(st. konv.)
(20 °C:ssa)
71 % pinnasta on vettä
Vesi on avainasemassa elämän syntymisessä ja ylläpitämisessä maapallolla, elävien organismien kemiallisessa rakenteessa, ilmaston ja sään muodostumisessa.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Fyysiset ominaisuudet
Vedellä on useita epätavallisia ominaisuuksia:
Kaikki nämä ominaisuudet liittyvät vetysidosten läsnäoloon. Vety- ja happiatomien elektronegatiivisuuden suuresta erosta johtuen elektronipilvet siirtyvät voimakkaasti kohti happea. Tästä johtuen sekä siitä syystä, että vetyionilla ei ole sisäisiä elektronikerroksia ja sillä on pienet mitat, se voi tunkeutua viereisen molekyylin negatiivisesti polarisoidun atomin elektronikuoreen. Tästä johtuen jokainen happiatomi vetää puoleensa muiden molekyylien vetyatomeja ja päinvastoin. Kukin vesimolekyyli voi osallistua korkeintaan neljään vetysidokseen: 2 vetyatomia - kukin yhdessä ja happiatomi - kahdessa; tässä tilassa molekyylit ovat jääkiteessä. Kun jää sulaa, osa sidoksista katkeaa, mikä mahdollistaa vesimolekyylien pakkaamisen tiheämmin; kun vettä kuumennetaan, sidokset katkeavat edelleen ja sen tiheys kasvaa, mutta yli 4 ° C:n lämpötiloissa tämä vaikutus heikkenee kuin lämpölaajeneminen. Haihtuminen rikkoo kaikki jäljellä olevat sidokset. Sidosten katkaiseminen vaatii paljon energiaa, mistä johtuen korkea lämpötila ja sulamis- ja kiehumislämpö sekä korkea lämpökapasiteetti. Veden viskositeetti johtuu siitä, että vetysidokset estävät vesimolekyylejä liikkumasta eri nopeuksilla.
Pisara osuu veden pintaan
Samoista syistä vesi on hyvä liuotin polaarisille aineille. Jokaista liuennutta molekyyliä ympäröivät vesimolekyylit, ja liuenneen aineen molekyylin positiivisesti varautuneet osat houkuttelevat happiatomeja ja negatiivisesti varautuneet osat vetyatomeja. Koska vesimolekyyli on pieni, monet vesimolekyylit voivat ympäröidä jokaista liuennutta molekyyliä.
Elävät olennot käyttävät tätä veden ominaisuutta. Elävässä solussa ja solujen välisessä tilassa ratkaisut ovat vuorovaikutuksessa erilaisia aineita vedessä. Vesi on välttämätöntä kaikkien yksi- ja monisoluisten elävien olentojen elämälle maapallolla poikkeuksetta.
Puhdas (epäpuhtauksista vapaa) vesi on hyvä eriste. Normaaleissa olosuhteissa vesi dissosioituu heikosti ja protonien (tarkemmin hydronium 3+ -ionien) ja hydroksidi-ionien pitoisuus on 0,1 µmol/l. Mutta koska vesi on hyvä liuotin, tietyt suolat ovat lähes aina liuenneet siihen, eli vedessä on positiivisia ja negatiivisia ioneja. Tämän seurauksena vesi johtaa sähköä. Veden sähkönjohtavuuden perusteella voidaan määrittää sen puhtaus.
Aggregaattitilat
Kemialliset ominaisuudet
Vesi on yleisin liuotin maan päällä, ja se määrittää suurelta osin maanpäällisen kemian luonteen tieteenä. Suurin osa kemiasta syntyessään tieteenä alkoi juuri aineiden vesiliuosten kemiana. Sitä pidetään joskus amfolyytinä - sekä happona että emäksenä samanaikaisesti (kationi H + anioni OH-). Jos vedessä ei ole vieraita aineita, hydroksidi-ionien ja vetyionien (tai hydronium-ionien) pitoisuus on sama, pK a ≈ noin. 16.
Vesi itsessään on suhteellisen inerttiä normaaleissa olosuhteissa, mutta sen erittäin polaariset molekyylit solvatoivat ioneja ja molekyylejä, muodostavat hydraatteja ja kiteisiä hydraatteja. Solvolyysi, ja erityisesti hydrolyysi, tapahtuu elävissä ja elottomissa olennoissa, ja sitä käytetään laajalti kemianteollisuudessa.
