(meno konvencija)
(20 °C temperatūroje)
71% paviršiaus sudaro vanduo
Vanduo yra labai svarbus kuriant ir palaikant gyvybę Žemėje, gyvų organizmų cheminėje struktūroje, formuojantis klimatui ir orams.
Fizinės ir cheminės savybės
Fizinės savybės
Vanduo turi keletą neįprastų savybių:
Visos šios savybės yra susijusios su vandenilinių jungčių buvimu. Dėl didelio vandenilio ir deguonies atomų elektronegatyvumo skirtumo elektronų debesys yra stipriai nukreipti į deguonį. Dėl to, taip pat dėl to, kad vandenilio jonas neturi vidinių elektroninių sluoksnių ir yra mažo dydžio, jis gali prasiskverbti į kaimyninės molekulės neigiamai poliarizuoto atomo elektronų apvalkalą. Dėl šios priežasties kiekvieną deguonies atomą traukia kitų molekulių vandenilio atomai ir atvirkščiai. Kiekviena vandens molekulė gali dalyvauti daugiausia keturiose vandenilio jungtyse: 2 vandenilio atomai – kiekvienas viename ir deguonies atomas – dviejuose; Šioje būsenoje molekulės yra ledo kristale. Tirpstant ledui nutrūksta kai kurie ryšiai, todėl vandens molekulės gali būti sandaresnės; Kaitinamas vanduo, ryšiai ir toliau nutrūksta, jo tankis didėja, tačiau esant aukštesnei nei 4 °C temperatūrai šis poveikis tampa silpnesnis nei šiluminis plėtimasis. Garinimo metu nutrūksta visos likusios jungtys. Ryšiams nutraukti reikia daug energijos, todėl aukšta temperatūra ir specifinė lydymosi bei virimo šiluma ir didelė šiluminė talpa. Vandens klampumą lemia tai, kad vandeniliniai ryšiai neleidžia vandens molekulėms judėti skirtingu greičiu.
Į vandens paviršių atsitrenkęs lašas
Dėl panašių priežasčių vanduo yra geras polinių medžiagų tirpiklis. Kiekviena ištirpusios medžiagos molekulė yra apsupta vandens molekulių, o teigiamai įkrautos tirpios medžiagos molekulės dalys pritraukia deguonies atomus, o neigiamo krūvio – vandenilio atomus. Kadangi vandens molekulė yra mažo dydžio, daug vandens molekulių gali apsupti kiekvieną ištirpusios medžiagos molekulę.
Šia vandens savybe naudojasi gyvos būtybės. Tirpalai sąveikauja gyvoje ląstelėje ir tarpląstelinėje erdvėje įvairių medžiagų vandenyje. Vanduo būtinas visų be išimties vienaląsčių ir daugialąsčių gyvų būtybių Žemėje gyvybei.
Grynas (be priemaišų) vanduo yra geras izoliatorius. Normaliomis sąlygomis vanduo yra silpnai disocijuotas, o protonų (tiksliau vandenio 3+ jonų) ir hidroksilo jonų koncentracija yra 0,1 µmol/l. Bet kadangi vanduo yra geras tirpiklis, tam tikros druskos beveik visada jame ištirpsta, tai yra, vandenyje yra teigiamų ir neigiamų jonų. Dėl to vanduo praleidžia elektrą. Pagal vandens elektrinį laidumą galima nustatyti jo grynumą.
Suvestinės būsenos
Cheminės savybės
Vanduo yra labiausiai paplitęs tirpiklis Žemėje, daugiausia lemiantis antžeminės chemijos, kaip mokslo, prigimtį. Didžioji dalis chemijos, kaip mokslas, prasidėjo būtent kaip vandeninių medžiagų tirpalų chemija. Kartais jis laikomas amfolitu – vienu metu ir rūgštimi, ir baze (katijonas H+ anijonas OH-). Jei vandenyje nėra pašalinių medžiagų, hidroksido jonų ir vandenilio jonų (arba hidronio jonų) koncentracija yra vienoda, pK a ≈ apytiksliai. 16.
Pats vanduo normaliomis sąlygomis yra gana inertiškas, tačiau jo labai polinės molekulės solvatuoja jonus ir molekules ir sudaro hidratus bei kristalinius hidratus. Solvolizė, o ypač hidrolizė, vyksta gyvoje ir negyvojoje gamtoje, plačiai naudojama chemijos pramonėje.
Vanduo gamtoje
Vandens tyrimai
Hidrologija
Hidrologija skirstoma į okeanologiją, sausumos hidrologiją ir hidrogeologiją.
Okeanologija skirstoma į vandenynų biologiją, vandenynų chemiją, vandenynų geologiją, fizinę okeanologiją ir vandenyno ir atmosferos sąveiką.
Žemės hidrologija skirstoma į upių hidrologiją ( upių hidrologija, potamologija), ežerų mokslas (limnologija), pelkių mokslas, glaciologija.
Biologinis vaidmuo
Vanduo atlieka unikalų vaidmenį kaip medžiaga, lemianti visų Žemės būtybių egzistavimo galimybę ir gyvybę. Jis veikia kaip universalus tirpiklis, kuriame vyksta pagrindiniai gyvų organizmų biocheminiai procesai. Vandens išskirtinumas yra tas, kad jis tirpdo tiek organines, tiek neorganinių medžiagų, užtikrinantis didelį cheminių reakcijų greitį ir tuo pačiu pakankamą susidarančių kompleksinių junginių sudėtingumą. Ačiū
ir tt), esantis dirvožemyje, yra privalomas. visų gyvų dalykų sudedamoji dalis.
