Voda je ena najpogostejših snovi v naravi (hidrosfera zavzema 71 % Zemljine površine). Voda ima pomembno vlogo v geologiji in zgodovini planeta. Živi organizmi ne morejo obstajati brez vode. Dejstvo je, da je človeško telo sestavljeno iz skoraj 63% - 68% vode. Skoraj vsi bio kemične reakcije v vsaki živi celici – to so reakcije v vodne raztopine... V raztopinah (predvsem vodnih) večina tehnološki procesi v podjetjih kemična industrija, v izdelavi zdravila in prehrambeni izdelki. In v metalurgiji je voda izjemno pomembna, pa ne samo za hlajenje. Ni naključje, da je hidrometalurgija - pridobivanje kovin iz rud in koncentratov z uporabo raztopin različnih reagentov - postala pomembna gospodarska panoga.

Voda, nimaš barve, okusa, vonja,
ne da se opisati, uživaš,
ne da bi vedel, kaj si. Ne morem reči
kar je potrebno za življenje: ti si življenje samo.
Napolnjuješ nas z veseljem
ki jih ne moremo razložiti z našimi občutki.
S teboj se nam vrne moč,
od katerega smo se že poslovili.
Po vaši milosti začnemo znova
zavreti suhe studence naših src.
(A. de Saint-Exupery. Planet ljudi)

Napisal sem esej na temo "Voda je najbolj neverjetna snov na svetu." To temo sem izbral, ker je najbolj aktualna tema, saj je voda najpomembnejša snov na Zemlji, brez katere ne more obstajati noben živ organizem in ne potekajo biološke, kemijske reakcije in tehnološki procesi.

Voda je najbolj neverjetna snov na Zemlji

Voda je poznana in nenavadna snov. Znani sovjetski znanstvenik akademik I. V. Petryanov je svojo poljudnoznanstveno knjigo o vodi imenoval "najbolj nenavadna snov na svetu". In "Zabavna fiziologija", ki jo je napisal doktor bioloških znanosti B.F. Sergeev, se začne s poglavjem o vodi - "Snov, ki je ustvarila naš planet."
Znanstveniki imajo popolnoma prav: na Zemlji ni snovi, ki bi bila za nas pomembnejša od navadne vode, hkrati pa ni druge take snovi, v lastnostih katere bi bilo toliko protislovij in nepravilnosti kot v njenih lastnostih.

Skoraj 3/4 površine našega planeta zavzemajo oceani in morja. Trdna voda - sneg in led - pokriva 20% kopnega. Podnebje planeta je odvisno od vode. Geofiziki pravijo, da bi se Zemlja že zdavnaj ohladila in spremenila v kamen brez življenja, če ne bi bilo vode. Ima zelo visoko toplotno kapaciteto. Pri segrevanju absorbira toploto; ohladi, ga odda. Kopenska voda tako absorbira kot tudi vrača veliko toplote in s tem »uravnava« podnebje. In Zemljo pred kozmičnim mrazom varujejo tiste molekule vode, ki so razpršene v atmosferi - v oblakih in v obliki hlapov ... brez vode ne gre - to je najpomembnejša snov na Zemlji.
Zgradba molekule vode

Obnašanje vode je »nelogično«. Izkazalo se je, da se prehodi vode iz trdnega stanja v tekoče in plinasto stanje dogajajo pri temperaturah, ki so veliko višje, kot bi morale. Za te anomalije je bila najdena razlaga. Molekula vode H 2 O je zgrajena v obliki trikotnika: kot med obema kisikovovodikovima vezema je 104 stopinje. Ker pa sta oba vodikova atoma na isti strani kisika, električni naboji so v njem koncentrirani. Molekula vode je polarna, kar je razlog za posebno interakcijo med njenimi različnimi molekulami. Atomi vodika v molekuli H 2 O, ki imajo delni pozitivni naboj, medsebojno delujejo z elektroni kisikovih atomov sosednjih molekul. Takšno kemično vez imenujemo vodikova vez. Združuje molekule H 2 O v edinstvene prostorske polimere; ravnina, v kateri se nahajajo vodikove vezi, je pravokotna na ravnino atomov iste molekule H 2 O. Interakcija med molekulami vode pojasnjuje predvsem neenakomerno visoke temperature njenega taljenja in vrelišča. Za sprostitev in nato prekinitev vodikovih vezi je potrebna dodatna energija. In ta energija je zelo pomembna. Zato je, mimogrede, toplotna kapaciteta vode tako visoka.

Kakšne vezi ima H 2 O?

Molekula vode ima dve polarni H-O kovalentni vezi.

Nastanejo zaradi prekrivanja dveh enoelektronskih p - oblakov atoma kisika in enoelektronskih S - oblakov dveh atomov vodika.

Atom kisika v molekuli vode ima štiri elektronske pare. Dva od njih sodelujeta pri tvorbi kovalentnih vezi, tj. so zavezujoče. Dva druga elektronskih parov so neobvezujoče.

V molekuli so štirje poli nabojev: dva sta pozitivna in dva negativna. pozitivne naboje koncentriran pri vodikovih atomih, saj je kisik bolj elektronegativen kot vodik. Dva negativna pola padeta na dva nevezujoča elektronska para kisika.

Takšna ideja o strukturi molekule omogoča razlago številnih lastnosti vode, zlasti strukture ledu. V kristalni mreži ledu je vsaka od molekul obdana s štirimi drugimi. Na ravninski sliki je to mogoče predstaviti na naslednji način:

Diagram prikazuje, da se povezava med molekulami izvaja preko atoma vodika:
Pozitivno nabit atom vodika ene molekule vode privlači negativno nabit atom kisika druge molekule vode. Takšno vez imenujemo vodikova vez (označujemo jo s pikami). Kar zadeva moč, je vodikova vez približno 15–20-krat šibkejša od kovalentne vezi. Zato se vodikova vez zlahka prekine, kar opazimo na primer pri izhlapevanju vode.

Struktura tekoče vode je podobna strukturi ledu. V tekoči vodi so molekule med seboj povezane tudi z vodikovimi vezmi, vendar je struktura vode manj "toga" kot struktura ledu. Zaradi toplotnega gibanja molekul v vodi se nekatere vodikove vezi prekinejo, druge nastanejo.

