Ang tubig ay isa sa mga pinakakaraniwang sangkap sa kalikasan (ang hydrosphere ay sumasakop sa 71% ng ibabaw ng Earth). Ang tubig ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa heolohiya at ang kasaysayan ng planeta. Kung walang tubig, hindi mabubuhay ang mga organismo. Ang katotohanan ay ang katawan ng tao ay halos 63% - 68% na tubig. Halos lahat ng bio mga reaksiyong kemikal sa bawat buhay na selula ay may mga reaksyon sa may tubig na solusyon... Sa mga solusyon (pangunahing may tubig) karamihan sa mga teknolohikal na proseso sa mga negosyo industriya ng kemikal, sa produksyon mga gamot At produktong pagkain. At sa metalurhiya, ang tubig ay napakahalaga, at hindi lamang para sa paglamig. Ito ay hindi nagkataon na ang hydrometallurgy - ang pagkuha ng mga metal mula sa ores at concentrates gamit ang mga solusyon ng iba't ibang reagents - ay naging isang mahalagang industriya.

Tubig, wala kang kulay, walang lasa, walang amoy,
hindi ka mailalarawan, nag-e-enjoy ka,
hindi alam kung ano ka. Imposibleng sabihin
kung ano ang kailangan para sa buhay: ikaw mismo ang buhay.
Tinutupad mo kami ng kagalakan,
na hindi maipaliwanag ng ating nararamdaman.
Sa iyo nagbabalik ang aming lakas,
kung kanino tayo nagpaalam na.
Sa pamamagitan ng iyong biyaya ay nagsimula silang muli sa amin
ang mga tuyong bukal ng ating mga puso ay bumubula.
(A. de Saint-Exupéry. Planeta ng mga Tao)

Sumulat ako ng isang sanaysay sa paksang "Ang tubig ay ang pinakakahanga-hangang sangkap sa mundo." Pinili ko ang paksang ito dahil ito ang pinaka aktwal na paksa, dahil ang tubig ang pinakamahalagang sangkap sa Earth kung wala ito ay walang buhay na organismo ang maaaring umiral at walang biyolohikal, kemikal na reaksyon, o teknolohikal na proseso ang maaaring mangyari.

Ang tubig ay ang pinakakahanga-hangang sangkap sa Earth

Ang tubig ay isang pamilyar at hindi pangkaraniwang sangkap. Tinawag ng sikat na siyentipikong Sobyet na si Academician I.V. Petryanov ang kanyang tanyag na aklat sa agham tungkol sa tubig na "ang pinakapambihirang sangkap sa mundo." At ang "Entertaining Physiology," na isinulat ng Doctor of Biological Sciences B.F. Sergeev, ay nagsisimula sa isang kabanata tungkol sa tubig - "The Substance that Created Our Planet."
Ang mga siyentipiko ay ganap na tama: walang sangkap sa Earth na mas mahalaga para sa atin kaysa sa ordinaryong tubig, at sa parehong oras ay walang ibang sangkap na ang mga pag-aari ay magkakaroon ng maraming kontradiksyon at anomalya gaya ng mga katangian nito.

Halos 3/4 ng ibabaw ng ating planeta ay inookupahan ng mga karagatan at dagat. Matigas na tubig - snow at yelo - sumasakop sa 20% ng lupa. Ang klima ng planeta ay nakasalalay sa tubig. Sinasabi ng mga geophysicist na matagal nang lumamig ang Earth at naging isang walang buhay na piraso ng bato kung hindi dahil sa tubig. Ito ay may napakataas na kapasidad ng init. Kapag pinainit, sinisipsip nito ang init; paglamig, ibinibigay niya ito. Ang tubig ng daigdig ay parehong sumisipsip at nagbabalik ng maraming init at sa gayo'y "pinapantay" ang klima. At ang nagpoprotekta sa Earth mula sa cosmic cold ay ang mga molekula ng tubig na nakakalat sa atmospera - sa mga ulap at sa anyo ng singaw... Hindi mo magagawa nang walang tubig - ito ang pinakamahalagang sangkap sa Earth.
Istraktura ng isang molekula ng tubig