Izotopinė sudėtis. Yra 9 stabilių vandens izotopų rūšys. Vidutinis jų kiekis gėlame vandenyje yra toks (mol %): 1 H 2 16 O - 99,13; 1H218O - 0,2; 1 N 2 17 0-0,04; 1H2O160-0,03; likusios penkios izotopinės rūšys vandenyje yra nežymiai. Be stabilių izotopų rūšių, vandenyje yra nedidelis kiekis radioaktyvaus 3 H 2 (arba T 2 O). Natūralaus vandens izotopinė sudėtis skirtingos kilmės kelis skiriasi. Santykis 1 H/2 H yra ypač kintamas: in gėlo vandens ah - vidutiniškai 6900, jūros vandenyje -5500, in - 5500-9000. Pagal fizinį D 2 O savybės pastebimai skiriasi nuo paprastas vanduo(cm. ). Vanduo, kuriame yra 18 O, yra artimesnis vandeniui, kuriame yra 16 O.
Fizik. vandens savybės yra nenormalios. prie bankomato. kartu su tūrio sumažėjimu 9%. Temperatūros koeficientas. tūrinis plėtimasis ir skystas vanduo neigiamas t-pax resp. žemiau -210°C ir 3,98°C. C° beveik padvigubėja ir 0-100°C diapazone beveik nepriklauso nuo temperatūros (esant 35°C yra minimumas). Minimalus izoterminis (44,9*10 -11 Pa -1), stebimas 46°C temperatūroje, išreiškiamas gana aiškiai. Esant žemai temperatūrai iki 30 °C, kylant temperatūrai vanduo nukrenta. Didelis dielektrikas Vandens pralaidumas ir dipolio momentas lemia gerą jo tirpumą polinių ir joninių medžiagų atžvilgiu. Ačiū didelės vertės C°, o vanduo yra svarbus klimato reguliatorius. sąlygas žemėje, stabilizuodamas t-ru jos paviršiuje. Be to, artumas kampas N-O-N iki tetraedro (109° 28") sukelia konstrukcijų ir skysto vandens laisvumą ir dėl to nenormalią tankio priklausomybę nuo temperatūros. Todėl dideli vandens telkiniai neužšąla iki dugno, todėl gyvybė gali egzistuoti juose.
Lentelė 1 – VANDENS IR VANDENS, ESANČIŲ VIETJE, SAVYBĖS 
Tačiau II–VI modifikacijų tankis yra žymiai mažesnis nei ledo gali turėti . Pakanka tik VII ir VIII modifikacijų didelio tankio taros: jų struktūroje du reguliarūs tinklai, pastatyti iš tetraedrų (panašūs į esančius kubiniame žemos temperatūros Ic, izostruktūriniai) yra įterpti vienas į kitą; kartu išsaugoma tiesių ir koordinačių sistema. skaičius padvigubėja ir pasiekia 8. VII ir VIII išdėstymas yra panašus į išdėstymą ir daugelį kitų. Paprastuose (Ih) ir kubiniuose (Ic), taip pat HI, V-VII orientacija neapibrėžta: abu su juo arčiausiai O susidaro, kuri gali. nukreiptas į bet kurias dvi iš keturių gretimų tetraedro viršūnių. Dielektrinis šių modifikacijų pralaidumas yra didelis (didesnis nei skysto vandens). II, VIII ir IX modifikacijos išdėstytos orientacine tvarka; jų dielektrikas pralaidumas mažas (apie 3). VIII yra VII versija, tvarkoma pagal vietą, o IX yra III. Orientaciškai sutvarkytų modifikacijų (VIII, IX) tankiai yra artimi atitinkamų netvarkingų (VII, III) tankiams.
Vanduo kaip. Vanduo gerai ištirpsta. polinis ir disocijuojantis į medžiagas. Paprastai pH didėja didėjant temperatūrai, tačiau kartais priklausomybė nuo temperatūros yra sudėtingesnė. Taigi, r-realybė yra daugiskaita. , o kai temperatūra pakyla, ji mažėja arba pirmiausia padidėja, o tada praeina per maksimumą. Žemo poliškumo medžiagų (įskaitant įtrauktas į vandenį) pH vertė yra žema, o pakilus temperatūrai ji dažniausiai pirmiausia sumažėja, o po to pereina per minimumą. Didėjant p-greičiui didėja, einant per maksimumą esant didelėms vertėms. Daugelis medžiagų, ištirpusių vandenyje, su ja reaguoja. Pavyzdžiui, NH 3 tirpaluose gali būti NH4 (taip pat žr.). Tarp ištirpusių vandenyje,
Greičiausiai atsimenate, kad visų kitų medžiagų kietoji fazė yra sunkesnė už skystąją.
Atitinkamai gerai, kad ledas yra lengvesnis už vandenį – tai taip pat yra pagrindinė vandens savybė, leidžianti gyvybei dabartine forma.
Na, o jei šios vandens savybės nebūtų, turėtume kurtis, pavyzdžiui, amoniako pagrindu. Koks malonumas :)
Dabar sutelkime dėmesį į tai, kad verdant vanduo gali išgaruoti. Bet tai nėra pagrindinė vandens savybė - nes beveik bet kokia medžiaga verdant išgaruoja, ir tame nėra nieko blogo. Svarbu tai, kad vanduo išgaruoja tiek skystas, tiek net nuo ledo paviršiaus. Kodėl ši savybė svarbesnė už verdantį garavimą? Štai kodėl.
Tai, kad vanduo gali išgaruoti ne tik verdant, yra pagrindinė vandens savybė, nes tai leidžia vandens ciklas gamtoje. Tai tikrai gerai, nes vanduo nesikaupia vienoje vietoje, o pasiskirsto daugiau ar mažiau tolygiai visoje planetoje. Tai yra, grubiai tariant, Sacharos dykumoje nėra taip karšta ir sausa, kaip galėtų būti, nes Antarktidoje vanduo išgaruoja nuo ledynų paviršiaus. Na, o vandenynai čia vaidina svarbų vaidmenį.