Fizikalne lastnosti H 2 O

Voda, H 2 O, brezbarvna tekočina brez vonja, okusa (modrikasta v debelih plasteh); gostota 1 g / cm 3 (pri 3,98 stopinj), t pl \u003d 0 stopinj, t kip \u003d 100 stopinj.
Obstajajo različne vrste vode: tekoča, trdna in plinasta.
Voda je edina snov v naravi, ki v kopenskih razmerah obstaja v vseh treh agregatna stanja:

tekočina - voda
trdno - led
plinasto - para

Sovjetski znanstvenik V. I. Vernadsky je zapisal: "Voda stoji ločeno v zgodovini našega planeta. Ni naravnega telesa, ki bi ga lahko primerjali z njo glede na njegov vpliv na potek glavnih, najbolj veličastnih geoloških procesov. Ni zemeljske snovi - kamnitega minerala, živega telesa, ki ga ne bi vsebovalo. Vsa zemeljska snov je prežeta in objeta z njim. "

Kemijske lastnosti H 2 O

Od kemijske lastnosti Pri vodi sta še posebej pomembni sposobnost njenih molekul za disociacijo (razgradnjo) na ione in sposobnost vode za raztapljanje snovi različne kemijske narave. Vlogo vode kot glavnega in univerzalnega topila določa predvsem polarnost njenih molekul (premik centrov pozitivnih in negativnih nabojev) in posledično njena izjemno visoka dielektrična konstanta. Nasprotni električni naboji, zlasti ioni, se v vodi privlačijo 80-krat šibkeje, kot bi se privlačili v zraku. Sile medsebojna privlačnost med molekulami ali atomi telesa, potopljenega v vodo, je prav tako šibkejši kot v zraku. V tem primeru je toplotno gibanje lažje ločiti molekule. Zato pride do raztapljanja, tudi mnogih težko topnih snovi: kapljica obrabi kamen ...

Disociacija (razpad) molekul vode v ione:
H 2 O → H + + OH ali 2H 2 O → H 3 O (hidroksilni ion) + OH
v normalnih pogojih zelo nepomemben; disociira v povprečju ena molekula od 500.000.000. Upoštevati je treba, da je prva od zgornjih enačb povsem pogojna: v vodnem mediju ne more obstajati proton H brez elektronske lupine, ki se takoj poveže z molekulo vode in tvori hidroksijev ion H 3 O. Verjame se celo, da asociati vodnih molekul dejansko razpadejo v veliko težke er ioni, kot je npr.
8H 2 O → HgO 4 +H 7 O 4, reakcija H 2 O → H + +OH - pa je le močno poenostavljena shema realnega procesa.

Reaktivnost vode je relativno nizka. Res je, da lahko nekatere aktivne kovine iz njega izpodrinejo vodik:
2Na+2H 2 O → 2NaOH+H 2,

in v atmosferi prostega fluora lahko voda gori:
2F 2 +2H 2 O → 4HF+O 2 .

Kristali so sestavljeni tudi iz podobnih molekularnih asociatov spojin molekul. navaden led. »Pakiranje« atomov v takšnem kristalu ni ionsko in led slabo prevaja toploto. Gostota tekoče vode pri temperaturi blizu ničle je večja od gostote ledu. Pri 0°C zavzame 1 gram ledu prostornino 1,0905 cm 3, 1 gram tekoče vode pa 1,0001 cm 3. In led plava, zato rezervoarji ne zmrznejo, ampak so le prekriti z ledeno prevleko. To je še ena anomalija vode: po taljenju se najprej skrči, šele nato, na prelomu za 4 stopinje, se z nadaljnjim procesom začne širiti. pri visoki pritiski navaden led lahko spremenimo v tako imenovani led - 1, led - 2, led - 3 itd. - težje in gostejše kristalne oblike te snovi. Najtrši, najgostejši in najbolj ognjevzdržen doslej je led - 7 - pridobljen pri tlaku 3 kilo Pa. Topi se pri 190 stopinjah.

Kroženje vode v naravi

Človeško telo je prežeto z milijoni krvnih žil. Velike arterije in vene med seboj povezujejo glavne organe telesa, manjše jih prepletajo z vseh strani, najtanjše kapilare dosežejo skoraj vsako posamezno celico. Ne glede na to, ali kopljete jamo, sedite pri pouku ali blaženo spite, skozi njih neprekinjeno teče kri, ki veže enotni sistemčloveško telo možgani in želodec, ledvice in jetra, oči in mišice. Za kaj je kri?

Kri prenaša kisik iz pljuč in hranila iz želodca do vsake celice v telesu. Kri zbira odpadne snovi iz vseh, tudi najbolj osamljenih kotičkov telesa, ga osvobaja ogljikovega dioksida in drugih nepotrebnih, tudi nevarnih snovi. Kri prenaša po telesu posebne snovi - hormone, ki uravnavajo in usklajujejo delo različne organe. Z drugimi besedami, kri povezuje različne dele telesa v enoten sistem, v dobro usklajen in učinkovit organizem.

