Ūdens ir viena no visbiežāk sastopamajām vielām dabā (hidrosfēra aizņem 71% no Zemes virsmas). Ūdenim ir būtiska nozīme ģeoloģijā un planētas vēsturē. Bez ūdens dzīvie organismi nevar pastāvēt. Fakts ir tāds, ka cilvēka ķermenis ir gandrīz 63% - 68% ūdens. Gandrīz viss bio ķīmiskās reakcijas katrā dzīvā šūnā notiek reakcijas ūdens šķīdumi... Šķīdumos (galvenokārt ūdens) lielākā daļa tehnoloģiskie procesi uzņēmumos ķīmiskā rūpniecība, ražošanā zāles Un pārtikas produkti. Un metalurģijā ūdens ir ārkārtīgi svarīgs, un ne tikai dzesēšanai. Nav nejaušība, ka hidrometalurģija - metālu ieguve no rūdām un koncentrātiem, izmantojot dažādu reaģentu šķīdumus, ir kļuvusi par nozīmīgu nozari.

Ūdens, tev nav ne krāsas, ne garšas, ne smaržas,
tevi nevar aprakstīt, tu priecājies,
nezinot, kas tu esi. Nav iespējams pateikt
kas nepieciešams dzīvei: tu esi pati dzīve.
Jūs piepildāt mūs ar prieku,
ko nevar izskaidrot ar mūsu jūtām.
Ar jums atgriežas mūsu spēks,
no kuriem mēs jau esam atvadījušies.
Ar Tavu žēlastību tie mūsos atkal sākas
mūsu siržu sausie avoti mutuļo.
(A. de Sent-Ekziperī. Cilvēku planēta)

Es uzrakstīju eseju par tēmu “Ūdens ir apbrīnojamākā viela pasaulē”. Es izvēlējos šo tēmu, jo tā ir visvairāk aktuāla tēma, jo ūdens ir vissvarīgākā viela uz Zemes, bez kuras nevar pastāvēt neviens dzīvs organisms un nevar notikt bioloģiskas, ķīmiskas reakcijas vai tehnoloģiski procesi.

Ūdens ir pārsteidzošākā viela uz Zemes

Ūdens ir pazīstama un neparasta viela. Slavenais padomju zinātnieks akadēmiķis I. V. Petrjanovs savu populārzinātnisko grāmatu par ūdeni nosauca par "visneparastāko vielu pasaulē". Bioloģijas zinātņu doktora B. F. Sergejeva “Izklaidējošā fizioloģija” sākas ar nodaļu par ūdeni - “Viela, kas radīja mūsu planētu”.
Zinātniekiem ir pilnīga taisnība: uz Zemes nav vielas, kas mums būtu svarīgāka par parasto ūdeni, un tajā pašā laikā nav citas vielas, kuras īpašībās būtu tik daudz pretrunu un anomāliju, cik tās īpašībām.

Gandrīz 3/4 no mūsu planētas virsmas aizņem okeāni un jūras. Ciets ūdens – sniegs un ledus – klāj 20% zemes. Planētas klimats ir atkarīgs no ūdens. Ģeofiziķi apgalvo, ka Zeme jau sen būtu atdzisusi un pārvērtusies par nedzīvu akmens gabalu, ja nebūtu ūdens. Tam ir ļoti augsta siltuma jauda. Sildot, tas absorbē siltumu; atdziest, viņš to atdod. Zemes ūdens gan absorbē, gan atdod daudz siltuma, tādējādi “izlīdzinot” klimatu. Un tas, kas pasargā Zemi no kosmiskā aukstuma, ir tās ūdens molekulas, kas ir izkaisītas atmosfērā - mākoņos un tvaiku veidā... Bez ūdens neiztikt - tā ir vissvarīgākā viela uz Zemes.
Ūdens molekulas uzbūve

Ūdens uzvedība ir "neloģiska". Izrādās, ka ūdens pāreja no cietas uz šķidrumu un gāzi notiek daudz augstākās temperatūrās, nekā tai vajadzētu būt. Šīm anomālijām ir atrasts izskaidrojums. Ūdens molekula H 2 O ir veidota trīsstūra formā: leņķis starp divām skābekļa-ūdeņraža saitēm ir 104 grādi. Bet tā kā abi ūdeņraža atomi atrodas vienā skābekļa pusē, elektriskie lādiņi ir izkliedēti tajā. Ūdens molekula ir polāra, kas ir iemesls īpašajai mijiedarbībai starp tās dažādajām molekulām. Ūdeņraža atomi H 2 O molekulā ar daļēju pozitīvu lādiņu mijiedarbojas ar blakus esošo molekulu skābekļa atomu elektroniem. Šo ķīmisko saiti sauc par ūdeņraža saiti. Tas apvieno H 2 O molekulas unikālos telpiskas struktūras polimēros; plakne, kurā atrodas ūdeņraža saites, ir perpendikulāra vienas un tās pašas H 2 O molekulas atomu plaknei.Ūdens molekulu mijiedarbība galvenokārt izskaidro tā kušanas un viršanas neparasti augstās temperatūras. Ir jāpiegādā papildu enerģija, lai atslābinātu un pēc tam iznīcinātu ūdeņraža saites. Un šī enerģija ir ļoti nozīmīga. Tāpēc, starp citu, ūdens siltumietilpība ir tik augsta.

Kādas saites ir H2O?

Ūdens molekula satur divas polāras kovalentās saites H-O.

Tie veidojas, pārklājoties diviem skābekļa atoma viena elektrona p mākoņiem un divu ūdeņraža atomu viena elektrona S mākoņiem.

Ūdens molekulā skābekļa atomam ir četri elektronu pāri. Divas no tām ir iesaistītas kovalento saišu veidošanā, t.i. ir saistoši. Divas citas elektronu pāri ir nesaistošas.

Molekulā ir četri polu lādiņi: divi ir pozitīvi un divi ir negatīvi. Pozitīvi lādiņi koncentrēts pie ūdeņraža atomiem, jo ​​skābeklis ir elektronnegatīvāks nekā ūdeņradis. Divi negatīvie stabi nāk no diviem nesaistošiem skābekļa elektronu pāriem.

Šāda molekulas struktūras izpratne ļauj izskaidrot daudzas ūdens īpašības, jo īpaši ledus struktūru. Ledus kristāla režģī katru molekulu ieskauj četras citas. Plakanā attēlā to var attēlot šādi:

Diagramma parāda, ka savienojums starp molekulām tiek veikts caur ūdeņraža atomu:
Vienas ūdens molekulas pozitīvi lādētais ūdeņraža atoms tiek piesaistīts citas ūdens molekulas negatīvi lādētajam skābekļa atomam. Šo saiti sauc par ūdeņraža saiti (to apzīmē ar punktiem). Ūdeņraža saites stiprums ir aptuveni 15-20 reizes vājāks nekā kovalentās saites stiprums. Tāpēc ūdeņraža saite viegli pārtrūkst, kas tiek novērots, piemēram, ūdens iztvaikošanas laikā.

Šķidra ūdens struktūra atgādina ledus struktūru. Šķidrā ūdenī molekulas arī ir savienotas viena ar otru caur ūdeņraža saitēm, taču ūdens struktūra ir mazāk “stingra” nekā ledus. Sakarā ar molekulu termisko kustību ūdenī dažas ūdeņraža saites tiek pārtrauktas, bet citas veidojas.