Atitinkamai, be vandens ciklo gamtoje gyvybė tvyrotų prie poros oazių, o likusios vietos būtų sausa dykuma, kurioje nėra nė lašo drėgmės.
Ir todėl vandens savybė išgaruoti yra pagrindinė vandens savybė.
Natūralu, kad ne tik vanduo gali išgaruoti be virimo. Dauguma aromatinių junginių (alkoholiai, eteriai, chloroformas ir kt.) verdant neišgaruoja. Tačiau vanduo turi vieną svarbų pranašumą, kitą pagrindinę savybę - vanduo nėra toksiškas gyviems organizmams. Nors alkoholiai ir eteriai yra toksiški. Beje, daugiau apie toksiškumą (ir kaip su juo kovoti) etilo alkoholis, tai yra, degtinė, straipsnyje „Teigiamos struktūrinės degtinės savybės“.
Žinoma, į šiuolaikinėmis sąlygomis ir vanduo gali tapti toksiškas. Bet jie su tuo susidoroja dėl vandens, ir tai nėra tiek daug didelė problema kad su juo nebūtų galima susitvarkyti.
Taigi, kita pagrindinė vandens savybė yra tai, kad jis nėra toksiškas.
Kitaip vėl būtume kitokie :)
Ir galiausiai, pagrindinė vandens savybė, svarbi ne tik gyvybei, bet ir pramonei: vanduo gana lėtai įšyla ir lėtai atvėsta (t. gali sugerti daug šilumos). Ši savybė apsaugo žmones ir kitus gyvūnus bei Žemę nuo perkaitimo. Ir hipotermija. Štai kodėl gyvi organizmai gali išgyventi -50 laipsnių Celsijaus ir + 50 laipsnių temperatūroje. Jei būtume pastatyti kitos medžiagos pagrindu, negalėtume atlaikyti tokio temperatūros diapazono.
Be to, reikia atsižvelgti į tai šiltas ir saltas vanduo turi skirtingus svorius- šiltas vanduo lengvesnis, šaltas sunkesnis. Atitinkamai, vandenyne vyksta vandens stratifikacija - tiek druskingumas, tiek temperatūra. O vandenyne įmanomas būtent toks gyvenimas, koks organizuojamas dabar. Na, o kadangi mes visi kilę iš vandenyno, tai jei ne ši vandens savybė, mes irgi būtume visiškai kitokie.
Ir galiausiai, vandens savybė sugerti šilumą ir būti ant paviršiaus įkaitusioje būsenoje leidžia egzistuoti tokiems dalykams kaip šiltos srovės- ir ypač Golfo srovė. Kuri šildo visą Europą, o be kurios Europos vietoje būtų tundra su taiga, o ne vynuogynai.
Galbūt įvardinsite kai kurias kitas pagrindines vandens savybes, tačiau aukščiau išvardintos, mano nuomone, yra tikrai esminės, nes gyvybės egzistavimas planetoje nuo jų priklauso būtent tokia forma, kokia egzistuoja gyvybė. Tikiuosi, kad ši informacija jums bus naudinga, kai reikės atsakyti į smalsių vaikų klausimus :)
O štai žadėtasis pristatymas tema „Pagrindinės vandens savybės“ atsisiųsti: http://festival.1september.ru/articles/513123/
Taigi, pagrindinės vandens savybės yra savybės, kurių dėka mes visi esame gyvi!
Ir mes turime tokią išvaizdą ir formą, kokią turime :)
kitos medžiagos VISiškai netirpsta vandenyje
Vanduo yra viena iš labiausiai paplitusių medžiagų gamtoje (hidrosfera užima 71% Žemės paviršiaus). Vanduo vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį geologijoje ir planetos istorijoje. Be vandens gyvi organizmai negali egzistuoti. Faktas yra tas, kad žmogaus kūnas yra beveik 63–68% vandens. Beveik visi bio cheminės reakcijos Kiekvienoje gyvoje ląstelėje vyksta reakcijos vandeniniai tirpalai... Tirpaluose (daugiausia vandeniniuose) didžioji dalis technologiniai procesaiįmonėse chemijos pramonė, gamyboje vaistai Ir maisto produktai. O metalurgijoje vanduo yra be galo svarbus ir ne tik aušinimui. Neatsitiktinai hidrometalurgija – metalų gavyba iš rūdų ir koncentratų naudojant įvairių reagentų tirpalus – tapo svarbia pramonės šaka.
Vanduo, tu neturi nei spalvos, nei skonio, nei kvapo,
tavęs negalima apibūdinti, tu džiaugiesi,
nežinodamas, kas tu esi. Neįmanoma pasakyti
kas reikalinga gyvenimui: tu esi pats gyvenimas.
Tu patenkini mus su džiaugsmu,
kurių negalima paaiškinti mūsų jausmais.
Su tavimi grįžta mūsų jėgos,
su kuriuo jau atsisveikinome.
Tavo malone jie vėl prasideda mumyse
burbuliuoja sausi mūsų širdžių šaltiniai.
(A. de Saint-Exupéry. Žmonių planeta)
Parašiau esė tema „Vanduo yra nuostabiausia medžiaga pasaulyje“. Pasirinkau šią temą, nes ji yra pati didžiausia aktuali tema, nes vanduo yra svarbiausia medžiaga Žemėje, be kurios negali egzistuoti joks gyvas organizmas ir negali vykti jokie biologiniai, cheminiai procesai ar technologiniai procesai.
Vanduo yra pati nuostabiausia medžiaga Žemėje
Vanduo yra pažįstama ir neįprasta medžiaga. Garsus sovietų mokslininkas akademikas I. V. Petrjanovas savo mokslo populiarinimo knygą apie vandenį pavadino „nepaprastiausia medžiaga pasaulyje“. Biologijos mokslų daktaro B. F. Sergejevo parašyta „Pramoginė fiziologija“ prasideda skyriumi apie vandenį – „Medžiaga, sukūrusi mūsų planetą“.