Naš planet ima tudi cirkulacijski sistem. Kri zemlje je voda in krvne žile- reke, potoki, potoki in jezera. In to ni le primerjava, umetniška metafora. Voda na Zemlji igra enako vlogo kot kri v človeškem telesu in kot so pred kratkim ugotovili znanstveniki, je struktura rečnega omrežja zelo podobna strukturi cirkulacijski sistem oseba. "Kočijaž narave" - ​​tako je veliki Leonardo da Vinci imenoval vodo, prav ona je prešla iz tal v rastline, iz rastlin v ozračje, teče po rekah s celin v oceane in se vrača nazaj z zračnimi tokovi, povezuje različne sestavine narave med seboj in jih spreminja v en sam geografski sistem. Voda ne prehaja le iz ene naravne sestavine v drugo. Tako kot kri nosi s seboj ogromno kemikalij, ki jih izvaža iz prsti v rastline, s kopnega v jezera in oceane, iz ozračja na zemljo. Vse rastline lahko zaužijejo hranila v tleh le z vodo, kjer so v raztopljenem stanju. Če ne bi bilo dotoka vode iz prsti v rastline, bi vsa zelišča, tudi tista, ki rastejo na najbogatejših tleh, pomrla »od lakote«, kot je umrl od lakote trgovec na skrinji z zlatom. Voda oskrbuje prebivalce rek, jezer in morij s hranili. Potoki, ki veselo tečejo s polj in travnikov ob spomladanskem taljenju snega ali po poletnem deževju, se na poti zbirajo in shranijo v prst kemične snovi in jih prenašajo na prebivalce rezervoarjev in morja ter tako povezujejo kopno in vodna območja našega planeta. Najbogatejša "miza" se oblikuje na tistih mestih, kjer se reke, ki vsebujejo hranila, izlivajo v jezera in morja. Zato se takšni odseki obal - estuariji - odlikujejo z nemirom podvodnega življenja. In kdo odlaga odpadke, ki jih ustvarjajo različni geografski sistemi? Spet voda, in kot pospeševalnik deluje veliko bolje kot človeški krvožilni sistem, ki to funkcijo opravlja le delno. Čistilna vloga vode je še posebej pomembna zdaj, ko človek zastruplja okolje z odpadki iz mest, industrijskih in kmetijskih podjetij. Telo odrasle osebe vsebuje približno 5-6 kg. kri, večina ki neprekinjeno kroži različne dele njegovo telo. In koliko vode služi življenju našega sveta?

Vse vode na zemlji, ki niso del kamnin, združuje koncept "hidrosfere". Njegova teža je tako velika, da se običajno ne meri v kilogramih ali tonah, temveč v kubičnih kilometrih. En kubični kilometer je kocka z velikostjo vsakega roba 1 km, stalno zasedena z vodo. Teža 1 km 3 vode je enaka 1 milijardi ton Celotna zemlja vsebuje 1,5 milijarde km 3 vode, kar je približno 150000000000000000000 ton teže! Za vsako osebo je 1,4 km 3 vode ali 250 milijonov ton. Pijte, nočem!
A na žalost vse ni tako preprosto. Dejstvo je, da 94% te količine predstavljajo vode oceanov, ki niso primerne za večino gospodarskih namenov. Kopenske vode je le 6 %, od tega le 1/3 sladke, tj. le 2 % celotne prostornine hidrosfere. Večina te sladke vode je skoncentrirana v ledenikih. Bistveno manj jih najdemo pod zemeljsko površino (v plitvem podzemlju, vodnih horizontih, v podzemnih jezerih, v tleh, pa tudi v atmosferskih hlapih. Delež rek, iz katerih človek večinoma črpa vodo, predstavlja zelo malo - 1,2 tisoč km 3. Skupna količina vode, ki jo živi organizmi naenkrat vsebujejo, je popolnoma zanemarljiva. Torej ni toliko vode, da človek in drugi živi organi izmi lahko porabijo na našem planetu.A zakaj se ne konča, saj ljudje in živali nenehno pijejo vodo, rastline jo izhlapevajo v ozračje, reke pa jo nosijo v oceane.

Zakaj zemlji ne zmanjka vode?

Človeški krvožilni sistem je zaprt krog, skozi katerega neprekinjeno teče kri, ki prenaša kisik in ogljikov dioksid, hranila in odpadne snovi. Ta tok se nikoli ne konča, ker je krog ali obroč, in kot veste, "obroč nima konca." Vodno omrežje našega planeta je urejeno po istem principu. Voda na Zemlji je v stalnem kroženju in njena izguba v eni povezavi se takoj napolni zaradi toka iz druge. Gonilna sila vodnega kroga je sončna energija in gravitacijo. Zaradi kroženja vode so vsi deli hidrosfere tesno povezani in povezujejo druge sestavine narave. V samem splošni pogled Kroženje vode na našem planetu je naslednje. Pod vplivom sončne svetlobe voda izhlapi s površine oceana in kopnega ter vstopi v ozračje, izhlapevanje s površine kopnega pa izvajajo tako reke in rezervoarji kot tla in rastline. Del vode se z dežjem takoj vrne nazaj v ocean, del pa jo vetrovi odnesejo na kopno, kjer pade v obliki dežja in snega. Ko vstopi v tla, se voda delno absorbira vanjo, dopolnjuje zaloge vlage v tleh in podzemne vode, delno teče po površini v reke in rezervoarje, vlaga v tleh delno prehaja v rastline, ki jo izhlapevajo v ozračje, delno pa teče v reke, le z nižjo hitrostjo. Reke, ki se napajajo z vodo iz površinskih tokov in podtalnice, prenašajo vodo v Svetovni ocean in nadomeščajo njeno izgubo. Voda izhlapi z njegove površine, ponovno vstopi v atmosfero in krog se sklene. Enako gibanje vode med vsemi sestavinami narave in vsemi območji zemeljsko površje se pojavlja nenehno in neprekinjeno več milijonov let.

Povedati je treba, da vodni krog ni popolnoma zaprt. Del tega, ki pride v zgornje plasti ozračja, se pod vplivom sončne svetlobe razgradi in gre v vesolje. Toda te nepomembne izgube se nenehno obnavljajo zaradi pretoka vode iz globokih plasti zemlje med vulkanskimi izbruhi. Zaradi tega se prostornina hidrosfere postopoma povečuje. po nekaterih izračunih je bila pred 4 milijardami let njegova prostornina 20 milijonov km 3, tj. je bil sedemtisočkrat manjši od sodobnega. V prihodnosti se bo očitno povečala tudi količina vode na Zemlji, glede na to, da je prostornina vode v zemeljskem plašču ocenjena na 20 milijard km 3 - to je 15-krat več od trenutne prostornine hidrosfere. Če primerjamo količino vode v posameznih delih hidrosfere z dotokom vode vanje in sosednjimi povezavami cikla, je mogoče določiti aktivnost izmenjave vode, tj. čas, v katerem se lahko količina vode v Svetovnem oceanu, ozračju ali tleh popolnoma obnovi. Najpočasneje se voda obnavlja v polarnih ledenikih (enkrat na 8000 let). In najhitrejša je rečna voda, ki se v vseh rekah na Zemlji popolnoma spremeni v 11 dneh.

