - raskas vesi
• D217O
• D218O

Tritiumin kanssa niiden lukumäärä kasvaa 18:aan:

• T 2 16 O - erittäin raskas vesi
• T 2 17O
• T 2 18 O
• DT 16O
• DT 17O
• DT 18O
• HT 16O
• HT 17O
• HT 18O

Täten, paitsi yleinen, yleisin luonnossa "kevyt" vesi 1 H 2 16 O, on yhteensä 8 ei-radioaktiivista (stabiilia) ja 9 radioaktiivista "raskasta vettä".