Ang pag-uugali ng tubig ay "hindi makatwiran". Lumalabas na ang paglipat ng tubig mula sa solid hanggang sa likido at gas ay nangyayari sa mga temperatura na mas mataas kaysa sa nararapat. May nakitang paliwanag para sa mga anomalyang ito. Ang molekula ng tubig H 2 O ay binuo sa anyo ng isang tatsulok: ang anggulo sa pagitan ng dalawang oxygen-hydrogen bond ay 104 degrees. Ngunit dahil ang parehong mga atomo ng hydrogen ay matatagpuan sa parehong bahagi ng oxygen, mga singil sa kuryente ay nakakalat sa loob nito. Ang molekula ng tubig ay polar, na siyang dahilan ng espesyal na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng iba't ibang mga molekula nito. Ang mga atomo ng hydrogen sa molekula ng H 2 O, na may bahagyang positibong singil, ay nakikipag-ugnayan sa mga electron ng mga atomo ng oxygen ng mga kalapit na molekula. Ang chemical bond na ito ay tinatawag na hydrogen bond. Pinagsasama nito ang mga molekula ng H 2 O sa mga natatanging polimer ng isang spatial na istraktura; ang eroplano kung saan matatagpuan ang mga hydrogen bond ay patayo sa eroplano ng mga atomo ng parehong molekula ng H 2 O. Pangunahing ipinapaliwanag ng interaksyon sa pagitan ng mga molekula ng tubig ang abnormal na mataas na temperatura ng pagkatunaw at pagkulo nito. Ang karagdagang enerhiya ay dapat ibigay upang lumuwag at pagkatapos ay sirain ang mga bono ng hydrogen. At ang enerhiya na ito ay napakahalaga. Ito ang dahilan kung bakit, sa pamamagitan ng paraan, ang kapasidad ng init ng tubig ay napakataas.

Anong mga bono mayroon ang H 2 O?

Ang isang molekula ng tubig ay naglalaman ng dalawang polar covalent bond H-O.

Nabuo ang mga ito dahil sa overlap ng dalawang one-electron p cloud ng oxygen atom at one-electron S cloud ng dalawang hydrogen atoms.

Sa isang molekula ng tubig, ang oxygen atom ay may apat na pares ng elektron. Dalawa sa kanila ang kasangkot sa pagbuo ng mga covalent bond, i.e. ay nagbubuklod. Dalawa pa mga pares ng elektron ay hindi nagbubuklod.

Mayroong apat na pole charge sa isang molekula: dalawa ang positibo at dalawa ang negatibo. Mga positibong singil puro sa hydrogen atoms, dahil ang oxygen ay mas electronegative kaysa hydrogen. Ang dalawang negatibong pole ay nagmula sa dalawang non-bonding electron pares ng oxygen.

Ang ganitong pag-unawa sa istraktura ng molekula ay ginagawang posible na ipaliwanag ang maraming mga katangian ng tubig, lalo na ang istraktura ng yelo. Sa ice crystal lattice, ang bawat molekula ay napapalibutan ng apat na iba pa. Sa isang planar na imahe, ito ay maaaring katawanin bilang mga sumusunod:

Ang diagram ay nagpapakita na ang koneksyon sa pagitan ng mga molekula ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang hydrogen atom:
Ang positively charged hydrogen atom ng isang water molecule ay naaakit sa negatively charged oxygen atom ng isa pang water molecule. Ang bono na ito ay tinatawag na hydrogen bond (ito ay itinalaga ng mga tuldok). Ang lakas ng isang hydrogen bond ay humigit-kumulang 15-20 beses na mas mahina kaysa sa isang covalent bond. Samakatuwid, ang hydrogen bond ay madaling masira, na sinusunod, halimbawa, sa panahon ng pagsingaw ng tubig.

Ang istraktura ng likidong tubig ay kahawig ng yelo. Sa likidong tubig, ang mga molekula ay konektado din sa isa't isa sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen, ngunit ang istraktura ng tubig ay hindi gaanong "matibay" kaysa sa yelo. Dahil sa thermal na paggalaw ng mga molekula sa tubig, ang ilang mga hydrogen bond ay nasira at ang iba ay nabuo.