Lakota planeta po vodi

"Zemlja je planet neverjetne modrine"! - navdušeno so poročali o vrnitvi iz vesolja po pristanku na luni ameriški astronavti. In kako bi lahko naš planet izgledal drugače, če več kot 2/3 njegove površine zavzemajo morja in oceani, ledeniki in jezera, reke, ribniki in rezervoarji. Toda kaj potem pomeni pojav, katerega ime je na naslovnicah? Kakšna "lakota" lahko obstaja, če je na Zemlji tako veliko vodnih teles? Ja, vode je na Zemlji več kot dovolj. Ne smemo pa pozabiti, da se je življenje na planetu Zemlja po mnenju znanstvenikov najprej pojavilo v vodi in šele nato prišlo na kopno. Organizmi so v evoluciji ohranjali svojo odvisnost od vode že več milijonov let. Voda je glavni "gradbeni material", iz katerega je sestavljeno njihovo telo. To je mogoče enostavno preveriti z analizo številk v naslednjih tabelah:

Zadnja številka te tabele pomeni, da pri osebi, ki tehta 70 kg. vsebuje 50 kg. voda! Še več pa ga je v človeškem plodu: v tridnevnem obdobju - 97%, v trimesečnem - 91%, v osemmesečnem - 81%.

Problem "lakote po vodi" je potreba po inkontinenci določene količine vode v telesu, saj prihaja do stalne izgube vlage med različnimi fizioloških procesov. Za normalen obstoj v zmernem podnebju mora človek s hrano in pijačo prejeti približno 3,5 litra vode na dan, v puščavi pa se ta stopnja poveča na najmanj 7,5 litra. Brez hrane lahko človek obstaja približno štirideset dni, brez vode pa veliko manj - 8 dni. Po posebnih medicinskih poskusih, z izgubo vlage v količini 6-8% telesne teže, oseba pade v omedlevico, z izgubo 10% - začnejo se halucinacije, z 12% oseba ne more več okrevati brez posebnega zdravstvena oskrba, pri izgubi 20 % pa nastopi neizogibna smrt. Mnoge živali se dobro prilagajajo pomanjkanju vlage. Najbolj znani in odličen primer to je "ladja puščave", kamela. Lahko živi zelo dolgo v vroči puščavi, ne da bi zaužil pitno vodo in izgubil do 30% svoje prvotne teže, ne da bi pri tem ogrozil svojo zmogljivost. Tako je v enem od posebnih testov kamela 8 dni delala pod žgočim poletnim soncem in pri tem izgubila 100 kg. od 450 kg. svojo začetno težo. In ko so ga pripeljali do vode, je spil 103 litre in spet pridobil na teži. Ugotovljeno je bilo, da lahko kamela pridobi do 40 litrov vlage s pretvorbo maščobe, nabrane v grbi. Absolutno nerabljeno pitna voda puščavske živali, kot so jerboa in kenguru podgane - imajo dovolj vlage, ki jo dobijo s hrano, in vodo, ki nastane v njihovem telesu med oksidacijo lastne maščobe, tako kot kamele. več več vode rastline porabijo za svojo rast in razvoj. Zeljna glava "popije" več kot liter vode na dan, eno drevo v povprečju več kot 200 litrov vode. Seveda je to precej groba številka - različne pasme drevesa v različnih naravnih pogojih porabijo zelo, zelo različne količine vlage. Tako saksaul, ki raste v puščavi, porabi minimalno količino vlage, evkaliptus, ki ga ponekod imenujejo "črpalka", skozi sebe prepušča ogromno vode, zato se njegovi nasadi uporabljajo za izsuševanje močvirja. Tako so se močvirna malarična ozemlja Kolhidske nižine spremenila v uspešno ozemlje.

Že zdaj približno 10 % svetovnega prebivalstva nima čiste vode. In če upoštevamo, da 800 milijonov gospodinjstev na podeželju, kjer živi okoli 25 % vsega človeštva, nima tekoče vode, postane problem »lakote po vodi« resnično globalen. To je še posebej pereče v državah v razvoju, kjer približno 90% prebivalstva uporablja slabo vodo. Napaka čisto vodo postane eden od kritični dejavniki omejevanje progresivnega razvoja človeštva.

Vprašanja o ohranjanju vode, ki jih je mogoče kupiti

Voda se uporablja na vseh področjih gospodarska dejavnost oseba. Skoraj nemogoče je poimenovati katero koli proizvodni proces ki ne uporablja vode. Zaradi hitrega razvoja industrije, rasti prebivalstva mest se povečuje poraba vode. Izrednega pomena so vprašanja varstva vodnih virov in virov pred izčrpanjem ter onesnaževanjem z odplakami. Vsi poznajo škodo odpadne vode vodni prebivalci. Še bolj grozno za človeka in vse življenje na Zemlji je pojav v rečnih vodah pesticidov, ki se sperejo s polj. Torej je prisotnost v vodi 2,1 delov pesticida (endrina) na milijardo delov vode dovolj, da pobije vse ribe v njej. Velika grožnja človeštvu je neprečiščena odpadna voda, ki se spušča v reke. naselja. Ta problem se rešuje z razumevanjem takšnih tehnoloških procesov, pri katerih se odpadna voda ne odvaja v zbiralnike, temveč se po čiščenju ponovno vrne v tehnološki proces.

Trenutno veliko pozornosti namenjamo varstvu okolja in zlasti naravnih rezervoarjev. Glede na pomembnost tega problema pri nas ne sprejemajo zakona o zaščiti in racionalno uporabo naravni viri. Ustava pravi: "Državljani Rusije so dolžni varovati naravo, varovati njeno bogastvo."

Vrste vode

bromova voda - nasičena raztopina Br 2 v vodi (3,5 mas. % Br 2). Bromova voda je oksidant, bromator v analizni kemiji.

Voda z amoniakom - Nastane ob stiku surovega koksarniškega plina z vodo, ki se koncentrira zaradi hlajenja plina ali pa se vanjo posebej vbrizga za izpiranje NH3. V obeh primerih dobimo tako imenovano šibko ali čistilno vodo z amoniakom. Z destilacijo te amoniakove vode z vodno paro in kasnejšim refluksom in kondenzacijo dobimo koncentrirano amonijakovo vodo (18 - 20 % NH 3 po masi), ki se uporablja pri proizvodnji sode, kot tekoče gnojilo itd.