Mokslininkai yra visiškai teisūs: Žemėje nėra medžiagos, kuri mums būtų svarbesnė už paprastą vandenį, ir tuo pačiu nėra kitos medžiagos, kurios savybės turėtų tiek prieštaravimų ir anomalijų, kiek jos savybės.
Beveik 3/4 mūsų planetos paviršiaus užima vandenynai ir jūros. Kietas vanduo – sniegas ir ledas – dengia 20 % sausumos. Planetos klimatas priklauso nuo vandens. Geofizikai tvirtina, kad Žemė jau seniai būtų atvėsusi ir pavirtusi negyvu akmens gabalu, jei ne vanduo. Jis turi labai didelę šiluminę galią. Kaitinamas, sugeria šilumą; atvėsęs atiduoda. Žemės vanduo sugeria ir grąžina daug šilumos ir taip „išlygina“ klimatą. O Žemę nuo kosminio šalčio saugo tos vandens molekulės, kurios išsibarsčiusios atmosferoje – debesyse ir garų pavidalu... Be vandens neapsieisi – tai pati svarbiausia medžiaga Žemėje.
Vandens molekulės sandara
Vandens elgesys yra „nelogiškas“. Pasirodo, vandens perėjimas iš kieto į skystą ir dujinį įvyksta esant daug aukštesnei nei turėtų būti temperatūrai. Buvo rastas šių anomalijų paaiškinimas. Vandens molekulė H 2 O yra sudaryta trikampio pavidalu: kampas tarp dviejų deguonies ir vandenilio ryšių yra 104 laipsniai. Bet kadangi abu vandenilio atomai yra toje pačioje deguonies pusėje, elektros krūviai yra joje pasklidę. Vandens molekulė yra polinė, todėl jos skirtingų molekulių sąveika yra ypatinga. Vandenilio atomai H 2 O molekulėje, turintys dalinį teigiamą krūvį, sąveikauja su gretimų molekulių deguonies atomų elektronais. Ši cheminė jungtis vadinama vandenilio jungtimi. Jis sujungia H 2 O molekules į unikalius erdvinės struktūros polimerus; plokštuma, kurioje yra vandenilio ryšiai, yra statmena tos pačios H 2 O molekulės atomų plokštumai.Vandens molekulių sąveika pirmiausia paaiškina neįprastai aukštas jo lydymosi ir virimo temperatūras. Vandenilio ryšiams atlaisvinti ir vėliau sunaikinti turi būti tiekiama papildoma energija. Ir ši energija yra labai reikšminga. Štai kodėl, beje, vandens šiluminė talpa yra tokia didelė.
Kokias jungtis turi H2O?
Vandens molekulėje yra dvi polinės kovalentinės jungtys H-O.
Jie susidaro dėl dviejų deguonies atomo vieno elektrono p debesų ir dviejų vandenilio atomų vieno elektrono S debesų.
Vandens molekulėje deguonies atomas turi keturias elektronų poras. Du iš jų dalyvauja formuojant kovalentinius ryšius, t.y. yra privalomi. Dar du elektronų poros yra neįpareigojantys.
Molekulėje yra keturi polių krūviai: du yra teigiami ir du yra neigiami. Teigiami krūviai yra sutelkti į vandenilio atomus, nes deguonis yra labiau elektronegatyvus nei vandenilis. Du neigiami poliai yra iš dviejų nesurišančių deguonies elektronų porų.
Toks molekulės struktūros supratimas leidžia paaiškinti daugelį vandens savybių, ypač ledo struktūrą. Ledo kristalų grotelėje kiekviena molekulė yra apsupta keturių kitų. Plokščiame vaizde tai gali būti pavaizduota taip:
 |  |
Diagrama rodo, kad ryšys tarp molekulių vyksta per vandenilio atomą:
Vienos vandens molekulės teigiamai įkrautas vandenilio atomas pritraukiamas kitos vandens molekulės neigiamai įkrautas deguonies atomas. Ši jungtis vadinama vandenilio jungtimi (ji žymima taškais). Vandenilinės jungties stiprumas yra maždaug 15-20 kartų silpnesnis nei kovalentinio ryšio. Todėl vandenilinė jungtis lengvai nutrūksta, o tai pastebima, pavyzdžiui, vandens garavimo metu.
Skysto vandens struktūra primena ledo struktūrą. Skystame vandenyje molekulės taip pat yra sujungtos viena su kita vandeniliniais ryšiais, tačiau vandens struktūra yra ne tokia „kieta“ nei ledo. Dėl terminio molekulių judėjimo vandenyje vieni vandenilio ryšiai nutrūksta, o kiti susidaro.
Fizikinės H2O savybės
Vanduo, H 2 O, bekvapis, beskonis, bespalvis skystis (storais sluoksniais melsvas); tankis 1 g/cm 3 (esant 3,98 laipsnių), t pl = 0 laipsnių, t virimas = 100 laipsnių.
Yra įvairių vandens rūšių: skysto, kieto ir dujinio.
Vanduo yra vienintelė gamtoje esanti medžiaga, kuri antžeminėmis sąlygomis egzistuoja visose trijose agregacijos būsenose:
skystis – vanduo
kietas – ledas
dujinis – garas
Sovietų mokslininkas V.I.Vernadskis rašė: „Mūsų planetos istorijoje vanduo išsiskiria. mineralas, gyvas kūnas, kuriame jo nebūtų. Visa žemiška materija yra persmelkta ir apkabinta."