Mga pisikal na katangian ng H 2 O

Tubig, H 2 O, walang amoy, walang lasa, walang kulay na likido (maasul sa makapal na layer); density 1 g/cm 3 (sa 3.98 degrees), t pl = 0 degrees, t pigsa = 100 degrees.
Mayroong iba't ibang uri ng tubig: likido, solid at gas.
Ang tubig ang tanging sangkap sa kalikasan na, sa ilalim ng mga kondisyong panlupa, ay umiiral sa lahat ng tatlo estado ng pagsasama-sama:

likido - tubig
matigas - yelo
gaseous - singaw

Ang siyentipikong Sobyet na si V.I. Vernadsky ay sumulat: "Ang tubig ay namumukod-tangi sa kasaysayan ng ating planeta. Walang natural na katawan na maihahambing dito sa impluwensya nito sa takbo ng pangunahing, pinaka-ambisyosong proseso ng geological. Walang makalupang sangkap - isang bato mineral, isang buhay na katawan, na hindi naglalaman nito. Lahat ng makalupang bagay ay natatagusan at niyakap nito."

Mga kemikal na katangian ng H 2 O

Mula sa mga katangian ng kemikal tubig, ang kakayahan ng mga molekula nito na maghiwalay (maghiwa-hiwalay) sa mga ion at ang kakayahan ng tubig na matunaw ang mga sangkap ng iba't ibang kemikal na kalikasan ay lalong mahalaga. Ang papel ng tubig bilang pangunahing at unibersal na solvent ay pangunahing tinutukoy ng polarity ng mga molekula nito (pag-alis ng mga sentro ng positibo at negatibong singil) at, bilang kinahinatnan, ang napakataas na dielectric na pare-pareho nito. Ang magkasalungat na singil sa kuryente, at sa partikular na mga ion, ay naaakit sa isa't isa sa tubig na 80 beses na mas mahina kaysa sa naaakit sa hangin. Mga kapangyarihan atraksyon sa isa't isa sa pagitan ng mga molekula o atomo ng isang katawan na nakalubog sa tubig ay mas mahina rin kaysa sa hangin. Sa kasong ito, mas madali para sa thermal movement na paghiwalayin ang mga molekula. Ito ang dahilan kung bakit nangyayari ang pagkalusaw, kabilang ang maraming mahirap-matunaw na mga sangkap: ang isang patak ay nag-aalis ng isang bato...

Dissociation (pagkabulok) ng mga molekula ng tubig sa mga ion:
H 2 O → H + +OH, o 2H 2 O → H 3 O (hydroxy ion) +OH
sa ilalim ng normal na mga kondisyon ito ay lubhang hindi gaanong mahalaga; Sa karaniwan, ang isang molekula sa 500,000,000 ay naghihiwalay. Dapat tandaan na ang una sa mga ibinigay na equation ay puro kondisyon: ang isang proton H na nawalan ng isang electron shell ay hindi maaaring umiral sa isang may tubig na kapaligiran. Ito ay agad na pinagsama sa isang molekula ng tubig, na bumubuo ng hydroxy ion H 3 O. Itinuturing na ang mga kasama ng mga molekula ng tubig ay talagang nabubulok sa mas mabibigat na mga ion, tulad ng, halimbawa,
8H 2 O → HgO 4 +H 7 O 4, at ang reaksyon H 2 O → H + +OH - ay isang napakasimpleng diagram lamang ng totoong proseso.

Ang reaktibiti ng tubig ay medyo mababa. Totoo, ang ilang mga aktibong metal ay may kakayahang ilipat ang hydrogen mula dito:
2Na+2H 2 O → 2NaOH+H 2,

at sa isang kapaligiran ng libreng fluorine, ang tubig ay maaaring masunog:
2F 2 +2H 2 O → 4HF+O 2.

Ang mga kristal ay binubuo ng magkatulad na molecular associates ng molecular compounds. regular na yelo. Ang "pag-iimpake" ng mga atomo sa gayong kristal ay hindi ionic, at ang yelo ay hindi nagsasagawa ng init nang maayos. Ang density ng likidong tubig sa mga temperatura na malapit sa zero ay mas malaki kaysa sa yelo. Sa 0°C, ang 1 g ng yelo ay sumasakop sa dami ng 1.0905 cm 3, at ang 1 g ng likidong tubig ay sumasakop sa dami ng 1.0001 cm 3. At lumulutang ang yelo, kaya naman hindi nagyeyelo ang mga anyong tubig, ngunit natatakpan lamang ng yelo. Ito ay nagpapakita ng isa pang anomalya ng tubig: pagkatapos ng pagkatunaw, ito ay unang nagkontrata, at pagkatapos lamang, sa pagliko ng 4 na degree, sa panahon ng karagdagang proseso ay nagsisimula itong lumawak. Sa mataas na presyon ang ordinaryong yelo ay maaaring gawing tinatawag na yelo - 1, yelo - 2, yelo - 3, atbp. - mas mabigat at mas siksik na mala-kristal na mga anyo ng sangkap na ito. Ang pinakamahirap, siksik at pinaka-matigas na yelo sa ngayon ay 7, na nakuha sa presyon na 3 kiloPa. Natutunaw ito sa 190 degrees.

