(mākslas konvencija)
(pie 20 °C)
71% virsmas ir ūdens
Ūdenim ir galvenā nozīme dzīvības radīšanā un uzturēšanā uz Zemes, dzīvo organismu ķīmiskajā struktūrā, klimata un laikapstākļu veidošanā.
Fizikālās un ķīmiskās īpašības
Fizikālās īpašības
Ūdenim ir vairākas neparastas īpašības:
Visas šīs pazīmes ir saistītas ar ūdeņraža saišu klātbūtni. Sakarā ar lielo elektronegativitātes atšķirību starp ūdeņraža un skābekļa atomiem, elektronu mākoņi ir stipri novirzīti uz skābekli. Sakarā ar to, kā arī to, ka ūdeņraža jonam nav iekšējo elektronisko slāņu un tas ir maza izmēra, tas var iekļūt blakus esošās molekulas negatīvi polarizētā atoma elektronu apvalkā. Sakarā ar to katrs skābekļa atoms tiek piesaistīts citu molekulu ūdeņraža atomiem un otrādi. Katra ūdens molekula var piedalīties ne vairāk kā četrās ūdeņraža saitēs: 2 ūdeņraža atomi – katrs vienā un skābekļa atoms – divās; Šajā stāvoklī molekulas atrodas ledus kristālā. Ledum kūstot, dažas saites pārtrūkst, kas ļauj ūdens molekulām sablīvēt ciešāk; Sildot ūdeni, saites turpina plīst un palielinās tā blīvums, bet temperatūrā virs 4 °C šis efekts kļūst vājāks nekā termiskā izplešanās. Iztvaikošanas laikā visas atlikušās saites tiek pārtrauktas. Saišu pārraušana prasa daudz enerģijas, līdz ar to augstā temperatūra un īpatnējais kušanas un viršanas siltums un augsta siltuma jauda. Ūdens viskozitāte ir saistīta ar to, ka ūdeņraža saites neļauj ūdens molekulām pārvietoties ar dažādu ātrumu.
Piliens atsitoties pret ūdens virsmu
Līdzīgu iemeslu dēļ ūdens ir labs polāro vielu šķīdinātājs. Katru izšķīdušās vielas molekulu ieskauj ūdens molekulas, un izšķīdušās vielas molekulas pozitīvi lādētās daļas piesaista skābekļa atomus, bet negatīvi lādētās daļas - ūdeņraža atomus. Tā kā ūdens molekula ir maza izmēra, daudzas ūdens molekulas var aptvert katru izšķīdušās vielas molekulu.
Šo ūdens īpašību izmanto dzīvās būtnes. Risinājumi mijiedarbojas dzīvā šūnā un starpšūnu telpā dažādas vielasūdenī. Ūdens ir nepieciešams visu vienšūnu un daudzšūnu dzīvo būtņu dzīvībai uz Zemes bez izņēmuma.
Tīrs (bez piemaisījumiem) ūdens ir labs izolators. Normālos apstākļos ūdens ir vāji disociēts un protonu (precīzāk, hidronija 3+ jonu) un hidroksiljonu koncentrācija ir 0,1 µmol/l. Bet, tā kā ūdens ir labs šķīdinātājs, tajā gandrīz vienmēr izšķīst noteikti sāļi, tas ir, ūdenī ir pozitīvi un negatīvi joni. Pateicoties tam, ūdens vada elektrību. Ūdens elektrovadītspēju var izmantot, lai noteiktu tā tīrību.
Apkopotie stāvokļi
Ķīmiskās īpašības
Ūdens ir visizplatītākais šķīdinātājs uz Zemes, kas lielā mērā nosaka sauszemes ķīmijas kā zinātnes raksturu. Lielākā daļa ķīmijas, tās pirmsākumos kā zinātne, sākās tieši kā vielu ūdens šķīdumu ķīmija. To dažkārt uzskata par amfolitu - gan skābi, gan bāzi vienlaikus (katjons H+ anjons OH-). Ja ūdenī nav svešķermeņu, hidroksīda jonu un ūdeņraža jonu (vai hidronija jonu) koncentrācija ir vienāda, pK a ≈ apm. 16.