Cheminės H2O savybės
Iš cheminės savybės ypač svarbus vanduo, jo molekulių gebėjimas disocijuoti (susiirti) į jonus ir vandens gebėjimas ištirpinti skirtingos cheminės prigimties medžiagas. Vandens, kaip pagrindinio ir universalaus tirpiklio, vaidmenį pirmiausia lemia jo molekulių poliškumas (teigiamų ir teigiamų centrų poslinkis). neigiami krūviai) ir dėl to jo itin didelė dielektrinė konstanta. Priešingi elektros krūviai, o ypač jonai, vandenyje vienas kitą traukia 80 kartų silpniau nei oras. Galios abipusė trauka tarp kūno molekulių ar atomų, panardintų į vandenį, taip pat yra silpnesnis nei ore. Tokiu atveju molekules atskirti lengviau terminiam judėjimui. Štai kodėl įvyksta tirpimas, įskaitant daug sunkiai tirpstančių medžiagų: lašas nutrina akmenį...
Vandens molekulių disociacija (skilimas) į jonus:
H 2 O → H + +OH arba 2H 2 O → H 3 O (hidroksijonas) +OH
normaliomis sąlygomis jis yra labai nereikšmingas; Vidutiniškai disocijuoja viena molekulė iš 500 000 000. Reikia turėti omenyje, kad pirmoji iš pateiktų lygčių yra grynai sąlyginė: protonas H, neturintis elektronų apvalkalo, negali egzistuoti vandeninėje aplinkoje. Jis iš karto susijungia su vandens molekule. sudarydami hidroksijoną H 3 O. Netgi manoma, kad vandens molekulių junginiai iš tikrųjų skyla į daug sunkesnius jonus, tokius kaip, pvz.
8H 2 O → HgO 4 +H 7 O 4, o reakcija H 2 O → H + +OH - yra tik labai supaprastinta realaus proceso diagrama.
Vandens reaktyvumas yra palyginti mažas. Tiesa, kai kurie aktyvūs metalai gali iš jo išstumti vandenilį:
2Na+2H2O → 2NaOH+H2,
o laisvo fluoro atmosferoje vanduo gali sudeginti:
2F2 +2H2O → 4HF+O2.
Kristalai yra sudaryti iš panašių molekulinių junginių molekulių. įprastas ledas. Atomų „pakavimas“ tokiame kristale nėra joninis, o ledas blogai praleidžia šilumą. Skysto vandens tankis artimoje nuliui temperatūroje yra didesnis nei ledo. 0°C temperatūroje 1 g ledo užima 1,0905 cm 3 tūrį, o 1 g skysto vandens – 1,0001 cm 3 tūrį. Ir ledas plūduriuoja, todėl vandens telkiniai neužšąla, o tik pasidengia ledu. Tai atskleidžia dar vieną vandens anomaliją: ištirpęs jis pirmiausia susitraukia, o tik tada, 4 laipsnių posūkyje, tolesnio proceso metu pradeda plėstis. At aukšto slėgioįprastą ledą galima paversti vadinamąja ledu – 1, ledu – 2, ledu – 3 ir tt – sunkesnėmis ir tankesnėmis šios medžiagos kristalinėmis formomis. Kiečiausias, tankiausias ir ugniai atspariausias ledas iki šiol yra 7, gautas esant 3 kiloPa slėgiui. Jis tirpsta 190 laipsnių temperatūroje.
Vandens ciklas gamtoje
Į žmogaus kūną prasiskverbia milijonai kraujagyslių. Didelės arterijos ir venos jungia pagrindinius kūno organus tarpusavyje, smulkesnės juos susipina iš visų pusių, o smulkiausi kapiliarai pasiekia beveik kiekvieną ląstelę. Nesvarbu, ar kasate duobę, ar sėdite klasėje, ar palaimingai miegate, per juos nuolat teka kraujas, surišdamas jus. vieninga sistema Žmogaus kūnas smegenys ir skrandis, inkstai ir kepenys, akys ir raumenys. Kam reikalingas kraujas?
Kraujas perneša deguonį iš plaučių į kiekvieną jūsų kūno ląstelę. maistinių medžiagų iš skrandžio. Kraujas surenka atliekas iš visų, net ir nuošaliausių kūno kampelių, išlaisvindamas jį nuo anglies dvideginio ir kitų nereikalingų, įskaitant pavojingas medžiagas. Kraujas visame kūne perneša specialias medžiagas – hormonus, kurie reguliuoja ir koordinuoja jo darbą skirtingi organai. Kitaip tariant, kraujas sujungia skirtingas kūno dalis į vieną sistemą, į vientisą ir efektyvų organizmą.
Mūsų planetoje taip pat yra kraujotakos sistema. Žemės kraujas yra vanduo, ir kraujagyslės- upės, upeliai, upeliai ir ežerai. Ir tai nėra tik palyginimas, meninė metafora. Vanduo Žemėje atlieka tą patį vaidmenį kaip kraujas žmogaus kūne, ir, kaip neseniai pastebėjo mokslininkai, upių tinklo struktūra yra labai panaši į struktūrą. kraujotakos sistema asmuo. „Gamtos karietė“ – taip vandenį pavadino didysis Leonardo da Vinci, būtent ji pereina iš dirvožemio į augalus, iš augalų į atmosferą, teka upėmis iš žemynų į vandenynus ir grįžta atgal su oro srovėmis, jungiasi. įvairūs gamtos komponentai tarpusavyje, paverčiant juos viena geografine sistema. Vanduo ne tik pereina iš vieno natūralaus komponento į kitą. Kaip ir kraujas, jis neša su savimi didžiulį kiekį cheminių medžiagų, eksportuojančių jas iš dirvožemio į augalus, iš sausumos į ežerus ir vandenynus, iš atmosferos į žemę. Visi augalai dirvožemyje esančias maistines medžiagas gali vartoti tik su vandeniu, kur jos yra ištirpusios. Jei vanduo iš dirvos nepatektų į augalus, visos vaistažolės, net ir augančios turtingiausiose dirvose, mirtų „iš bado“, kaip pirklys, miręs iš bado ant auksinės skrynios. Vanduo aprūpina maistinėmis medžiagomis upių, ežerų ir jūrų gyventojus. Pavasarį tirpstant sniegui ar po vasaros liūčių iš laukų ir pievų linksmai teka upeliai, pakeliui surenkantys tai, kas sukaupta dirvoje cheminių medžiagų ir perduoti juos rezervuarų ir jūros gyventojams, taip sujungdami mūsų planetos sausumos ir vandens sritis. Turtingiausias „stalas“ susidaro tose vietose, kur upės, nešančios maistines medžiagas, įteka į ežerus ir jūras. Todėl tokios pakrantės zonos – žiotys – išsiskiria povandeninės gyvybės riaušėmis. O kas išveža atliekas, susidarančias dėl įvairių geografinių sistemų gyvybinės veiklos? Vėlgi, vanduo, o kaip greitintuvas veikia daug geriau nei žmogaus kraujotakos sistema, kuri šią funkciją atlieka tik iš dalies. Vandens valymo vaidmuo ypač svarbus dabar, kai žmonės nuodija aplinką miestų, pramonės ir žemės ūkio įmonių atliekomis. Suaugusio žmogaus organizme yra apie 5-6 kg. kraujas, dauguma kuri nuolat cirkuliuoja tarp skirtingose dalyse jo kūnas. Kiek vandens reikia mūsų pasaulio gyvybei?