H 2 O fizikālās īpašības

Ūdens, H 2 O, bez smaržas, garšas, bezkrāsains šķidrums (biezās kārtās zilgans); blīvums 1 g/cm 3 (pie 3,98 grādiem), t pl = 0 grādi, t vāra = 100 grādi.
Ir dažādi ūdens veidi: šķidrs, ciets un gāzveida.
Ūdens ir vienīgā viela dabā, kas sauszemes apstākļos pastāv visās trijās agregācijas stāvokļi:

šķidrums - ūdens
ciets - ledus
gāzveida - tvaiks

Padomju zinātnieks V.I.Vernadskis rakstīja: "Ūdens mūsu planētas vēsturē izceļas. Nav neviena dabiska ķermeņa, kas ar to varētu salīdzināties ar savu ietekmi uz galveno, vērienīgāko ģeoloģisko procesu norisi. Nav zemes vielas - klints. minerāls, dzīvs ķermenis, kas to nesaturētu. Visa zemes matērija ir caurstrāvota un aptverta."

H2O ķīmiskās īpašības

No ķīmiskās īpašībasīpaši svarīgas ir ūdens, tā molekulu spēja sadalīties (sairst) jonos un ūdens spēja izšķīdināt dažādas ķīmiskās dabas vielas. Ūdens kā galvenā un universālā šķīdinātāja lomu galvenokārt nosaka tā molekulu polaritāte (pozitīvo un negatīvo lādiņu centru pārvietošanās) un līdz ar to ārkārtīgi augstā dielektriskā konstante. Pretēji elektriskie lādiņi un jo īpaši joni tiek piesaistīti viens otram ūdenī 80 reizes vājāk, nekā tie tiktu piesaistīti gaisā. Pilnvaras savstarpēja pievilcība starp ūdenī iegremdētā ķermeņa molekulām vai atomiem arī ir vājāka nekā gaisā. Šajā gadījumā molekulas ir vieglāk atdalīt termiskai kustībai. Tāpēc notiek izšķīšana, ieskaitot daudzas grūti šķīstošas ​​vielas: piliens nodilst akmeni...

Ūdens molekulu disociācija (sabrukšana) jonos:
H 2 O → H + + OH vai 2H 2 O → H 3 O (hidroksijons) + OH
normālos apstākļos tas ir ārkārtīgi nenozīmīgs; Vidēji disociējas viena molekula no 500 000 000. Jāpatur prātā, ka pirmais no dotajiem vienādojumiem ir tīri nosacīts: protons H, kuram atņemts elektronu apvalks, nevar pastāvēt ūdens vidē. Tas uzreiz savienojas ar ūdens molekulu veidojot hidroksijonu H 3 O. Tiek uzskatīts, ka ūdens molekulu asociētie elementi faktiski sadalās daudz smagākos jonos, piemēram,
8H 2 O → HgO 4 +H 7 O 4, un reakcija H 2 O → H + +OH - ir tikai ļoti vienkāršota reālā procesa diagramma.

Ūdens reaktivitāte ir salīdzinoši zema. Tiesa, daži aktīvie metāli spēj no tā izspiest ūdeņradi:
2Na+2H2O → 2NaOH+H2,

un brīvā fluora atmosfērā ūdens var sadedzināt:
2F2 +2H2O → 4HF+O2.

Kristāli sastāv no līdzīgiem molekulāro savienojumu molekulārajiem savienojumiem. parasts ledus. Atomu “iesaiņojums” šādā kristālā nav jonu, un ledus slikti vada siltumu. Šķidra ūdens blīvums nullei tuvu temperatūrā ir lielāks nekā ledus blīvums. 0°C temperatūrā 1 g ledus aizņem 1,0905 cm 3, bet 1 g šķidra ūdens – 1,0001 cm 3. Un ledus peld, tāpēc ūdenstilpnes nesasalst cauri, bet ir tikai klātas ar ledu. Tas atklāj vēl vienu ūdens anomāliju: pēc kušanas tas vispirms saraujas, un tikai tad, griežot 4 grādus, tālākā procesa laikā tas sāk paplašināties. Plkst augsts spiediens parasto ledu var pārvērst par tā saukto ledu - 1, ledu - 2, ledu - 3 utt. - šīs vielas smagākas un blīvākas kristāliskās formas. Pagaidām cietākais, blīvākais un ugunsizturīgākais ledus ir 7, kas iegūts pie 3 kiloPa spiediena. Tas kūst 190 grādos.

Ūdens cikls dabā

Cilvēka ķermeni iekļūst miljoniem asinsvadu. Lielās artērijas un vēnas savieno galvenos ķermeņa orgānus savā starpā, mazāki tos savijas no visām pusēm, un smalkākie kapilāri sasniedz gandrīz katru atsevišķu šūnu. Neatkarīgi no tā, vai jūs rokat bedri, sēžat klasē vai svētlaimīgi guļat, caur tām nepārtraukti plūst asinis, savienojot jūs kopā. vienota sistēma cilvēka ķermenis: smadzenes un kuņģis, nieres un aknas, acis un muskuļi. Kam vajadzīgas asinis?

Asinis pārvadā skābekli no plaušām un barības vielas no kuņģa uz katru ķermeņa šūnu. Asinis savāc atkritumvielas no visiem, pat nomaļākajiem ķermeņa stūriem, atbrīvojot to no oglekļa dioksīda un citām nevajadzīgām, tostarp bīstamām, vielām. Asinis pa visu ķermeni nes īpašas vielas – hormonus, kas regulē un koordinē darbu dažādi orgāni. Citiem vārdiem sakot, asinis savieno dažādas ķermeņa daļas vienā sistēmā, saskanīgā un efektīvā organismā.

Mūsu planētai ir arī asinsrites sistēma. Zemes asinis ir ūdens, un asinsvadi- upes, upes, strauti un ezeri. Un tas nav tikai salīdzinājums, mākslinieciska metafora. Ūdenim uz Zemes cilvēka organismā ir tāda pati loma kā asinīm, un, kā nesen atzīmēja zinātnieki, upju tīkla struktūra ir ļoti līdzīga struktūrai. asinsrites sistēma persona. “Dabas kariete” - tā dižais Leonardo da Vinči sauca par ūdeni, tieši viņa pāriet no augsnes uz augiem, no augiem uz atmosfēru, plūstot pa upēm no kontinentiem uz okeāniem un atgriežoties ar gaisa straumēm, savienojot dažādas dabas sastāvdaļas savā starpā, pārveidojot tās vienotā ģeogrāfiskā sistēmā. Ūdens vienkārši nepāriet no vienas dabas sastāvdaļas uz otru. Tāpat kā asinis, tas nes sev līdzi milzīgu daudzumu ķīmisko vielu, eksportējot tās no augsnes uz augiem, no zemes uz ezeriem un okeāniem, no atmosfēras uz zemi. Visi augi var patērēt augsnē esošās barības vielas tikai ar ūdeni, kur tās ir izšķīdušas. Ja ūdens no augsnes neieplūstu augos, visi augi, pat tie, kas aug bagātākajās augsnēs, nomirtu “no bada”, kā tirgotājs, kurš nomira no bada uz zelta lādes. Ūdens apgādā upju, ezeru un jūru iedzīvotājus ar barības vielām. Straumes, kas jautri plūst no laukiem un pļavām pavasara sniega kušanas laikā vai pēc vasaras lietavām, pa ceļam savācot augsnē uzkrāto ķīmiskās vielas un nodod tos ūdenskrātuvju un jūras iemītniekiem, tādējādi savienojot mūsu planētas sauszemes un ūdens apgabalus. Bagātākais “galds” veidojas tajās vietās, kur barības vielas nesošās upes ieplūst ezeros un jūrās. Tāpēc šādas piekrastes zonas - estuāri - izceļas ar zemūdens dzīvības sacelšanos. Un kurš izved atkritumus, kas radušies dažādu ģeogrāfisko sistēmu dzīves darbības rezultātā? Atkal ūdens, un kā paātrinātājs tas darbojas daudz labāk nekā cilvēka asinsrites sistēma, kas tikai daļēji veic šo funkciju. Ūdens attīrošā loma ir īpaši svarīga šobrīd, kad cilvēki saindē vidi ar pilsētu, rūpniecības un lauksaimniecības uzņēmumu atkritumiem. Pieauguša cilvēka ķermenī ir aptuveni 5-6 kg. asinis, Lielākā daļa kas nepārtraukti cirkulē starp dažādās daļās viņa ķermenis. Cik daudz ūdens ir nepieciešams mūsu pasaules dzīvībai?