Pats ūdens normālos apstākļos ir relatīvi inerts, bet tā ļoti polārās molekulas solvatē jonus un molekulas un veido hidrātus un kristāliskus hidrātus. Solvolīze un jo īpaši hidrolīze notiek dzīvā un nedzīvā dabā, un to plaši izmanto ķīmiskajā rūpniecībā.
Ūdens dabā
Ūdens izpēte
Hidroloģija
Hidroloģija ir sadalīta okeanoloģijā, sauszemes hidroloģijā un hidroģeoloģijā.
Okeanoloģiju iedala okeāna bioloģijā, okeāna ķīmijā, okeāna ģeoloģijā, fiziskajā okeanoloģijā un okeāna un atmosfēras mijiedarbībā.
Zemes hidroloģiju iedala upju hidroloģijā ( upju hidroloģija, potamoloģija), ezerzinātne (limnoloģija), purvu zinātne, glacioloģija.
Bioloģiskā loma
Ūdenim ir unikāla loma kā vielai, kas nosaka visu Zemes radību pastāvēšanas iespējamību un dzīvību. Tas darbojas kā universāls šķīdinātājs, kurā notiek dzīvo organismu bioķīmiskie pamatprocesi. Ūdens unikalitāte ir tāda, ka tas šķīdina gan organisko, gan neorganiskās vielas, nodrošinot augstu ķīmisko reakciju ātrumu un vienlaikus pietiekamu iegūto komplekso savienojumu sarežģītību. Pateicoties
utt.), kas atrodas augsnē, ir obligāta. visu dzīvo būtņu sastāvdaļa.
Izotopu sastāvs. Ir 9 stabilas ūdens izotopu sugas. To vidējais saturs saldūdenī ir šāds (mol %): 1 H 2 16 O - 99,13; 1H218O - 0,2; 1 N 2 17 0-0,04; 1H2O160-0,03; atlikušās piecas izotopu sugas ūdenī ir sastopamas nenozīmīgos daudzumos. Papildus stabilām izotopu sugām ūdens satur nelielu daudzumu radioaktīvā 3 H 2 (vai T 2 O). Dabiskā ūdens izotopiskais sastāvs dažādas izcelsmes vairākas atšķiras. Attiecība 1 H/2 H ir īpaši mainīga: in saldūdens ah - vidēji 6900, jūras ūdenī -5500, in - 5500-9000. Saskaņā ar fizisko D 2 O īpašības ievērojami atšķiras no parasts ūdens(cm.). Ūdens, kas satur 18 O, ir tuvāks ūdenim ar 16 O.
Fizik. ūdens īpašības ir neparastas. pie bankomāta. kopā ar apjoma samazināšanos par 9%. Temperatūras koeficients. tilpuma izplešanās un šķidrs ūdens negatīvs pie t-pax resp. zem -210°C un 3,98°C. C° gandrīz divkāršojas un diapazonā no 0 līdz 100°C gandrīz nav atkarīgs no temperatūras (pie 35°C ir minimums). Minimālais izotermisks (44,9*10 -11 Pa -1), novērots 46°C temperatūrā, ir izteikts diezgan skaidri. Zemā temperatūrā līdz 30 °C ūdens nokrīt, palielinoties temperatūrai. Augsts dielektrisks Ūdens caurlaidība un dipola moments nosaka tā labo šķīdināšanas spēju attiecībā pret polārajām un jonu vielām. Pateicoties augstas vērtības C°, un ūdens ir svarīgs klimata regulators. apstākļi uz zemes, stabilizējot t-ru uz tās virsmas. Turklāt tuvums leņķis N-O-N līdz tetraedriskam (109° 28") rada konstrukciju vaļīgumu un šķidru ūdeni un līdz ar to anomālu blīvuma atkarību no temperatūras. Tāpēc lielas ūdenstilpes nesasalst līdz dibenam, kas ļauj pastāvēt dzīvībai viņos.