# 7732 · 15.11.2018 ob 17:18 po moskovskem času · ip naslov zabeležen · ·
hvala, za poročilo bo šlo)

Že od šolskih let vemo, da življenje na našem planetu ni možno brez vode. Brez tega nihče ne more preživeti niti enega tedna. Vendar pa je bil čas, ko ljudje ne le niso vedeli, kaj je voda, ampak tudi niso razumeli, koliko te snovi je na Zemlji.

Voda je tekočina, ki nima okusa, barve in vonja. Ta snov je ena najpogostejših na Zemlji. Približno ¾ površine planeta zavzemajo reke, morja, oceani in druga vodna telesa. Voda je lahko trdna (led) ali plinasta.

Telo odraslega je približno 70% sestavljeno iz njega. Je topilo za mineralne in hranila v našem telesu, prispeva k normalizaciji normalna temperatura telo in odstranjuje odpadne snovi skupaj s toksini. Prav tako je voda preprosto nepogrešljiva v naši prehrani. Zdravniki pravijo, da mora človek vsak dan popiti od 1,5 do 2,5 litra čiste vode.

Po ocenah znanstvenikov je na Zemlji okoli 1500 milijonov kubičnih kilometrov vode, le 10 % pa je sveže in primerne za pitje. Vse delimo na površinske in podzemne vode.

Ljudje za svoje potrebe uporabljajo vodo, ki se nahaja na majhnih globinah. Ogromno zalogo sladke vode predstavljajo ledeniki Antarktike. Padavine igrajo pomembno vlogo. Poleg tega so se ljudje naučili pridobivati ​​svežo vodo iz oceanov z uporabo kemičnih in fizikalnih metod.

Približno 6000 kubičnih kilometrov vode se nahaja v različnih živih organizmih. Naše telo tudi redno izmenjuje z okolju. Pojavi se med dihanjem, z urinom in znojem. Če se iz telesa izloči več tekočine, kot je zaužijemo, se razvije dehidracija, ki lahko povzroči smrt. Njegovi simptomi so omotica, težko dihanje in razbijanje srca.

Vsaka celica v našem telesu vsebuje vodo. Vse biokemične reakcije, ki se v njem odvijajo, zahtevajo njegovo prisotnost. Če v telesu ni dovolj vode, se v celicah kopičijo presnovni produkti, kar vodi v razvoj resne bolezni. Da bi to preprečili, mora oseba upoštevati režim pitja. Voda je vključena v:

• transport kisika in hranil v tkiva in celice;
• uravnavanje krvnega tlaka;
• zagotavljanje procesa hematopoeze;
• odstranjevanje toksinov in toksinov;
• mazanje sklepov;
• normalizacija prenosa toplote.

Znanstveniki ne prenehajo raziskovati vode in redno odkrivajo njene nove lastnosti:

1. Povprečna količina vode, ki jo vsebujejo vsi živi organizmi, je vsaj 50 %.
2. Zemljin plašč skriva desetkrat več te tekočine, kot je je v oceanih.
3. Če na Zemlji ne bi bilo depresij in izboklin, bi se gladina vode dvignila 3 km nad kopno.
4. Oceani zavzemajo približno 71 % površine našega planeta in vsebujejo 97 % vseh svetovnih zalog vode.
5. Če bi se ledeniki, ki so na planetu, stopili, bi bila 1/8 kopnega poplavljena.
6. Znani so primeri, ko sveža voda zamrznjena pri temperaturah nad 0 stopinj.
7. Morska voda je 35% soli, zato zmrzne pri temperaturah pod -2 stopinji.
8. Površina vode lahko odbije približno 5 % sončnih žarkov, medtem ko se od površine ledu odbije več kot 85 %.
9. Voda je ena redkih snovi, ki se pri zmrzovanju razširi.
10. V kombinaciji s fluorom lahko voda in njeni hlapi gorijo. Pri visoki koncentraciji fluora postane takšna mešanica eksplozivna.

Strukturna formula

Resnična, empirična ali bruto formula: H2O

Kemična sestava vode

Molekulska masa: 18,015

Voda (vodikov oksid) - binarno anorganska spojina z kemijska formula H2O. Molekula vode je sestavljena iz dveh atomov vodika in enega kisika, ki sta med seboj povezana s kovalentno vezjo. V normalnih razmerah je bistra tekočina, nima barve (v majhni prostornini), vonja in okusa. V trdnem stanju se imenuje led (ledeni kristali lahko tvorijo sneg ali zmrzal), v plinastem stanju pa vodna para. Voda lahko obstaja tudi kot tekoči kristali (na hidrofilnih površinah). Je približno 0,05 % Zemljine mase.

Je dobro visoko polarno topilo. V naravnih razmerah vedno vsebuje raztopljene snovi (soli, pline).

Voda v normalnih pogojih je v tekoče stanje, medtem ko so podobne vodikove spojine drugih elementov plini (H 2 S, CH 4 , HF). Atoma vodika sta vezana na atom kisika in tvorita kot 104,45° (104°27'). Zaradi velike razlike v elektronegativnosti atomov vodika in kisika so elektronski oblaki močno pomaknjeni proti kisiku. Zaradi tega ima molekula vode velik dipolni moment (p = 1,84 D, takoj za cianovodikovo kislino). Vsaka molekula vode tvori do štiri vodikove vezi - dve tvorita atom kisika in dve atomi vodika. Število vodikovih vezi in njihova razvejana struktura določata visoka temperatura vrelišče vode in njena specifična toplota uparjanja. Če ne bi bilo vodikovih vezi, bi voda glede na mesto kisika v periodnem sistemu in vrelišča hidridov kisiku podobnih elementov (žveplo, selen, telur) vrela pri -80 °C in zmrznila pri -100 °C.

Pri prehodu v trdno stanje se molekule vode uredijo, medtem ko se prostornine praznin med molekulami povečajo, skupna gostota vode pa se zmanjša, kar pojasni manjšo gostoto (večji volumen) vode v ledeni fazi. Po drugi strani pa se pri izhlapevanju vse vodikove vezi prekinejo. Pretrganje vezi zahteva veliko energije, zato ima voda največjo specifično toplotno kapaciteto med drugimi tekočinami in trdne snovi. Za segrevanje enega litra vode za eno stopinjo potrebujemo 4,1868 kJ energije. Zaradi te lastnosti se voda pogosto uporablja kot hladilno sredstvo. Voda ima poleg visoke specifične toplotne kapacitete tudi velike vrednosti specifična toplota taljenja (333,55 kJ/kg pri 0 °C) in uparjanja (2250 kJ/kg).