Visu ūdeni uz zemes, kas neietilpst akmeņos, apvieno jēdziens “hidrosfēra”. Tā svars ir tik liels, ka to parasti mēra nevis kilogramos vai tonnās, bet gan kubikkilometros. Viens kubikkilometrs ir kubs, kura katra mala ir 1 km gara, un to pastāvīgi aizņem ūdens. 1 km 3 ūdens svars ir vienāds ar 1 miljardu tonnu.Visā Zeme satur 1,5 miljardus km 3 ūdens, kas pēc svara ir aptuveni 15000000000000000000 tonnas! Uz katru cilvēku ir 1,4 km 3 ūdens jeb 250 miljoni tonnu. Dzert, es negribu!
Bet diemžēl viss nav tik vienkārši. Fakts ir tāds, ka 94% no šī apjoma veido pasaules okeānu ūdeņi, kas nav piemēroti lielākajai daļai ekonomisko mērķu. Tikai 6% ir sauszemes ūdens, no kuriem tikai 1/3 ir svaigi, t.i. tikai 2% no kopējā hidrosfēras tilpuma. Lielākā daļa šī saldūdens ir koncentrēta ledājos. Ievērojami mazāk to atrodas zem zemes virsmas (seklos pazemes ūdens horizontos, pazemes ezeros, augsnēs, kā arī atmosfēras tvaikos. Upju īpatsvars, no kurām cilvēki galvenokārt ņem ūdeni, ir ļoti mazs - 1,2 tūkst. km 3. Kopējais ūdens tilpums, ko vienlaikus satur dzīvie organismi, ir absolūti niecīgs.Tātad uz mūsu planētas nav tik daudz ūdens, ko varētu patērēt cilvēki un citi dzīvie organismi.Bet kāpēc tas nebeidzas?Galu galā cilvēki un dzīvnieki Viņi pastāvīgi dzer ūdeni, augi to iztvaiko atmosfērā, un upes to nes okeānā.

Kāpēc Zemei nebeidzas ūdens?

Cilvēka asinsrites sistēma ir slēgta ķēde, pa kuru nepārtraukti plūst asinis, nesot skābekli un oglekļa dioksīds, barības vielas un atkritumi. Šī plūsma nekad nebeidzas, jo tas ir aplis vai gredzens, un, kā mēs zinām, "gredzenam nav gala". Mūsu planētas ūdens tīkls ir veidots pēc tāda paša principa. Ūdens uz Zemes atrodas pastāvīgā ciklā, un tā zudums vienā saitē nekavējoties tiek papildināts ar uzņemšanu no citas. Ūdens cikla dzinējspēks ir saules enerģija un gravitācija. Pateicoties ūdens ciklam, visas hidrosfēras daļas ir cieši saistītas un savieno citas dabas sastāvdaļas. Pašā vispārējs skatsŪdens cikls uz mūsu planētas izskatās šādi. Saules gaismas ietekmē ūdens iztvaiko no okeāna un zemes virsmas un nonāk atmosfērā, un iztvaikošanu no zemes virsmas veic gan upes un ūdenskrātuves, gan augsne un augi. Daļa ūdens ar lietu nekavējoties atgriežas atpakaļ okeānā, bet daļu vējš aiznes uz zemi, kur tas nokrīt lietus un sniega veidā. Nokļūstot augsnē, ūdens tajā daļēji uzsūcas, papildinot augsnes mitruma un gruntsūdeņu rezerves; augsnes mitrums daļēji ieplūst pa virsmu upēs un ūdenskrātuvēs; augsnes mitrums daļēji pāriet augos, kas to iztvaiko atmosfērā un daļēji izplūst. upēs, tikai ar mazāku ātrumu. Upes, ko baro virszemes straumes un gruntsūdeņi, nes ūdeni uz okeāniem, papildinot tā zudumus. Ūdens iztvaiko no tās virsmas, nonāk atpakaļ atmosfērā, un cikls noslēdzas. Viena un tā pati ūdens kustība starp visām dabas sastāvdaļām un visām teritorijām zemes virsma notiek pastāvīgi un nepārtraukti daudzus miljonus gadu.

Jāsaka, ka ūdens cikls nav pilnībā noslēgts. Daļa no tā, nokrītot atmosfēras augšējos slāņos, saules gaismas ietekmē sadalās un nonāk kosmosā. Bet šos nelielos zaudējumus pastāvīgi papildina ūdens piegāde no dziļajiem zemes slāņiem vulkānu izvirdumu laikā. Sakarā ar to hidrosfēras tilpums pakāpeniski palielinās. Pēc dažiem aprēķiniem, pirms 4 miljardiem gadu tā apjoms bija 20 miljoni km 3, t.i. bija septiņus tūkstošus reižu mazāks par mūsdienu. Nākotnē ūdens daudzums uz Zemes acīmredzot arī palielināsies, ņemot vērā, ka ūdens tilpums Zemes apvalkā tiek lēsts 20 miljardu km 3 apmērā – tas ir 15 reizes vairāk nekā pašreizējais hidrosfēras tilpums. Salīdzinot ūdens tilpumu atsevišķās hidrosfēras daļās ar ūdens ieplūšanu tajās un blakus esošajās cikla daļās, ir iespējams noteikt ūdens apmaiņas aktivitāti, t.i. laiks, kurā var pilnībā atjaunoties ūdens tilpums Pasaules okeānā, atmosfērā vai augsnē. Ūdeņi polārajos ledājos atjaunojas vislēnāk (reizi 8 tūkstošos gadu). Un visātrāk atjaunojas upes ūdens, kas visās Zemes upēs pilnībā mainās 11 dienās.