Tabula 1 — ŪDENS UN ŪDENS ĪPAŠĪBAS, KAS ATRODAS 
Bet II-VI modifikāciju blīvums ir ievērojami zemāks par to, kāds ledus varētu būt pie . Pietiek tikai VII un VIII modifikācijās liels blīvums iepakojumi: savā struktūrā divi regulāri tīkli, kas veidoti no tetraedriem (līdzīgi tiem, kas pastāv kubiskā zemas temperatūras Ic, izostrukturāli) ir ievietoti viens otrā; tajā pašā laikā tiek saglabāta taisnvirziena un koordinātu sistēma. skaitlis dubultojas un sasniedz 8. VII un VIII izkārtojums ir līdzīgs izkārtojumam in un daudzām citām. Parastajā (Ih) un kubiskajā (Ic), kā arī HI, V-VII orientācija nav noteikta: abi ar to vistuvāk O veido, kas var. vērsta uz jebkurām divām no četrām blakus esošajām tetraedra virsotnēm. Dielektrisks šo modifikāciju caurlaidība ir augsta (augstāka nekā šķidram ūdenim). II, VIII un IX modifikācijas ir orientētas; to dielektriskais caurlaidība ir zema (apmēram 3). VIII ir VII versija, kas sakārtota pēc izvietojuma, un IX ir III. Orientējoši sakārtotu modifikāciju blīvumi (VIII, IX) ir tuvi atbilstošo nesakārtoto modifikāciju (VII, III) blīvumiem.
Ūdens kā. Ūdens daudzus labi šķīst. polāri un sadalās vielās. Parasti pH palielinās, palielinoties temperatūrai, bet dažreiz temperatūras atkarība ir sarežģītāka. Tātad r-realitāte ir daudzskaitlī. , un, kad temperatūra paaugstinās, tā samazinās vai vispirms palielinās, un pēc tam iziet cauri maksimumam. Zemu polāro vielu (tostarp tajā iekļauto) pH vērtība ūdenī ir zema un, temperatūrai paaugstinoties, tā parasti vispirms pazeminās un pēc tam iziet cauri minimumam. Palielinoties p-likme palielinās, izejot cauri maksimumam pie lielām vērtībām. Daudzas vielas, izšķīdinot ūdenī, reaģē ar to. Piemēram, NH 3 šķīdumi var saturēt NH 4 (skatīt arī). Starp izšķīdināšanu ūdenī,
Tā kā, visticamāk, jūs atceraties, ka visām pārējām vielām to cietā fāze ir smagāka par šķidro fāzi.
Attiecīgi ir labi, ka ledus ir vieglāks par ūdeni – un tā arī ir galvenā ūdens īpašība, kas padara iespējamu dzīvību tā pašreizējā formā.
Nu, ja šī ūdens īpašība nepastāvētu, mums būtu jāattīstās uz, piemēram, amonjaka bāzes. Kāds tas ir prieks :)
Tagad pievērsīsimies tam, ka vārot ūdens var iztvaikot. Bet tas nav galvenais ūdens īpašums - jo gandrīz jebkura viela vārot iztvaiko, un tajā nav nekā slikta. Svarīgi ir tas, ka ūdens iztvaiko gan šķidrā stāvoklī, gan pat no ledus virsmas. Kāpēc šī īpašība ir svarīgāka par vārošu iztvaikošanu? Lūk, kāpēc.
Fakts, ka ūdens var iztvaikot ne tikai vārot, ir galvenā ūdens īpašība, jo tas to padara iespējamu ūdens cikls dabā. Kas noteikti ir labi, jo ūdens neuzkrājas vienā vietā, bet tiek sadalīts vairāk vai mazāk vienmērīgi pa visu planētu. Tas ir, rupji sakot, Sahāras tuksnesī nav tik karsts un sauss, kā tas varētu būt, jo Antarktīdā ūdens iztvaiko no ledāju virsmas. Nu, okeāniem tajā ir svarīga loma.
Attiecīgi bez ūdens aprites dabā dzīvība atrastos pāris oāžu tuvumā, bet pārējās vietas būtu sauss tuksnesis, kurā nav ne pilītes mitruma.
Un tāpēc ūdens īpašība iztvaikot ir galvenā ūdens īpašība.