Vesi luonnossa
Vesitutkimus
Hydrologia
Hydrologia on jaettu oceanologiaan, maahydrologiaan ja hydrogeologiaan.
Meritiede on jaettu valtameribiologiaan, valtamerikemiaan, valtamerigeologiaan, fyysiseen oceanologiaan ja valtamerien ja ilmakehän vuorovaikutuksiin.
Maahydrologia on jaettu jokihydrologiaan ( jokihydrologia, potamologia), järvitiede (limnologia), suotiede, glaciologia.
Biologinen rooli
Vedellä on ainutlaatuinen rooli aineena, joka määrää kaikkien maan päällä olevien olentojen olemassaolon mahdollisuuden ja elämän. Se toimii yleisenä liuottimena, jossa elävien organismien tärkeimmät biokemialliset prosessit tapahtuvat. Veden ainutlaatuisuus piilee siinä, että se liuottaa sekä orgaanista että epäorgaaniset aineet, joka tarjoaa korkean nopeuden kemiallisia reaktioita ja samalla - tuloksena olevien monimutkaisten yhdisteiden riittävän monimutkaisuuden. Kiitokset
jne.), jotka ovat maaperässä, vaaditaan. osa kaikkea elävää.
Isotooppinen koostumus. Vedessä on 9 stabiilia isotooppilajiketta. Niiden pitoisuus makeassa vedessä on keskimäärin seuraava (mol.%): 1 H 2 16 O - 99,13; 1H2180 - 0,2; 1 H217 0 - 0,04; 1H20160-0,03; loput viisi isotooppilajiketta ovat läsnä vedessä mitättömiä määriä. Pysyvien isotooppisten lajikkeiden lisäksi vesi sisältää pienen määrän radioaktiivista 3 H 2:ta (tai T 2 O:ta). Luonnollisen veden isotooppinen koostumus eri alkuperää useita vaihtelee. Suhde 1 H / 2 H on erityisen epävakaa: in raikasta vettä ah - keskimäärin 6900, merivedessä -5500, -5500-9000. Fysiikan mukaan D 2 O:n ominaisuudet eroavat huomattavasti tavallista vettä(cm. ). Vesi, joka sisältää 18 O, on lähempänä vettä, jossa on 16 O.
Phys. veden ominaisuudet ovat epänormaalit. atm. ja volyymin lasku 9 %. Lämpötilakerroin tilavuuslaajeneminen ja nestemäinen vesi on negatiivinen t-pax-arvolla. alle -210 °C ja 3,98 °C. C ° lähes kaksinkertaistuu ja alueella 0-100 ° C on lähes riippumaton t-ry:stä (35 ° C:ssa on minimi). Minimi isoterminen (44,9*10-11 Pa-1), havaittu 46 °C:ssa, on melko kirkas. Matalissa lämpötiloissa ja jopa 30 °C:n lämpötiloissa vesi vähenee kasvun myötä. Korkea dielektrisyys. veden läpäisevyys ja dipolimomentti määräävät sen hyvän liukenemiskyvyn polaarisiin ja ionogeenisiin aineisiin nähden. Kiitokset korkeat arvot C°, ja vesi on tärkeä ilmaston säätelijä. olosuhteet maan päällä stabiloivat t-ru:n sen pinnalla. Lisäksi läheisyys kulma H-O-H tetraedriin (109 ° 28 ") aiheuttaa rakenteiden ja nestemäisen veden murenemista ja sen seurauksena poikkeavaa tiheyden riippuvuutta t-ry:stä. Siksi suuret säiliöt eivät jäädy pohjaan, mikä mahdollistaa elämän niissä.