Visą vandenį žemėje, kuris nėra uolienų dalis, vienija „hidrosferos“ sąvoka. Jo svoris toks didelis, kad dažniausiai matuojamas ne kilogramais ar tonomis, o kubiniais kilometrais. Vienas kubinis kilometras yra kubas, kurio kiekviena briauna yra 1 km, nuolat užimta vandens. 1 km 3 vandens svoris lygus 1 milijardui tonų. Visoje žemėje yra 1,5 milijardo km 3 vandens, kuris pagal svorį yra maždaug 1500000000000000000 tonų! Kiekvienam žmogui tenka 1,4 km 3 vandens, arba 250 milijonų tonų. Gerk, aš nenoriu!
Bet, deja, viskas nėra taip paprasta. Faktas yra tas, kad 94% šio tūrio sudaro pasaulio vandenynų vandenys, kurie nėra tinkami daugeliui ekonominių tikslų. Tik 6% yra sausumos vanduo, iš kurių tik 1/3 yra gėlas, t.y. tik 2% viso hidrosferos tūrio. Didžioji šio gėlo vandens dalis yra sutelkta ledynuose. Žymiai mažiau jų yra po žemės paviršiumi (sekliuose požeminiuose vandens horizontuose, požeminiuose ežeruose, dirvožemyje, taip pat atmosferos garuose. Upių, iš kurių žmonės daugiausia ima vandenį, dalis yra labai maža – 1,2 tūkst. km 3. Bendras vandens tūris vienu metu yra gyvuose organizmuose yra visiškai nereikšmingas.Taigi mūsų planetoje nėra tiek daug vandens, kurį galėtų suvartoti žmonės ir kiti gyvi organizmai.Bet kodėl tai nesibaigia?Juk žmonės ir gyvūnai Jie nuolat geria vandenį, augalai jį išgarina į atmosferą, o upės neša į vandenyną.
Kodėl Žemėje netrūksta vandens?
Žmogaus kraujotakos sistema yra uždara grandinė, kuria nuolat teka kraujas, pernešantis deguonį ir anglies dioksidas, maistinių medžiagų ir atliekų. Šis srautas niekada nesibaigia, nes tai yra ratas arba žiedas, ir, kaip žinome, „žiedas neturi pabaigos“. Mūsų planetos vandens tinklas sukurtas pagal tą patį principą. Vanduo Žemėje yra nuolatiniame cikle, o jo praradimas vienoje grandyje iš karto papildomas, kai jis patenka iš kitos. Varomoji vandens ciklo jėga yra saulės energija ir gravitacija. Dėl vandens ciklo visos hidrosferos dalys yra glaudžiai susijungusios ir jungia kitus gamtos komponentus. Pačioje bendras vaizdas Vandens ciklas mūsų planetoje atrodo taip. Veikiamas saulės spindulių, vanduo išgaruoja nuo vandenyno ir sausumos paviršiaus ir patenka į atmosferą, o garavimą nuo žemės paviršiaus vykdo tiek upės ir rezervuarai, tiek dirvožemis ir augalai. Dalis vandens su lietumi iš karto grįžta atgal į vandenyną, o dalį vėjai nuneša į sausumą, kur iškrenta lietaus ir sniego pavidalu. Patekęs į dirvą, vanduo iš dalies įsigeria į jį, papildydamas dirvožemio drėgmės ir požeminio vandens atsargas; dirvožemio drėgmė iš dalies teka paviršiumi į upes ir rezervuarus; dirvožemio drėgmė iš dalies pereina į augalus, kurie ją išgarina į atmosferą, o iš dalies teka. į upes, tik mažesniu greičiu. Upės, maitinamos paviršinių upelių ir požeminio vandens, neša vandenį į vandenynus, kompensuodamos jo nuostolius. Vanduo išgaruoja nuo jo paviršiaus, vėl patenka į atmosferą ir ciklas užsidaro. Tas pats vandens judėjimas tarp visų gamtos komponentų ir visų sričių žemės paviršiaus vyksta nuolat ir nenutrūkstamai daugelį milijonų metų.