Voda je glavna sestavina vsega življenja na Zemlji. Je tako življenjski prostor organizmov kot glavni element v njihovi strukturi in posledično vir življenja. Uporablja se v vseh panogah. Zato si je zelo težko predstavljati življenje brez vode.

Kaj je vključeno v vodo

Vsi dobro vemo, da je voda sestavljena iz vodika in kisika. Res je. Toda poleg teh dveh elementov ima voda v svoji sestavi tudi ogromen seznam kemičnih sestavin.

Iz česa je narejena voda?

Med prehajanjem skozi hidrološki krog: izhlapevanje, kondenzacija in padavine se nagiba k preoblikovanju. Med temi pojavi voda pride v stik s številnimi spojinami organske narave, s kovinami, plini, zaradi česar se tekočina dopolni z različnimi elementi.

Elementi, ki sestavljajo vodo, so razdeljeni v 6 kategorij:

1. Ioni. Sem spadajo: kationi Na, K, Mg, Ca, anioni: Cl, HCO 3 in SO 4. Te sestavine se v vodi nahajajo v največji količini v primerjavi z drugimi. V tekočino vstopajo iz plasti zemlje, naravnih mineralov, kamnin in tudi kot elementi razpada proizvodov industrijske dejavnosti.
2. Raztopljeni plini: kisik, dušik, vodikov sulfid, ogljikov dioksid in drugi. Količina vsakega plina v vodi je neposredno odvisna od njegove temperature.
3. biogeni elementi. Glavna sta fosfor in dušik, ki vstopata v tekočino iz padavin, odplak in kmetijskih voda.
4. mikroelementi. Obstaja jih okoli 30 vrst. Njihovi kazalniki v sestavi vode so zelo majhni in se gibljejo od 0,1 do mikrogramov na 1 liter. Sem spadajo: brom, selen, baker, cink itd.
5. Organske snovi, raztopljene v vodi, in snovi, ki vsebujejo dušik. To so alkoholi, ogljikovi hidrati, aldehidi, fenoli, peptidi itd.
6. Toksini. V bistvu je težke kovine in rafiniranih izdelkov.

molekula vode

Torej, iz katerih molekul je sestavljena voda?

Formula za vodo je trivialna - H 2 O. In kaže, da je molekula vode sestavljena iz atomov vodika in kisika. Med njima se je vzpostavil stabilen odnos.

Kako je videti molekula vode v vesolju? Za določitev oblike molekule so središča atomov povezana z ravnimi črtami, zaradi česar nastane tridimenzionalna figura - tetraeder. To je struktura vode.

Oblika molekule vode se lahko spreminja glede na njeno agregatno stanje. Za plinasto stanje je kot med atomi kisika in vodika 104,27 o, za trdno stanje - 109,5 o, za tekočino - 105,03 o.

Tiste molekule, ki sestavljajo vodo, zasedajo določeno prostornino v prostoru, medtem ko so njihove lupine prekrite z elektronskim oblakom v obliki tančice. Vrsta molekule vode, obravnavane v ravnini, se primerja s kromosomom v obliki črke X, ki služi za prenos genetskih informacij in s tem povzroči novo življenje. Iz te oblike je potegnjena analogija med kromosomom in vodo kot viroma življenja.

V vesolju je molekula videti kot tridimenzionalni trikotnik, tetraeder. Ta oblika je zelo stabilna in se spreminja le zaradi vpliva zunanjih fizikalnih dejavnikov na vodo.

Iz česa je narejena voda? Od tistih atomov, ki so podvrženi vplivu van der Waalsovih sil, tvorba vodikovih vezi. V zvezi s tem nastanejo naključni sodelavci in grozdi med kisikom in vodikom sosednjih molekul. Prvi so neurejene strukture, drugi pa urejeni sodelavci.

V običajnem stanju vode je število sodelavcev 60%, grozdov - 40%.

Med sosednjimi molekulami vode se lahko tvorijo vodikovi mostovi, ki prispevajo k nastanku različnih struktur – grozdov.

Grozdi lahko medsebojno delujejo preko vodikovih vezi, kar vodi do pojava struktur novega reda - šesterokotnikov.

Elektronska zgradba vodne molekule

Voda je sestavljena iz atomov in vsak atom ima svojo elektronsko strukturo. Torej je grafična formula elektronskih nivojev videti takole: 8 O 1s 2 2s 2 2p 4, 1 H 1s 1.

Ko pride do procesa tvorbe molekule vode, se elektronski oblaki prekrivajo: dva nesparjena elektrona kisika se prekrivata z 1 nesparjenim elektronom vodika. Zaradi prekrivanja nastane kot med atomi 104 o.

Agregatno stanje vode

Kot smo že omenili, so molekule vode dipoli in to dejstvo vpliva na nenavadne.Ena od teh lastnosti je, da je voda v naravi lahko prisotna v treh agregatnih stanjih: tekočem, trdnem in pari.

Prehod iz enega stanja v drugo je posledica naslednjih procesov:

1. Vrenje - od tekočine do pare.
2. Kondenzacija - prehod njihove pare v tekočino (padavine).
3. Kristalizacija - ko se tekočina spremeni v led.
4. Taljenje je proces taljenja ledu in pridobivanje tekočine.
5. Sublimacija je pretvorba ledu v stanje pare.
6. Desublimacija - povratni udarec sublimacija, to je prehod pare v led.

Struktura njene molekularne mreže je odvisna tudi od stanja vode.