Planētas ūdens bads

“Zeme ir pārsteidzoša ziluma planēta”! — ar entuziasmu ziņoja amerikāņu astronauti, kas atgriežas no tālā Kosmosa pēc nolaišanās uz Mēness. Un vai mūsu planēta varētu izskatīties savādāk, ja vairāk nekā 2/3 tās virsmas aizņem jūras un okeāni, ledāji un ezeri, upes, dīķi un ūdenskrātuves. Bet ko tad nozīmē parādība, kuras nosaukums ir virsrakstos? Kāds var būt “bads”, ja uz Zemes ir tik daudz ūdenstilpņu? Jā, uz Zemes ir vairāk nekā pietiekami daudz ūdens. Bet mēs nedrīkstam aizmirst, ka dzīvība uz planētas Zeme, pēc zinātnieku domām, vispirms parādījās ūdenī un tikai pēc tam nonāca uz sauszemes. Organismi evolūcijas laikā ir saglabājuši atkarību no ūdens daudzus miljonus gadu. Ūdens ir galvenais “celtniecības materiāls”, kas veido viņu ķermeni. To var viegli pārbaudīt, analizējot skaitļus šādās tabulās:

Šīs tabulas pēdējais cipars norāda, ka cilvēks sver 70 kg. satur 50 kg. ūdens! Bet cilvēka embrijā to ir vēl vairāk: trīs dienu embrijā - 97%, trīs mēnešu embrijā - 91%, astoņu mēnešu embrijā - 81%.

“Ūdens bada” problēma ir nepieciešamība nesaturēt noteiktu ūdens daudzumu organismā, jo dažādu laiku notiek pastāvīgs mitruma zudums. fizioloģiskie procesi. Normālai eksistencei mērenā klimatā cilvēkam dienā no dzeršanas un pārtikas jāsaņem apmēram 3,5 litri ūdens, tuksnesī šī norma palielinās līdz vismaz 7,5 litriem. Cilvēks bez ēdiena var pastāvēt apmēram četrdesmit dienas, bet bez ūdens daudz mazāk - 8 dienas. Saskaņā ar īpašiem medicīniskiem eksperimentiem, zaudējot mitrumu 6-8% no ķermeņa svara, cilvēks iekrīt ģīboņa stāvoklis, ar zaudējumiem 10%, sākas halucinācijas, ar 12%, cilvēks vairs nevar atgūties bez īpašas medicīniskā aprūpe, un, zaudējot 20%, iestājas neizbēgama nāve. Daudzi dzīvnieki labi pielāgojas mitruma trūkumam. Slavenākie un spilgts piemērs tas ir “tuksneša kuģis”, kamielis. Tas var dzīvot ļoti ilgu laiku karstā tuksnesī, nelietojot dzeramo ūdeni un zaudējot līdz pat 30% no sākotnējā svara, nemazinot tā veiktspēju. Tātad vienā no īpašajiem testiem kamielis 8 dienas strādāja zem karstās vasaras saules, zaudējot 100 kg. no 450 kg. tā sākuma svars. Un, kad viņi viņu pieveda pie ūdens, viņš izdzēra 103 litrus un atguva svaru. Noskaidrots, ka kamielis, pārvēršot kuprā uzkrātos taukus, var iegūt līdz 40 litriem mitruma. Viņi to vispār neizmanto dzeramais ūdens tādi tuksneša dzīvnieki kā jerboas un ķenguru žurkas - viņiem ir pietiekami daudz mitruma, ko viņi saņem ar pārtiku, un ūdens, kas veidojas viņu organismos, oksidējoties pašu taukiem, tāpat kā kamieļiem. Vairāk vairāk ūdens ko patērē augi to augšanai un attīstībai. Kāpostgalva dienā “izdzer” vairāk nekā vienu litru ūdens, vidēji viens koks izdzer vairāk nekā 200 litrus ūdens. Protams, tas ir diezgan aptuvens skaitlis - dažādas šķirnes Koki dažādos dabas apstākļos patērē ļoti, ļoti atšķirīgu mitruma daudzumu. Tādējādi tuksnesī augošais saksulis izšķiež minimālu mitruma daudzumu, un eikalipts, ko dažviet dēvē par “sūkņu koku”, izlaiž cauri sev milzīgu daudzumu ūdens, un šī iemesla dēļ tā stādījumi tiek izmantoti purvu nosusināšanai. Tā Kolhīdas zemienes purvainās malārijas zemes tika pārvērstas par pārtikušu teritoriju.

Jau šobrīd aptuveni 10% mūsu planētas iedzīvotāju trūkst tīra ūdens. Un, ja ņem vērā, ka 800 miljoniem mājsaimniecību laukos, kur dzīvo aptuveni 25% no visas cilvēces, nav tekoša ūdens, tad “ūdens bada” problēma kļūst patiesi globāla. Tas ir īpaši aktuāls jaunattīstības valstīs, kur aptuveni 90% iedzīvotāju izmanto sliktu ūdeni. Trūkums tīrs ūdens kļūst par vienu no svarīgākajiem faktoriem ierobežojot cilvēces progresīvo attīstību.

Pirkuma jautājumi par ūdens saglabāšanu

Ūdens tiek izmantots visās jomās saimnieciskā darbība persona. Ir gandrīz neiespējami kādu nosaukt ražošanas process, kas neizmantotu ūdeni. Pateicoties straujajai rūpniecības attīstībai un pilsētu iedzīvotāju skaita pieaugumam, pieaug ūdens patēriņš. Īpaši svarīgi ir jautājumi par ūdens resursu un avotu aizsardzību pret izsīkšanu, kā arī pret notekūdeņu piesārņojumu. Ikviens zina, kādu kaitējumu tie rada notekūdeņi rezervuāru iedzīvotāji. Vēl briesmīgāk cilvēkiem un visam dzīvajam uz Zemes ir toksisku ķīmisko vielu parādīšanās upju ūdeņos, kas izskaloti no laukiem. Tātad pietiek ar 2,1 daļas pesticīdu (endrīna) klātbūtni ūdenī uz miljardu ūdens daļu, lai nogalinātu visas tajā esošās zivis. Upēs novadītie neattīrītie notekūdeņi rada milzīgus draudus cilvēcei. apmetnes. Šo problēmu risina, ieviešot tehnoloģiskos procesus, kuros notekūdeņi netiek novadīti rezervuāros, bet pēc attīrīšanas tiek atgriezti tehnoloģiskajā procesā.

Šobrīd liela uzmanība tiek pievērsta vides un jo īpaši dabas rezervuāru aizsardzībai. Ņemot vērā šīs problēmas nozīmīgumu, mūsu valstī nav pieņemts likums par aizsardzības un racionāla izmantošana dabas resursi. Konstitūcija nosaka: "Krievijas pilsoņiem ir pienākums rūpēties par dabu un aizsargāt tās bagātību."

Ūdens veidi

Broma ūdens - piesātināts Br 2 šķīdums ūdenī (3,5 % no masas Br 2). Broma ūdens ir oksidētājs, bromētājs analītiskajā ķīmijā.

Amonjaka ūdens - veidojas, jēlkoksēšanas krāsns gāzei nonākot saskarē ar ūdeni, kas gāzes atdzišanas rezultātā koncentrējas vai tiek speciāli ievadīts tajā, lai izskalotu NH3. Abos gadījumos tiek iegūts tā sauktais vājais jeb skrubējošais amonjaka ūdens. Šo amonjaka ūdeni destilējot ar tvaiku un pēc tam atteci un kondensāciju, tiek iegūts koncentrēts amonjaka ūdens (18 - 20% NH 3 pēc svara), ko izmanto sodas ražošanā, kā šķidro mēslojumu utt.