Tab. 1 - VEDEN JA VEDEN OMINAISUUDET 
Mutta muunnelmien II-VI tiheys on paljon pienempi kuin se, joka jäällä voisi olla . Vain modifikaatioissa VII ja VIII riittää korkea tiheys tiivisteet: rakenteeltaan kaksi säännöllistä tetraedreistä rakennettua verkkoa (samanlaiset kuin kuutiometrissä matalan lämpötilan Ic, isorakenteinen) on asetettu toisiinsa; tässä tapauksessa järjestelmä suoraviivainen , ja koordinaatit säilyvät. numero kaksinkertaistuu ja saavuttaa 8. Sijainti alueilla VII ja VIII on samanlainen kuin sijainti kaupungissa ja monissa muissa. Tavallisessa (Ih) ja kuutiossa (Ic), samoin kuin HI:ssä, V-VII:ssä orientaatiota ei ole määritelty: molemmat muodostavat lähimpänä O:ta sen kanssa, mikä voi olla. suunnattu mihin tahansa kahteen neljästä naapurista tetraedrin kärjessä. Dielektrinen näiden modifikaatioiden läpäisevyys on korkea (suurempi kuin nestemäisen veden). Muutokset II, VIII ja IX ovat suunnattuina; niiden eriste. läpäisevyys on alhainen (n. 3). VIII on VII:n sijoittelujärjestetty versio ja IX on III. Orientaatiojärjestyksessä olevien modifikaatioiden (VIII, IX) tiheydet ovat lähellä vastaavien epäjärjestettyjen modifikaatioiden (VII, III) tiheyksiä.
Veden kaltainen. Vesi liukenee hyvin. polaarinen ja dissosioituva in-va:ksi. Yleensä p-arvo kasvaa lämpötilan noustessa, mutta joskus lämpötilariippuvuus on monimutkaisempi. Joten, r-harvinaisuus pl. , ja kasvaessa t-ry pienenee tai ensin kasvaa ja kulkee sitten maksimin läpi. Matalan napaisuuden in-in (mukaan lukien ne sisältyvät) p-arvo vedessä on pieni ja t-ry:n kasvaessa se yleensä ensin pienenee ja sitten kulkee minimin läpi. Kasvaessa p-arvo kasvaa, kulkee maksimin läpi korkeilla arvoilla. Monet aineet liukenevat veteen ja reagoivat sen kanssa. Esimerkiksi NH4 voi olla läsnä NH3-liuoksissa (katso myös). Veteen liuenneiden välillä,
Sen sijaan on todennäköistä, että muistat, että kaikkien muiden aineiden kiinteä faasi on raskaampaa kuin nestefaasi.
Näin ollen on hyvä, että jää on vettä kevyempää - ja tämä on myös veden pääominaisuus, jonka ansiosta elämä nykyisessä muodossaan on mahdollista.
No, jos tätä veden ominaisuutta ei olisi olemassa, meidän olisi kehitettävä esimerkiksi ammoniakin pohjalta. Se on hauskempaa 🙂
Keskitytään nyt siihen, että vesi voi haihtua kiehuessaan. Mutta tämä ei ole veden pääominaisuus - koska melkein mikä tahansa aine haihtuu kiehumisen aikana, eikä tässä ole mitään häpeällistä. Tärkeintä on, että vesi haihtuu ja juuri sisään nestemäinen tila ja jopa jään pinnalta. Miksi tämä ominaisuus on tärkeämpi kuin kiehuva haihdutus? Tässä on syy.
Se, että vesi voi haihtua paitsi kiehuessaan, on veden pääominaisuus, koska se on mahdollista veden kiertokulku luonnossa. Mikä on ehdottomasti hyvä, koska vesi ei kerry yhteen paikkaan, vaan jakautuu enemmän tai vähemmän tasaisesti koko planeetalla. Eli karkeasti sanottuna Saharan autiomaassa ei ole niin kuumaa ja kuivaa kuin voisi olla, koska Etelämantereella vesi haihtuu jäätiköiden pinnalta. No, valtamerillä on tässä tärkeä rooli.
Näin ollen ilman veden kiertokulkua luonnossa elämä istuisi muutaman keitaan lähellä ja loput paikat olisivat kuivia autiomaa, jossa ei ole pisaraakaan kosteutta.
Ja siksi veden ominaisuus haihtua on veden pääominaisuus.
Luonnollisesti ei vain vesi voi haihtua kiehumatta. Useimmat aromaattiset yhdisteet (alkoholit, eetterit, kloroformi jne.) eivät haihdu keitettäessä. Mutta vedellä on yksi tärkeä plus, yksi tärkeä ominaisuus - vesi ei ole myrkyllistä eläville organismeille. Alkoholit ja eetterit ovat myrkyllisiä. Muuten, lisää myrkyllisyydestä (ja kuinka käsitellä sitä) etyylialkoholi, eli vodka, artikkelissa "Strukturoidun vodkan positiiviset ominaisuudet".