Zaključek

Tako lahko rečemo, da ima voda preprosto strukturo, ki se lahko spreminja glede na svoje stanje. In postalo nam je jasno, iz katerih molekul je sestavljena voda.

devterijev oksid Tradicionalna imena težka voda Chem. formula D2O Fizične lastnosti Država tekočina Molska masa 20,04 g/mol Gostota 1,1042 g/cm³ Dinamična viskoznost 0,00125 Pa s Toplotne lastnosti T. taljenje. 3,81°C T. kip. 101,43 °C Kr. pritisk 21,86 MPa Mol. toplotna kapaciteta 84,3 J/(mol K) Oud. toplotna kapaciteta 4,105 J/(kg K) Entalpija nastajanja −294,6 kJ/mol Entalpija fuzije 5,301 kJ/mol Vrelna entalpija 45,4 kJ/mol Tlak pare 10 pri 13,1°C
100 mmHg Umetnost. pri 54°C Kemijske lastnosti Topnost v vodi neomejeno Topnost v etru težko topen Topnost v etanolu neomejeno Optične lastnosti Lomni količnik 1,32844 (pri 20 °C) Razvrstitev Reg. številka CAS 7789-20-0 PubChem Reg. številka EINECS 232-148-9 NASMEHKI InChI RTECS ZC0230000 CHEBI ChemSpider Varnost NFPA 704 Podatki temeljijo na standardnih pogojih (25 °C, 100 kPa), razen če ni drugače navedeno.

Zgodovina odkritij

Molekule težke vodikove vode je v naravni vodi prvi odkril Harold Urey leta 1932, za kar je bil znanstvenik nagrajen Nobelova nagrada 1934 doktoriral iz kemije. In že leta 1933 je Gilbert Lewis izoliral čisto težko vodikovo vodo. Z elektrolizo navadna voda, ki poleg navadnih vodnih molekul vsebuje zanemarljivo količino težkih (D 2 O) in poltežkih (HDO) vodnih molekul, ki jih tvori težki izotop vodika, se ostanek postopoma obogati z molekulami teh spojin. Iz takega ostanka je po večkratni elektrolizi Lewisu leta 1933 prvič uspelo izolirati majhno količino vode, sestavljeno skoraj 100% iz molekul kisikove spojine z devterijem in imenovano težka. Ta metoda pridobivanja težke vode ostaja glavna še danes, čeprav se uporablja predvsem na končni stopnji obogatitve od 5-10% do >99% (glej spodaj).

Po odkritju jedrske cepitve konec leta 1938 in spoznanju možnosti uporabe verižnih jedrskih fisijskih reakcij, induciranih z nevtroni, se je pojavila potreba po moderatorju nevtronov - snovi, ki lahko učinkovito upočasni nevtrone, ne da bi jih izgubila v reakcijah zajemanja. Nevtrone najučinkoviteje moderirajo lahka jedra, najučinkovitejši moderator pa bi morala biti navadna vodikova (protijeva) jedra, ki pa imajo visok presek zajetja nevtronov. Nasprotno, težki vodik zajame zelo malo nevtronov (rezek zajetja toplotnih nevtronov za protij je več kot 100 tisočkrat večji kot za devterij). Tehnično je najprimernejša spojina devterija težka voda, služi pa lahko tudi kot hladilno sredstvo, ki odvaja sproščeno toploto iz območja, kjer verižna reakcija delitev. Od prvih dni jedrske energije je bila težka voda pomembna sestavina v nekaterih reaktorjih, tako za proizvodnjo energije kot tistih, ki so namenjeni proizvodnji izotopov plutonija za jedrsko orožje. Prednost teh tako imenovanih težkovodnih reaktorjev je, da lahko delujejo na naravni (neobogateni) uran brez uporabe grafitnih moderatorjev, ki lahko v fazi razgradnje predstavljajo nevarnost eksplozije prahu in vsebujejo inducirano radioaktivnost (ogljik-14 in številne druge radionuklide). Vendar pa večina sodobnih reaktorjev uporablja obogateni uran z običajno "lahko vodo" kot moderator, kljub delni izgubi moderiranih nevtronov.

Proizvodnja težke vode v ZSSR

Primerjava lastnosti težke in navadne vode

Parameter	D2O	HDO	H2O
Tališče, °C	3,82	2,04	0,00
Vrelišče, °C	101,4	100,7	100,0
Gostota pri 20 °C, g/cm³	1,1056	1,054	0,9982
Najvišja temperatura gostote, °C	11,6		4,0
Viskoznost pri 20 °C, centipoise	1,2467	1,1248	1,0016
Površinska napetost pri 25 °C, din cm	71,87	71,93	71,98
Molarno zmanjšanje prostornine med taljenjem, cm³/mol	1,567		1,634
Molarna talilna toplota, kcal / mol	1,515		1,436
Molarna toplota uparjanja, kcal/mol	10,864	10,757	10,515
pri 25°C	7,41	7,266	7,00

Biti v naravi

V naravnih vodah en atom devterija predstavlja 6400-7600 atomov protija. Skoraj vsa je v sestavi molekul DHO, ena taka molekula predstavlja 3200-3800 molekul lahke vode. Le zelo majhen del atomov devterija tvori molekule težke vode D 2 O, saj je verjetnost, da se dva atoma devterija srečata v eni molekuli v naravi, majhna (približno 0,5⋅10 −7). Z umetnim povečanjem koncentracije devterija v vodi se ta verjetnost poveča.

Biološka vloga in fiziološki vpliv

Težka voda je le malo strupena, kemične reakcije v njenem okolju so v primerjavi z navadno vodo nekoliko počasnejše, vodikove vezi z devterijem so nekoliko močnejše kot sicer. Poskusi na sesalcih (miši, podgane, psi) so pokazali, da zamenjava 25% vodika v tkivih z devterijem povzroči sterilnost, včasih nepopravljivo. Višje koncentracije povzročijo hitro smrt živali; tako so sesalci, ki so teden dni pili težko vodo, umrli, ko je bila polovica vode v njihovem telesu devterirana; ribe in nevretenčarji poginejo šele pri 90% devteraciji vode v telesu. Najenostavnejši se lahko prilagodijo na 70-odstotno raztopino težke vode, alge in bakterije pa živijo tudi v čisti težki vodi. Človek lahko popije več kozarcev težke vode brez vidne škode za zdravje, ves devterij bo izločen iz telesa v nekaj dneh. Torej, v enem od poskusov za preučevanje razmerja med vestibularnim aparatom in nehoteni gibi očesni (nistagmus) prostovoljci so bili pozvani, naj popijejo od 100 do 200 gramov težke vode; zaradi absorpcije gostejše težke vode s kupolo (želatinasta struktura v polkrožnih kanalih) je moten njen nevtralni vzgon v endolimfi kanalov, pojavijo se rahle motnje orientacije v prostoru, predvsem nistagmus. Ta učinek je podoben tistemu, ki se pojavi pri uživanju alkohola (vendar se v slednjem primeru gostota kupe zmanjša, saj je gostota etilnega alkohola manjša od gostote vode).