# 7732 · 15.11.2018 plkst. 17:18 pēc Maskavas laika · IP adrese ierakstīta · ·
paldies, tas noderēs ziņojumam)

Mēs jau kopš skolas gadiem zinām, ka dzīvība uz mūsu planētas nav iespējama bez ūdens. Bez tā neviens nevar dzīvot pat nedēļu. Taču bija laiks, kad cilvēki ne tikai nezināja, kas ir ūdens, bet arī nesaprata, cik daudz šīs vielas ir uz Zemes.

Ūdens ir šķidrums, kam nav garšas, krāsas vai smaržas. Šī viela ir viena no visizplatītākajām uz Zemes. Apmēram ¾ planētas virsmas aizņem upes, jūras, okeāni un citas ūdenstilpes. Ūdens var būt cietā (ledus) un gāzveida stāvoklī.

Pieauguša cilvēka ķermenis no tā sastāv aptuveni 70%. Tas ir šķīdinātājs minerālvielām un barības vielas mūsu organismā, veicina normalizēšanos normāla temperatūraķermeni un izvada atkritumus kopā ar toksīniem. Arī ūdens mūsu uzturā vienkārši nav aizvietojams. Ārsti saka, ka katru dienu cilvēkam jāizdzer no 1,5 līdz 2,5 litriem tīra ūdens.

Pēc zinātnieku aplēsēm, uz Zemes ir aptuveni 1500 miljoni kubikkilometru ūdens, un tikai 10% no tā ir svaigs un piemērots dzeršanai. Tas viss ir sadalīts virszemes un pazemes ūdeņos.

Cilvēki savām vajadzībām izmanto ūdeni, kas atrodas seklā dziļumā. Antarktīdas ledāji nodrošina milzīgu saldūdens krājumu. Būtisku lomu spēlē atmosfēras nokrišņi. Cilvēki ir arī iemācījušies iegūt svaigu ūdeni no Pasaules okeāna, izmantojot ķīmiskas un fizikālas metodes.

Apmēram 6000 kubikkilometru ūdens atrodas dažādos dzīvos organismos. Mūsu ķermenis arī regulāri apmainās vidi. Tas notiek elpošanas laikā, ar urīnu un sviedriem. Ja no organisma izdalās vairāk šķidruma, nekā tiek uzņemts, attīstās dehidratācija, kas var būt letāla. Tās simptomi ir reibonis, elpas trūkums un ātra sirdsdarbība.

Katra mūsu ķermeņa šūna satur ūdeni. Visām bioķīmiskajām reakcijām, kas tajā notiek, ir nepieciešama tā klātbūtne. Ja organismā nav pietiekami daudz ūdens, šūnās notiek vielmaiņas produktu uzkrāšanās, kas izraisa attīstību. nopietnas slimības. Lai to novērstu, cilvēkam jāievēro dzeršanas režīms. Ūdens ir iesaistīts:

• skābekļa un barības vielu transportēšana uz audiem un šūnām;
• asinsspiediena regulēšana;
• hematopoēzes procesa nodrošināšana;
• atkritumu un toksīnu izvadīšana;
• savienojumu eļļošana;
• siltuma pārneses normalizēšana.

Zinātnieki nekad nepārtrauc ūdens izpēti, regulāri atklājot jaunas īpašības:

1. Vidējais ūdens daudzums, ko satur visi dzīvie organismi, ir vismaz 50%.
2. Zemes apvalks satur desmitiem reižu vairāk šī šķidruma nekā Pasaules okeānā.
3. Ja uz Zemes nebūtu ieplaku un izciļņu, ūdens līmenis paceltos 3 km virs sauszemes.
4. Pasaules okeāni aizņem aptuveni 71% no mūsu planētas virsmas un satur 97% no visām pasaules ūdens rezervēm.
5. Ja ledāji uz planētas izkustu, tad 1/8 no zemes tiktu appludināti.
6. Ir zināmi gadījumi, kad saldūdens sasala temperatūrā virs 0 grādiem.
7. Jūras ūdens sastāv no 35% sāls, tāpēc tas sasalst temperatūrā zem -2 grādiem.
8. Ūdens virsma var atstarot aptuveni 5% saules staru, savukārt vairāk nekā 85% atstarojas no ledus virsmas.
9. Ūdens ir viena no retajām vielām, kas sasalstot izplešas.
10. Kombinācijā ar fluoru ūdens un tā tvaiki spēj degt. Pie ievērojamas fluora koncentrācijas šāds maisījums kļūst sprādzienbīstams.

Strukturālā formula

Patiesa, empīriska vai bruto formula: H2O

Ūdens ķīmiskais sastāvs

Molekulmasa: 18,015

Ūdens (ūdeņraža oksīds) - binārs neorganisks savienojums Ar ķīmiskā formula H2O. Ūdens molekula sastāv no diviem ūdeņraža atomiem un viena skābekļa atoma, kurus savieno kovalentā saite. Normālos apstākļos tā ir dzidrs šķidrums, nav krāsas (nelielos apjomos), smaržas vai garšas. Cietā stāvoklī to sauc par ledu (ledus kristāli var veidot sniegu vai sarmu), bet gāzveida stāvoklī to sauc par ūdens tvaiku. Ūdens var pastāvēt arī šķidro kristālu veidā (uz hidrofilām virsmām). Tas veido aptuveni 0,05% no Zemes masas.

Tas ir labs ļoti polārs šķīdinātājs. Dabiskos apstākļos tas vienmēr satur izšķīdušās vielas (sāļus, gāzes).

Ūdens normālos apstākļos ir iekšā šķidrs stāvoklis, savukārt citu elementu līdzīgi ūdeņraža savienojumi ir gāzes (H 2 S, CH 4, HF). Ūdeņraža atomi ir pievienoti skābekļa atomam, veidojot 104,45° (104°27′) leņķi. Sakarā ar lielo elektronegativitātes atšķirību starp ūdeņraža un skābekļa atomiem, elektronu mākoņi ir stipri novirzīti uz skābekli. Šī iemesla dēļ ūdens molekulai ir liels dipola moments (p = 1,84 D, otrs pēc ciānūdeņražskābes). Katra ūdens molekula veido līdz pat četrām ūdeņraža saitēm – divas no tām veido skābekļa atoms, bet divas – ūdeņraža atomi. Nosaka ūdeņraža saišu skaits un to sazarotā struktūra paaugstināta temperatūra verdošs ūdens un tā īpatnējais iztvaikošanas siltums. Ja nebūtu ūdeņraža saišu, ūdens, pamatojoties uz skābekļa vietu periodiskajā tabulā un skābeklim līdzīgu elementu (sēra, selēna, telūra) hidrīdu viršanas temperatūru, vārītos –80 °C un sasaltu –100. °C.