Tietysti sisään nykyaikaiset olosuhteet ja vesi voi olla myrkyllistä. Mutta se on käsitelty vettä varten, eikä se ole niin iso ongelma olla kykenemätön käsittelemään sitä.
Joten toinen veden pääominaisuus on, että se on myrkytön.
Muuten olisimme jälleen erilaisia 🙂
Ja lopuksi veden pääominaisuus, joka on tärkeä paitsi elämälle myös teollisuudelle: vesi lämpenee melko hitaasti ja jäähtyy hitaasti (eli voi imeä paljon lämpöä). Tämä ominaisuus suojaa ihmisiä ja muita eläimiä sekä maapalloa ylikuumenemiselta. Ja hypotermia. Siksi elävät organismit voivat selviytyä -50 celsiusasteessa ja +50 asteessa. Jos meidät rakennettaisiin toisen aineen pohjalle, tällainen lämpötila-alue ei olisi ulottuvillamme.
Lisäksi on otettava huomioon se lämmin ja kylmä vesi on erilainen paino Lämmin vesi on kevyempää, kylmä vesi raskaampaa. Näin ollen valtameressä tapahtuu veden kerrostumista - sekä suolapitoisuuden että lämpötilan suhteen. Ja valtameressä sellainen elämä kuin se nyt on järjestetty, on mahdollista. No, koska me kaikki tulimme merestä, ilman tätä veden ominaisuutta, olisimme myös täysin erilaisia.
Ja lopuksi, veden ominaisuus absorboida lämpöä ja olla pinnalla kuumennetussa tilassa mahdollistaa sellaisten asioiden olemassaolon kuin lämpimiä virtoja- ja erityisesti Golfvirta. Joka lämmittää koko Euroopan ja jota ilman Euroopan sijasta olisi tundra taigalla, ei viinitarhoja.
Ehkä voit nimetä joitain muita veden perusominaisuuksia, mutta yllä luetellut ovat mielestäni todella perustavanlaatuisia, koska elämän olemassaolo planeetalla riippuu niistä siinä muodossa, jossa elämä on olemassa. Toivottavasti näistä tiedoista on sinulle hyötyä, kun haluat vastata uteliaiden lasten kysymyksiin 🙂
Ja tässä on luvattu esitys aiheesta "Veden perusominaisuudet" ladattavaksi: http://festival.1september.ru/articles/513123/
Joten, veden tärkeimmät ominaisuudet ovat ominaisuuksia, joiden ansiosta olemme kaikki elossa!
Ja meillä on se ulkonäkö ja muoto kuin meillä 🙂
muut aineet ovat täysin veteen liukenemattomia
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, tuotannossa lääkkeet 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 aggregaatiotilassa:
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.
Kiteet koostuvat myös samanlaisista molekyyliyhdisteiden molekyyliyhdisteistä. tavallista jäätä. 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 jokaiseen kehosi soluun keuhkoistasi ja ravinteita vatsasta. 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 työtä erilaisia elimiä. Toisin sanoen veri yhdistää kehon eri osat yhdeksi järjestelmäksi, hyvin koordinoituneeksi ja tehokkaaksi organismiksi.
Planeetallamme on myös verenkiertojärjestelmä. Maan veri on vettä ja verisuonet- joet, purot, purot ja järvet. 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 hämmästyttävän 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. Puhtaan veden puute on tulossa 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 suojaukseen kiinnitetään suurta huomiota ympäristöön ja erityisesti luonnonvesistä. Tämän ongelman tärkeyden vuoksi maassamme he eivät hyväksy lakia suojelusta ja järkevää käyttöä 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) | |
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 kirkas neste, ei ole väriä (pienessä tilavuudessa), hajua ja makua. 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).
Vesi on normaaleissa olosuhteissa nestemäistä, kun taas muiden alkuaineiden vastaavat 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 korkea lämpötila veden kiehumispiste ja sen ominaishöyrystyslämpö. 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).