Protams, ne tikai ūdens var iztvaikot bez vārīšanās. Lielākā daļa aromātisko savienojumu (spirti, ēteri, hloroforms utt.) vārot neiztvaiko. Bet ūdenim ir viena svarīga priekšrocība, vēl viena pamatīpašība - ūdens nav toksisks dzīviem organismiem. Kamēr spirti un ēteri ir toksiski. Starp citu, vairāk par toksicitāti (un kā ar to cīnīties) etilspirts, tas ir, degvīns, rakstā “Strukturētā degvīna pozitīvās īpašības”.
Protams, iekšā mūsdienu apstākļos un ūdens var kļūt toksisks. Bet viņi tiek galā ar ūdeni, un tas nav tik daudz liela problēma lai ar to nevarētu tikt galā.
Tātad, vēl viena galvenā ūdens īpašība ir tā, ka tas nav toksisks.
Citādi mēs atkal būtu savādāki :)
Un visbeidzot ūdens galvenā īpašība, kas ir svarīga ne tikai dzīvībai, bet arī rūpniecībai: ūdens uzsilst diezgan lēni un lēni atdziest (tas ir, var absorbēt daudz siltuma). Šis īpašums aizsargā cilvēkus un citus dzīvniekus, kā arī Zemi no pārkaršanas. Un hipotermija. Tāpēc dzīvie organismi var izdzīvot -50 grādiem pēc Celsija un + 50 grādiem. Ja mūs būvētu uz citas vielas bāzes, mēs nevarētu izturēt šādu temperatūras diapazonu.
Turklāt jāņem vērā, ka silts un auksts ūdens ir dažādi svari- siltais ūdens ir vieglāks, auksts ir smagāks. Attiecīgi okeānā notiek ūdens noslāņošanās – gan sāļuma, gan temperatūras ziņā. Un okeānā ir iespējama tieši tāda dzīve, kāda tiek organizēta tagad. Nu, tā kā mēs visi esam nākuši no okeāna, ja nebūtu šīs ūdens īpašības, mēs arī būtu pilnīgi atšķirīgi.
Un visbeidzot, ūdens īpašība absorbēt siltumu un atrasties uz virsmas sakarsētā stāvoklī ļauj pastāvēt tādām lietām kā siltās straumes- un jo īpaši Golfa straumi. Kas silda visu Eiropu un bez kura Eiropas vietā būtu tundra ar taigu, nevis vīna dārzi.
Varbūt jūs nosauksit dažas citas ūdens pamatīpašības, taču iepriekš uzskaitītās, manuprāt, ir patiesi fundamentālas, jo dzīvības pastāvēšana uz planētas ir atkarīga no tām tieši tādā formā, kādā pastāv dzīvība. Ceru, ka šī informācija jums noderēs, kad vajadzēs atbildēt uz zinātkāro bērnu jautājumiem :)
Un šeit ir apsolītā prezentācija par tēmu “Ūdens pamatīpašības” lejupielādei: http://festival.1september.ru/articles/513123/
Tātad ūdens pamatīpašības ir īpašības, pateicoties kurām mēs visi esam dzīvi!
Un mums ir tāds izskats un forma, kāda mums ir :)
citas vielas PILNĪBĀ neizšķīst ūdenī
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. Pozitīvie lādiņi ir koncentrēti uz 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 visos trīs agregācijas stāvokļos:
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 negatīvi lādiņi) un līdz ar to tā 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 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 nes skābekli no plaušām uz katru jūsu ķermeņa šūnu. barības vielas no vēdera. 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 tuksneša dzīvnieki, piemēram, jerboas un ķenguru žurkas - tiem ir pietiekami daudz mitruma, ko tie saņem ar pārtiku, un ūdens, kas veidojas viņu ķermeņos, 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. Tīra ūdens trūkums 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 viņi nodara 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 aizsardzībai vidi un jo īpaši dabas rezervuāri. Ņemot vērā šīs problēmas nozīmīgumu, mūsu valstī nav pieņemts likums par to aizsardzību un racionālu izmantošanu 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) | |
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 šķidrā stāvoklī, 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 mazāku 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).