Pārejot uz cietu stāvokli, ūdens molekulas tiek sakārtotas, savukārt starp molekulām palielinās tukšumu tilpumi un samazinās kopējais ūdens blīvums, kas izskaidro ūdens zemāku blīvumu (lielāku tilpumu) ledus fāzē. Gluži pretēji, iztvaikošanas laikā tiek pārtrauktas visas ūdeņraža saites. Saišu pārraušana prasa daudz enerģijas, tāpēc ūdenim ir visaugstākā īpatnējā siltumietilpība starp citiem šķidrumiem un cietvielas. Lai uzsildītu vienu litru ūdens par vienu grādu, nepieciešams 4,1868 kJ enerģijas. Pateicoties šai īpašībai, ūdens bieži tiek izmantots kā dzesēšanas šķidrums. Papildus augstajai īpatnējai siltumietilpībai ūdenim ir arī lielas vērtībasīpatnējais saplūšanas siltums (333,55 kJ/kg pie 0 °C) un iztvaikošanas siltums (2250 kJ/kg).

Ūdens ir galvenā visas dzīvības sastāvdaļa uz Zemes. Tas ir gan organismu dzīvotne, gan galvenais to struktūras elements, un līdz ar to arī dzīvības avots. To izmanto visās rūpniecības jomās. Tāpēc ir ļoti grūti iedomāties dzīvi bez ūdens.

Kas ir iekļauts ūdenī

Ikviens labi zina, ka ūdens sastāv no ūdeņraža un skābekļa. Tā ir patiesība. Bet papildus šiem diviem elementiem ūdenī ir arī milzīgs ķīmisko komponentu saraksts.

No kā sastāv ūdens?

Tam ir tendence pārveidoties, izejot cauri hidroloģiskajam ciklam: iztvaikošana, kondensācija un nokrišņi. Šo parādību gaitā ūdens nonāk saskarē ar daudziem organiskiem savienojumiem, metāliem, gāzēm, kā rezultātā šķidrums tiek papildināts ar dažādiem elementiem.

Elementi, kas veido ūdeni, ir sadalīti 6 kategorijās:

1. Joni. Tajos ietilpst: katjoni Na, K, Mg, Ca, anjoni: Cl, HCO 3 un SO 4. Šīs sastāvdaļas ir atrodamas ūdenī lielākajos daudzumos, salīdzinot ar citiem. Tie nonāk šķidrumā no augsnes slāņiem, dabīgiem minerāliem, akmeņiem, kā arī kā rūpniecības produktu sadalīšanās elementi.
2. Izšķīdušās gāzes: skābeklis, slāpeklis, sērūdeņradis, oglekļa dioksīds un citas. Katras gāzes daudzums ūdenī ir tieši atkarīgs no tā temperatūras.
3. Biogēnie elementi. Galvenie no tiem ir fosfors un slāpeklis, kas šķidrumā nonāk no nogulumiem, notekūdeņiem un lauksaimniecības ūdeņiem.
4. Mikroelementi. Ir apmēram 30 sugas. To rādītāji ūdens sastāvā ir ļoti mazi un svārstās no 0,1 līdz mikrogramiem uz 1 litru. Tajos ietilpst: broms, selēns, varš, cinks utt.
5. Ūdenī izšķīdinātas organiskās vielas un slāpekli saturošas vielas. Tie ir spirti, ogļhidrāti, aldehīdi, fenoli, peptīdi utt.
6. Toksīni. Tas būtībā ir smagie metāli un naftas produkti.

Ūdens molekula

Tātad, no kādām molekulām sastāv ūdens?

Ūdens formula ir triviāla - H 2 O. Un tas parāda, ka ūdens molekula sastāv no ūdeņraža un skābekļa atomiem. Starp tiem ir izveidots stabils savienojums.

Kā ūdens molekula izskatās kosmosā? Lai noteiktu molekulas formu, atomu centrus savieno ar taisnām līnijām, kā rezultātā veidojas trīsdimensiju figūra – tetraedrs. Tāda ir ūdens struktūra.

Ūdens molekulas forma var mainīties atkarībā no tās agregācijas stāvokļa. Leņķis starp skābekļa un ūdeņraža atomiem ir 104,27 o gāzveida stāvoklī, 109,5 o cietā stāvoklī un 105,03 o šķidrā stāvoklī.

Molekulas, kas veido ūdeni, telpā aizņem noteiktu tilpumu, savukārt to apvalkus klāj elektronu mākonis plīvura formā. Ūdens molekulas izskats, skatoties plaknē, tiek salīdzināts ar X formas hromosomu, kas kalpo ģenētiskās informācijas pārraidei un tādējādi rada jaunu dzīvi. No šīs formas tiek iegūta līdzība starp hromosomu un ūdeni kā dzīvības avotiem.

Kosmosā molekula izskatās kā trīsdimensiju trīsstūris, tetraedrs. Šī forma ir ļoti stabila un mainās tikai ārējo fizikālo faktoru ietekmē uz ūdeni.

No kā sastāv ūdens? No tiem atomiem, kas ir pakļauti van der Vāla spēku ietekmei, veidojas ūdeņraža saites. Šajā sakarā starp blakus esošo molekulu skābekli un ūdeņradi veidojas nejauši partneri un kopas. Pirmie ir nesakārtotas struktūras, otrie ir sakārtoti partneri.

Parastā ūdens stāvoklī asociēto skaits ir 60%, kopas - 40%.

Starp blakus esošajām ūdens molekulām iespējama ūdeņraža tiltu veidošanās, kas veicina dažādu struktūru - kopu veidošanos.

Kopas spēj mijiedarboties savā starpā, izmantojot ūdeņraža saites, un tas noved pie jaunas kārtas struktūru - heksaedru - parādīšanās.

Ūdens molekulas elektroniskā struktūra

Atomi ir tas, no kā sastāv ūdens, un katram atomam ir atšķirīga elektroniskā struktūra. Tātad elektronisko līmeņu grafiskā formula izskatās šādi: 8 O 1s 2 2s 2 2p 4, 1 H 1s 1.

Kad notiek ūdens molekulas veidošanās process, notiek elektronu mākoņu pārklāšanās: divi nepāra skābekļa elektroni pārklājas ar 1 nepāra ūdeņraža elektronu. Pārklāšanās rezultātā starp atomiem veidojas 104 grādu leņķis.

Ūdens fiziskais stāvoklis

Kā jau minēts, ūdens molekulas ir dipoli, un šis fakts ietekmē neparastu Viena no šīm īpašībām ir tāda, ka ūdens dabā var atrasties trīs agregācijas stāvokļos: šķidrā, cietā un tvaiku veidā.

Pāreja no viena stāvokļa uz otru notiek šādu procesu dēļ:

1. Vārīšana - no šķidruma līdz tvaikiem.
2. Kondensācija ir to tvaiku pāreja šķidrumā (nokrišņi).
3. Kristalizācija ir tad, kad šķidrums pārvēršas ledū.
4. Kušana ir ledus kušanas un šķidruma ražošanas process.
5. Sublimācija ir ledus pārvēršana tvaika stāvoklī.
6. Desublimācija - pretreakcija sublimācija, tas ir, tvaika pāreja uz ledu.

Tā molekulārā režģa struktūra ir atkarīga arī no ūdens stāvokļa.