Tako je težka voda veliko manj strupena kot na primer kuhinjska sol. Težko vodo so uporabljali za zdravljenje hipertenzije pri ljudeh v dnevnih odmerkih od 10 do 675 g D 2 O na dan.

IN Človeško telo vsebuje kot naravno primes toliko devterija kot 5 gramov težke vode; ta devterij je v glavnem vključen v molekule poltežke vode HDO, pa tudi v vse druge biološke spojine, ki vsebujejo vodik. [ ]

Nekaj ​​informacij

Prosimo, da informacije prenesete v enciklopedični obliki in jih razdelite v ustrezne razdelke članka. Po odločitvi arbitražnega odbora Wikipedije naj seznami po možnosti temeljijo na sekundarnih posplošitvah, ki vsebujejo merila za vključitev elementov na seznam.

Med ponavljajočo se elektrolizo vode se v ostanku elektrolita nabere težka voda. Vklopljeno na prostem težka voda se hitro navzame hlapov navadne vode, zato lahko rečemo, da je higroskopna. Proizvodnja težke vode je energetsko zelo intenzivna, zato so njeni stroški precej visoki. Leta 1935, takoj po odkritju težke vode, je bila njena cena približno 19 dolarjev za gram. Trenutno težka voda z vsebnostjo devterija 99 at.%, ki jo prodajajo dobavitelji kemičnih reagentov, stane približno 1 evro za gram za 1 kg, vendar se ta cena nanaša na izdelek z nadzorovano in zajamčeno kakovostjo kemičnega reagenta; pri nižjih zahtevah glede kakovosti je lahko cena za red velikosti nižja.

Aplikacija

Najpomembnejša lastnost težke vodikove vode je, da praktično ne absorbira nevtronov, zato se uporablja v jedrskih reaktorjih za ublažitev nevtronov in kot hladilno sredstvo. Uporablja se tudi kot izotopski indikator v kemiji, biologiji in hidrologiji, kmetijski kemiji itd. (vključno s poskusi z živimi organizmi in v diagnostične preiskave oseba). V fiziki delcev se za odkrivanje nevtrinov uporablja težka voda; Tako največji detektor sončnih nevtrinov SNO (Kanada) vsebuje 1000 ton težke vode.

Devterij je jedrsko gorivo za energijo prihodnosti, ki temelji na nadzorovani termonuklearni fuziji. V prvih tovrstnih energetskih reaktorjih naj bi izvajala reakcijo D + T → 4 He + n + 17,6 MeV .

V nekaterih državah (na primer v Avstraliji) je komercialno kroženje težke vode pod državnimi omejitvami, kar je povezano s teoretično možnostjo uporabe za ustvarjanje "nedovoljenih" reaktorjev naravnega urana, primernih za proizvodnjo plutonija za orožje.

Druge vrste težke vode

poltežka voda

Obstaja tudi poltežka voda (znana tudi kot devterijeva voda, monodevterijska voda, devterijev hidroksid), v katerem je samo en atom vodika nadomeščen z devterijem. Formula za takšno vodo je zapisana na naslednji način: DHO ali²HHO. Opozoriti je treba, da bo voda s formalno sestavo DHO zaradi reakcij izmenjave izotopov dejansko sestavljena iz zmesi DHO, D 2 O in H 2 O molekul (v razmerju približno 2:1:1). Ta pripomba velja tudi za THO in TDO.

Super težka voda

Supertežka voda vsebuje tritij, katerega razpolovna doba je več kot 12 let. Po svojih lastnostih je supertežka voda ( T2O) se od običajnega še opazneje razlikuje: vre pri 104 °C, zmrzne pri +9 °C in ima gostoto 1,21 g/cm³. Poznamo vseh devet variant supertežke vode (torej pridobljene v obliki bolj ali manj čistih makroskopskih vzorcev): THO, TDO in T 2 O z vsakim od treh stabilnih izotopov kisika (16 O, 17 O in 18 O). Včasih se supertežka voda preprosto imenuje težka voda, razen če to lahko povzroči zmedo. Supertežka voda ima visoko radiotoksičnost.

Modifikacije vode s težkimi kisikovimi izotopi

Izraz težka voda se uporabljajo tudi v zvezi s težko kisikovo vodo, v kateri je običajni lahki kisik 16 O nadomeščen z enim od težkih stabilnih izotopov 17 O ali 18 O. Težki kisikovi izotopi obstajajo v naravni mešanici, zato je v naravni vodi vedno primeša obeh težkih kisikovih modifikacij. Njihovo fizične lastnosti tudi nekoliko drugačna od lastnosti navadne vode; torej je zmrzišče 1 H 2 18 O +0,28 ° C.

V diagnostiki se uporablja težka kisikova voda, zlasti 1 H 2 18 O onkološke bolezni(Iz njega na ciklotronu pridobivajo izotop fluor-18, ki se uporablja za sintezo zdravil za diagnostiko onkoloških bolezni, zlasti 18-fdg).

Skupno število izotopskih modifikacij vode

Če štejemo vse mogoče neradioaktiven spojine s splošno formulo H 2 O, potem skupaj Obstaja le devet možnih izotopskih modifikacij vode (ker obstajata dva stabilna izotopa vodika in trije izotopi kisika):

• H 2 16 O - lahka voda ali samo voda
• H 2 17 O
• H 2 18 O - težka kisikova voda
• HD 16 O - poltežka voda
• HD 17 O
• HD 18O
• D 2 16 O - težka voda
• D217O
• D218O

S tritijem se njihovo število poveča na 18:

• T 2 16 O - zelo težka voda
• T 2 17O
• T 2 18 O
• DT 16O
• DT 17O
• DT 18O
• HT 16O
• HT 17O
• HT 18O

torej razen pogost, najpogostejši v naravi "lahka" voda 1 H 2 16 O je skupno 8 neradioaktivnih (stabilnih) in 9 radioaktivnih "težkih voda".