Reikia pasakyti, kad vandens ciklas nėra visiškai uždarytas. Dalis jo, patekusi į viršutinius atmosferos sluoksnius, veikiama saulės spindulių suyra ir patenka į kosmosą. Tačiau šie nedideli nuostoliai nuolat papildomi vandens tiekimu iš gilių žemės sluoksnių ugnikalnių išsiveržimų metu. Dėl to hidrosferos tūris palaipsniui didėja. Kai kuriais skaičiavimais, prieš 4 milijardus metų jo tūris buvo 20 milijonų km 3, t.y. buvo septynis tūkstančius kartų mažesnis už šiuolaikinį. Ateityje vandens kiekis Žemėje, matyt, taip pat padidės, turint omenyje, kad vandens tūris Žemės mantijoje yra 20 milijardų km 3 – tai 15 kartų daugiau nei dabartinis hidrosferos tūris. Lyginant vandens tūrį atskirose hidrosferos dalyse su vandens įtekėjimu į jas ir gretimas ciklo dalis, galima nustatyti vandens mainų aktyvumą, t.y. laikas, per kurį gali visiškai atsinaujinti vandens tūris Pasaulio vandenyne, atmosferoje ar dirvožemyje. Vandenys poliariniuose ledynuose atsinaujina lėčiausiai (kartą per 8 tūkst. metų). O greičiausiai atsinaujina upių vanduo, kuris visose Žemės upėse visiškai pasikeičia per 11 dienų.
Planetos vandens badas
„Žemė yra nuostabaus mėlynumo planeta“! — entuziastingai pranešė amerikiečių astronautai, grįžę iš tolimosios kosmoso nusileidę Mėnulyje. O ar mūsų planeta galėtų atrodyti kitaip, jei daugiau nei 2/3 jos paviršiaus užima jūros ir vandenynai, ledynai ir ežerai, upės, tvenkiniai ir rezervuarai. Bet ką tada reiškia reiškinys, kurio pavadinimas yra antraštėse? Koks gali būti „badas“, jei Žemėje yra tokia gausybė vandens telkinių? Taip, Žemėje vandens yra daugiau nei pakankamai. Tačiau nereikia pamiršti, kad gyvybė Žemės planetoje, pasak mokslininkų, pirmiausia atsirado vandenyje, o tik po to atkeliavo į sausumą. Evoliucijos metu organizmai daugelį milijonų metų išlaikė savo priklausomybę nuo vandens. Vanduo yra pagrindinė „statybinė medžiaga“, sudaranti jų kūną. Tai galima lengvai patikrinti išanalizavus šiose lentelėse pateiktus skaičius:
Paskutinis šios lentelės skaičius rodo, kad žmogus sveria 70 kg. yra 50 kg. vandens! Tačiau žmogaus embrione jo yra dar daugiau: trijų dienų embrione - 97%, trijų mėnesių embrione - 91%, aštuonių mėnesių embrione - 81%.
„Vandens alkio“ problema yra būtinybė nelaikyti tam tikrą vandens kiekį organizme, nes nuolat prarandama drėgmė per įvairias fiziologiniai procesai. Normaliam egzistavimui vidutinio klimato sąlygomis žmogus turi gauti apie 3,5 litro vandens per dieną iš gėrimo ir maisto, dykumoje ši norma padidėja iki mažiausiai 7,5 litro. Be maisto žmogus gali išgyventi apie keturiasdešimt dienų, o be vandens daug mažiau – 8 dienas. Remiantis specialiais medicininiais eksperimentais, netekus drėgmės 6–8% kūno svorio, žmogus patenka į alpimo būsena, praradus 10%, prasideda haliucinacijos, su 12%, žmogus nebegali atsigauti be specialių Medicininė priežiūra, o praradus 20%, įvyksta neišvengiama mirtis. Daugelis gyvūnų gerai prisitaiko prie drėgmės trūkumo. Garsiausias ir ryškus pavyzdys tai „dykumos laivas“, kupranugaris. Jis gali gyventi labai ilgą laiką karštoje dykumoje, nevartodamas geriamojo vandens ir prarasdamas iki 30% savo pradinio svorio, nepakenkdamas savo našumui. Taigi viename iš specialių bandymų kupranugaris dirbo 8 dienas po kaitria vasaros saule ir numetė 100 kg. nuo 450 kg. jo pradinis svoris. O kai jį atnešė prie vandens, išgėrė 103 litrus ir atgavo svorį. Nustatyta, kad kupranugaris gali gauti iki 40 litrų drėgmės, paversdamas kuproje susikaupusius riebalus. Jie jo visai nenaudoja geriamas vanduo dykumos gyvūnai, tokie kaip jerboos ir kengūros žiurkės – joms užtenka drėgmės, kurią gauna su maistu, o jų organizme oksiduojantis jų pačių riebalams susidarė vandens, kaip ir kupranugariams. Daugiau daugiau vandens sunaudoja augalai savo augimui ir vystymuisi. Viena kopūsto galva „išgeria“ daugiau nei vieną litrą vandens per dieną, vienas medis vidutiniškai išgeria daugiau nei 200 litrų vandens. Žinoma, tai gana apytikslis skaičius - skirtingų veislių Medžiai skirtingomis gamtinėmis sąlygomis sunaudoja labai labai skirtingą drėgmės kiekį. Taigi, dykumoje augantis saksalas iššvaisto minimalų drėgmės kiekį, o eukaliptas, vietomis vadinamas „siurblio medžiu“, per save praleidžia didžiulį kiekį vandens, todėl jo sodinukai naudojami pelkėms nusausinti. Taip užpelkėjusios Kolchido žemumos maliarinės žemės buvo paverstos klestinčia teritorija.
Jau dabar apie 10% mūsų planetos gyventojų trūksta švaraus vandens. Ir jei pagalvosime, kad 800 milijonų namų ūkių kaimo vietovėse, kur gyvena apie 25% visos žmonijos, neturi vandentiekio, tada „vandens bado“ problema tampa tikrai globali. Tai ypač aktualu besivystančiose šalyse, kur maždaug 90 % gyventojų naudoja prastą vandenį. Švaraus vandens trūkumas tampa vienu iš svarbiausi veiksniai ribojantis laipsnišką žmonijos vystymąsi.