Secinājums

Tādējādi mēs varam teikt, ka ūdenim ir vienkārša struktūra, kas var mainīties atkarībā no tā stāvokļa. Un mums kļuva skaidrs, no kādām molekulām sastāv ūdens.

deitērija oksīds Tradicionālie nosaukumi smagais ūdens Chem. formula D2O Fizikālās īpašības Valsts šķidrums Molārā masa 20,04 g/mol Blīvums 1,1042 g/cm³ Dinamiskā viskozitāte 0,00125 Pa s Termiskās īpašības T. pludiņš. 3,81 °C T. kip. 101,43 °C Kr. spiedienu 21,86 MPa Mol. siltuma jauda 84,3 J/(mol K) Ud. siltuma jauda 4,105 J/(kg K) Veidošanās entalpija −294,6 kJ/mol Kušanas entalpija 5,301 kJ/mol Vārīšanās entalpija 45,4 kJ/mol Tvaika spiediens 10 pie 13,1 °C
100 mmHg Art. 54 °C temperatūrā Ķīmiskās īpašības Šķīdība ūdenī neierobežots Šķīdība ēterī nedaudz šķīstošs Šķīdība etanolā neierobežots Optiskās īpašības Refrakcijas indekss 1,32844 (pie 20 °C) Klasifikācija Reg. CAS numurs 7789-20-0 PubChem Reg. EINECS numurs 232-148-9 SMAIDA InChI RTECS ZC0230000 CheBI ChemSpider Drošība NFPA 704 Dati ir balstīti uz standarta apstākļiem (25 °C, 100 kPa), ja vien nav norādīts citādi.

Atklājumu vēsture

Smagās ūdeņraža ūdens molekulas dabiskajā ūdenī pirmo reizi atklāja Harolds Urijs 1932. gadā, par ko zinātnieks tika apbalvots. Nobela prēmijaķīmijā 1934. gadā. Un jau 1933. gadā Gilberts Lūiss izolēja tīru smago ūdeņraža ūdeni. Ar elektrolīzi parasts ūdens, kas kopā ar parastajām ūdens molekulām satur nelielu daudzumu smagā (D 2 O) un pussmagā (HDO) ūdens molekulu, ko veido smagais ūdeņraža izotops, pārējais pakāpeniski tiek bagātināts ar šo savienojumu molekulām. No šāda atlikuma pēc daudzkārtējas elektrolīzes atkārtošanas Lūiss 1933. gadā pirmais izdalīja nelielu ūdens daudzumu, kas gandrīz 100% sastāvēja no skābekļa savienojuma ar deitēriju molekulām un sauca par smago. Šī smagā ūdens iegūšanas metode joprojām ir galvenā mūsdienās, lai gan to galvenokārt izmanto bagātināšanas pēdējā posmā no 5-10% līdz >99% (skatīt zemāk).

Pēc kodola skaldīšanas atklāšanas 1938. gada beigās un apzināšanās par iespēju izmantot neitronu izraisītas kodoldalīšanās ķēdes reakcijas, radās nepieciešamība pēc neitronu moderatora – vielas, kas spēj efektīvi palēnināt neitronus, nezaudējot tos uztveršanas reakcijās. Neitronus visefektīvāk regulē vieglie kodoli, un visefektīvākais moderators būtu parastie ūdeņraža (protium) kodoli, taču tiem ir augsts neitronu uztveršanas šķērsgriezums. Turpretim smagais ūdeņradis uztver ļoti maz neitronu (protija termiskā neitronu uztveršanas šķērsgriezums ir vairāk nekā 100 tūkstošus reižu lielāks nekā deitērija). Tehniski visērtākais deitērija savienojums ir smagais ūdens, un tas var kalpot arī kā dzesēšanas šķidrums, noņemot radīto siltumu no vietas, kur tas rodas. ķēdes reakcija nodaļa. Kopš kodolenerģijas pirmajiem laikiem smagais ūdens ir kļuvis par svarīgu sastāvdaļu dažos reaktoros gan elektroenerģijas ražošanā, gan reaktoros, kas paredzēti plutonija izotopu ražošanai kodolieročiem. Šo tā saukto smagā ūdens reaktoru priekšrocība ir tā, ka tie var darboties ar dabīgo (nebagātinātu) urānu, neizmantojot grafīta moderatorus, kas ekspluatācijas pārtraukšanas laikā var radīt putekļu sprādzienbīstamību un satur inducētu radioaktivitāti (oglekli-14 un vairākus citus radionuklīdus). ). Tomēr lielākajā daļā mūsdienu reaktoru kā moderators tiek izmantots bagātināts urāns ar parasto "vieglu ūdeni", neskatoties uz daļēju moderēto neitronu zudumu.

Smagā ūdens ražošana PSRS

Smagā un parastā ūdens īpašību salīdzinājums

Parametrs	D2O	HDO	H2O
Kušanas temperatūra, °C	3,82	2,04	0,00
Vārīšanās temperatūra, °C	101,4	100,7	100,0
Blīvums pie 20 °C, g/cm³	1,1056	1,054	0,9982
Maksimālā blīvuma temperatūra, °C	11,6		4,0
Viskozitāte pie 20 °C, centipoise	1,2467	1,1248	1,0016
Virsmas spraigums pie 25 °C, dyn cm	71,87	71,93	71,98
Molārais tilpuma samazinājums kušanas laikā, cm³/mol	1,567		1,634
Molārais saplūšanas siltums, kcal/mol	1,515		1,436
Molārais iztvaikošanas siltums, kcal/mol	10,864	10,757	10,515
25 °C temperatūrā	7,41	7,266	7,00

Atrodoties dabā

Dabiskajos ūdeņos uz katriem 6400–7600 protija atomiem ir viens deitērija atoms. Gandrīz viss tas ir ietverts DHO molekulās, viena šāda molekula veido 3200–3800 vieglā ūdens molekulas. Tikai ļoti neliela deitērija atomu daļa veido smagā ūdens molekulas D 2 O, jo varbūtība, ka dabā divi deitērija atomi satiksies vienā molekulā, ir maza (apmēram 0,5⋅10 -7). Mākslīgi palielinot deitērija koncentrāciju ūdenī, šī varbūtība palielinās.

Bioloģiskā loma un fizioloģiskā ietekme

Smagais ūdens ir tikai nedaudz toksisks, ķīmiskās reakcijas tā vidē ir nedaudz lēnākas nekā parastā ūdenī, un ūdeņraža saites, kas ietver deitēriju, ir nedaudz spēcīgākas nekā parasti. Eksperimenti ar zīdītājiem (pelēm, žurkām, suņiem) ir parādījuši, ka 25% ūdeņraža aizstāšana audos ar deitēriju noved pie sterilitātes, dažreiz neatgriezeniskas. Augstāka koncentrācija izraisa ātru dzīvnieka nāvi; Tādējādi zīdītāji, kas nedēļu dzēra smagu ūdeni, nomira, kad puse ūdens viņu ķermenī bija deuterēta; zivis un bezmugurkaulnieki iet bojā tikai tad, ja ūdens organismā ir deuterēts par 90%. Vienšūņi spēj pielāgoties 70% smagā ūdens šķīdumam, un aļģes un baktērijas spēj dzīvot pat tīrā smagajā ūdenī. Cilvēks var izdzert vairākas glāzes smaga ūdens bez redzama kaitējuma veselībai, viss deitērijs no organisma tiks izvadīts dažu dienu laikā. Tādējādi vienā no eksperimentiem, lai izpētītu saikni starp vestibulārā aparāta un patvaļīgas kustības acis (nistagms), brīvprātīgajiem tika lūgts izdzert no 100 līdz 200 gramiem smaga ūdens; blīvāka smagā ūdens absorbcijas rezultātā ar kupolu (želatīna struktūra pusloku kanālos), tiek traucēta tā neitrālā peldspēja kanālu endolimfā un rodas nelieli telpiskās orientācijas traucējumi, īpaši nistagms. Šis efekts ir līdzīgs tam, kas rodas, dzerot alkoholu (tomēr pēdējā gadījumā kaula blīvums samazinās, jo etilspirta blīvums ir mazāks par ūdens blīvumu).

Tādējādi smagais ūdens ir daudz mazāk toksisks nekā, piemēram, galda sāls. Hipertensijas ārstēšanai cilvēkiem ir izmantots smagais ūdens dienas devās no 10 līdz 675 g D 2 O dienā.

IN cilvēka ķermenis satur tikpat daudz deitērija kā dabisks piemaisījums kā 5 gramos smagā ūdens; Šis deitērijs galvenokārt atrodams HDO pussmagās ūdens molekulās, kā arī visos citos bioloģiskajos savienojumos, kas satur ūdeņradi. [ ]

Daža informācija

Lūdzu, noformējiet informāciju enciklopēdiskā formā un izplatiet to attiecīgajās raksta sadaļās. Saskaņā ar Wikipedia šķīrējtiesas komitejas lēmumu sarakstus vēlams veidot uz sekundāriem kopsavilkumiem, kas satur kritērijus elementu iekļaušanai sarakstā.

Atkārtotas ūdens elektrolīzes laikā elektrolīta atlikumos uzkrājas smagais ūdens. Ieslēgts ārā Smagais ūdens ātri uzsūc tvaikus no parasta ūdens, tāpēc var teikt, ka tas ir higroskopisks. Smagā ūdens ražošana ir ļoti energoietilpīga, tāpēc tā izmaksas ir diezgan augstas. 1935. gadā, tūlīt pēc smagā ūdens atklāšanas, tā cena bija aptuveni 19 USD par gramu. Šobrīd smagais ūdens ar deitērija saturu 99 at.%, ko pārdod ķīmisko reaģentu piegādātāji, pērkot 1 kg, maksā aptuveni 1 eiro par gramu, bet šī cena attiecas uz produktu ar kontrolētu un garantētu ķīmiskā reaģenta kvalitāti; ar zemākām kvalitātes prasībām cena var būt par lielumu zemāka.

Pieteikums

Smagā ūdeņraža ūdens svarīgākā īpašība ir tā, ka tas praktiski neuzsūc neitronus, tāpēc to izmanto kodolreaktoros neitronu mērīšanai un kā dzesēšanas šķidrumu. To izmanto arī kā izotopu indikatoru ķīmijā, bioloģijā un hidroloģijā, agroķīmijā uc (tostarp eksperimentos ar dzīviem organismiem un diagnostikas pētījumi persona). Daļiņu fizikā neitrīno noteikšanai izmanto smago ūdeni; Tādējādi lielākais saules neitrīno detektors SNO (Kanāda) satur 1000 tonnas smagā ūdens.

Deitērijs ir kodoldegviela nākotnes enerģētikas nozarei, kuras pamatā ir kontrolēta kodoltermiskā kodolsintēze. Paredzams, ka reakciju veiks pirmie šāda veida enerģijas reaktori D + T → 4 He + n + 17,6 MeV .

Dažās valstīs (piemēram, Austrālijā) uz smagā ūdens komerciālo apriti attiecas valdības ierobežojumi, kas ir saistīts ar teorētisku iespēju to izmantot, lai izveidotu “neatļautus” dabiskā urāna reaktorus, kas piemēroti ieroču kvalitātes plutonija ražošanai.

Cita veida smagais ūdens

Pussmags ūdens

Izšķir arī pussmagu ūdeni (pazīstams arī kā deitērija ūdens, monodeitērija ūdens, deitērija hidroksīds), kurā tikai viens ūdeņraža atoms ir aizstāts ar deitēriju. Šāda ūdens formula ir rakstīta šādi: DHO vai ²HHO. Jāņem vērā, ka ūdens, kuram ir DHO formālais sastāvs izotopu apmaiņas reakciju dēļ, faktiski sastāvēs no DHO, D 2 O un H 2 O molekulu maisījuma (proporcijā aptuveni 2:1:1) . Šis punkts attiecas arī uz THO un TDO.

Super smags ūdens

Supersmags ūdens satur tritiju, kura pussabrukšanas periods pārsniedz 12 gadus. Pēc tā īpašībām supersmags ūdens ( T2O) atšķiras no parastā vēl manāmāk: vārās 104 °C, sasalst +9 °C un tā blīvums ir 1,21 g/cm³. Ir zināmi visi deviņi supersmagā ūdens varianti (tas ir, iegūti vairāk vai mazāk tīru makroskopisku paraugu veidā): THO, TDO un T 2 O ar katru no trim stabilajiem skābekļa izotopiem (16 O, 17 O un 18 O). ). Dažreiz supersmago ūdeni vienkārši sauc par smago ūdeni, ja tas neizraisa apjukumu. Supersmagajam ūdenim ir augsta radiotoksicitāte.

Smagās ūdens skābekļa izotopu modifikācijas

Jēdziens smagais ūdens izmanto arī attiecībā uz smagā skābekļa ūdeni, kurā parastais vieglais skābeklis 16 O ir aizstāts ar kādu no smagajiem stabilajiem izotopiem 17 O vai 18 O. Smagie skābekļa izotopi pastāv dabīgā maisījumā, tāpēc dabiskais ūdens vienmēr satur abu piejaukumu. smagas skābekļa modifikācijas. Viņu fizikālās īpašības arī nedaudz atšķiras no parastā ūdens īpašībām; Tādējādi 1 H 2 18 O sasalšanas temperatūra ir +0,28 °C.

Diagnostikā tiek izmantots smagais skābekļa ūdens, jo īpaši 1 H 2 18 O onkoloģiskās slimības(no tā fluora-18 izotops tiek iegūts ciklotronā, ko izmanto vēža diagnozes zāļu sintēzei, jo īpaši 18-FDG).

Kopējais ūdens izotopu modifikāciju skaits

Ja saskaita visu iespējamo neradioaktīvs savienojumi ar vispārējo formulu H 2 O, tad Kopā Ir tikai deviņas iespējamās ūdens izotopu modifikācijas (jo ir divi stabili ūdeņraža un trīs skābekļa izotopi):

• H 2 16 O - viegls ūdens vai vienkārši ūdens
• H217O
• H 2 18 O - smagais skābekļa ūdens
• HD 16 O - pussmags ūdens
• HD 17 O
• HD 18 O
• D 2 16 O - smagais ūdens
• D 2 17 O
• D 2 18 O

Ņemot vērā tritiju, to skaits palielinās līdz 18:

• T 2 16 O - supersmags ūdens
• T 2 17 O
• T 2 18 O
• DT 16 O
• DT 17 O
• DT 18 O
• HT 16 O
• HT 17 O
• HT 18 O

Tādējādi izņemot izplatīts, dabā visizplatītākais "viegls" ūdens 1 H 2 16 O, kopā ir 8 neradioaktīvi (stabili) un 9 radioaktīvi “smagie ūdeņi”.