Pirkti klausimai apie vandens tausojimą
Vanduo naudojamas visose srityse ekonominė veikla asmuo. Įvardinti beveik neįmanoma gamybos procesas, kuriai nenaudotų vandens. Dėl sparčios pramonės plėtros ir miesto gyventojų skaičiaus augimo didėja vandens suvartojimas. Vandens išteklių ir šaltinių apsaugos nuo išeikvojimo, taip pat nuo taršos nuotekomis klausimai yra itin svarbūs. Visi žino, kokią žalą jie daro nuotekų rezervuarų gyventojai. Dar baisesnis žmonėms ir visai gyvai Žemėje yra nuodingų cheminių medžiagų atsiradimas upių vandenyse, nuplautuose nuo laukų. Taigi 2,1 dalies pesticido (endrino) vandenyje yra pakankamai milijardui vandens dalių, kad žūtų visos jame esančios žuvys. Nevalytos nuotekos, išleidžiamos į upes, kelia didžiulę grėsmę žmonijai. gyvenvietės. Ši problema sprendžiama diegiant technologinius procesus, kurių metu nuotekos ne išleidžiamos į rezervuarus, o išvalytos grąžinamos į technologinį procesą.
Šiuo metu apsaugai skiriamas didelis dėmesys aplinką ir ypač gamtos rezervuarai. Atsižvelgiant į šios problemos svarbą, mūsų šalyje nėra priimtas įstatymas dėl jų apsaugos ir racionalaus naudojimo gamtos turtai. Konstitucija teigia: „Rusijos piliečiai privalo rūpintis gamta ir saugoti jos turtus“.
Vandens rūšys
Bromo vanduo - prisotintas Br 2 tirpalas vandenyje (3,5 % masės Br 2). Bromo vanduo yra oksidatorius, bromuojantis agentas analitinėje chemijoje.
Amoniako vanduo - susidaro, kai žaliavinės kokso krosnies dujos liečiasi su vandeniu, kuris koncentruojasi dėl dujų aušinimo arba yra specialiai įpurškiamas į jas NH3 išplauti. Abiem atvejais gaunamas vadinamasis silpnas arba šveičiamasis amoniakinis vanduo. Distiliuojant šį amoniakinį vandenį garais ir po to grįžtant bei kondensuojant, gaunamas koncentruotas amoniakinis vanduo (18 - 20 % NH 3 masės), kuris naudojamas sodos gamyboje, kaip skystos trąšos ir kt.
| # 7732 · 2018-11-15 17:18 Maskvos laiku · IP adresas įrašytas · · | |
ačiū, tai bus naudinga ataskaita) | |
Struktūrinė formulė
Tikra, empirinė arba grubi formulė: H2O
Cheminė vandens sudėtis
Molekulinė masė: 18,015
Vanduo (vandenilio oksidas) – dvejetainis neorganinis junginys Su cheminė formulė H2O. Vandens molekulė susideda iš dviejų vandenilio atomų ir vieno deguonies atomo, kurie yra sujungti kovalentine jungtimi. Normaliomis sąlygomis yra skaidrus skystis, neturi spalvos (mažais kiekiais), kvapo ar skonio. Kietoje būsenoje jis vadinamas ledu (iš ledo kristalų gali susidaryti sniegas arba šerkšnas), o dujinėje – vandens garais. Vanduo taip pat gali egzistuoti skystųjų kristalų pavidalu (ant hidrofilinių paviršių). Jis sudaro apie 0,05% Žemės masės.
Tai geras labai polinis tirpiklis. Natūraliomis sąlygomis jame visada yra ištirpusių medžiagų (druskų, dujų).
Vanduo normaliomis sąlygomis yra skystos būsenos, o panašūs kitų elementų vandenilio junginiai yra dujos (H 2 S, CH 4, HF). Vandenilio atomai yra prijungti prie deguonies atomo, sudarydami 104,45° (104°27′) kampą. Dėl didelio vandenilio ir deguonies atomų elektronegatyvumo skirtumo elektronų debesys yra stipriai nukreipti į deguonį. Dėl šios priežasties vandens molekulė turi didelį dipolio momentą (p = 1,84 D, antras po cianido rūgšties). Kiekviena vandens molekulė sudaro iki keturių vandenilio jungčių – dvi iš jų sudaro deguonies atomas, o dvi – vandenilio atomai. Vandenilinių jungčių skaičius ir jų šakotoji struktūra lemia aukštos temperatūros verdantis vanduo ir jo specifinė garavimo šiluma. Jei nebūtų vandenilinių jungčių, vanduo, atsižvelgiant į deguonies vietą periodinėje lentelėje ir į deguonį panašių elementų (sieros, seleno, telūro) hidridų virimo temperatūras, užvirtų –80 °C temperatūroje ir užšaltų –100 °C temperatūroje. °C.
Pereinant į kietą būseną, vandens molekulės išdėstomos, tuo tarpu tarp molekulių didėja tuštumų tūriai, o bendras vandens tankis mažėja, o tai paaiškina mažesnį vandens tankį (didesnį tūrį) ledo fazėje. Išgarinant, priešingai, visi vandenilio ryšiai nutrūksta. Ryšiams nutraukti reikia daug energijos, todėl vanduo turi didžiausią savitąją šiluminę talpą tarp kitų skysčių ir kietosios medžiagos. Norint pašildyti vieną litrą vandens vienu laipsniu, reikia 4,1868 kJ energijos. Dėl šios savybės vanduo dažnai naudojamas kaip aušinimo skystis. Be didelio specifinio šiluminio pajėgumo, vanduo taip pat turi didelės vertės savitoji lydymosi (333,55 kJ/kg esant 0 °C) ir garavimo (2250 kJ/kg) šiluma.