Ikot ng tubig sa kalikasan

Ang katawan ng tao ay natagos ng milyun-milyong daluyan ng dugo. Ang mga malalaking arterya at mga ugat ay nag-uugnay sa mga pangunahing organo ng katawan sa isa't isa, ang mga mas maliliit ay nakakabit sa kanila sa lahat ng panig, at ang pinakamagagandang mga capillary ay umaabot sa halos bawat solong selula. Naghukay ka man ng butas, nakaupo sa klase o natutulog nang masaya, patuloy na dumadaloy ang dugo sa kanila, na nagbubuklod sa iyo. pinag-isang sistema ang katawan ng tao: utak at tiyan, bato at atay, mata at kalamnan. Ano ang kailangan ng dugo?

Ang dugo ay nagdadala ng oxygen mula sa iyong mga baga at mga sustansya mula sa iyong tiyan patungo sa bawat cell sa iyong katawan. Kinokolekta ng dugo ang mga produktong dumi mula sa lahat, kahit na ang pinakaliblib na sulok ng katawan, na pinapalaya ito mula sa carbon dioxide at iba pang hindi kailangan, kabilang ang mga mapanganib, mga sangkap. Ang dugo ay nagdadala ng mga espesyal na sangkap sa buong katawan - mga hormone, na kumokontrol at nag-uugnay sa gawain ng iba't ibang organo. Sa madaling salita, ang dugo ay nag-uugnay sa iba't ibang bahagi ng katawan sa isang solong sistema, sa isang magkakaugnay at mahusay na organismo.

Ang ating planeta ay mayroon ding circulatory system. Ang dugo ng Lupa ay tubig, at mga daluyan ng dugo- mga ilog, ilog, sapa at lawa. At ito ay hindi lamang isang paghahambing, isang masining na metapora. Ang tubig sa Earth ay gumaganap ng parehong papel bilang dugo sa katawan ng tao, at tulad ng nabanggit kamakailan ng mga siyentipiko, ang istraktura ng network ng ilog ay halos kapareho sa istraktura. daluyan ng dugo sa katawan tao. "Ang charioteer ng kalikasan" - ito ang tinawag ng dakilang Leonardo da Vinci na tubig, siya ang dumadaan mula sa lupa patungo sa mga halaman, mula sa mga halaman hanggang sa kapaligiran, na dumadaloy sa mga ilog mula sa mga kontinente hanggang sa mga karagatan at bumabalik na may mga alon ng hangin, na kumokonekta. iba't ibang bahagi ng kalikasan sa isa't isa, na ginagawang iisang sistemang heograpikal. Ang tubig ay hindi lamang dumadaan mula sa isang likas na sangkap patungo sa isa pa. Tulad ng dugo, nagdadala ito ng napakalaking dami ng mga kemikal, iniluluwas ang mga ito mula sa lupa patungo sa mga halaman, mula sa lupa patungo sa mga lawa at karagatan, mula sa atmospera patungo sa lupa. Ang lahat ng mga halaman ay maaaring kumonsumo ng mga sustansya na nakapaloob sa lupa lamang sa tubig, kung saan sila ay nasa isang dissolved state. Kung hindi dahil sa pag-agos ng tubig mula sa lupa patungo sa mga halaman, lahat ng halamang gamot, maging ang mga tumutubo sa pinakamayayamang lupa, ay mamamatay “sa gutom,” gaya ng isang mangangalakal na namatay sa gutom sa isang kaban ng ginto. Ang tubig ay nagbibigay ng sustansya sa mga naninirahan sa mga ilog, lawa at dagat. Ang mga sapa na masayang umaagos mula sa mga bukid at parang sa panahon ng tagsibol na natutunaw ang niyebe o pagkatapos ng tag-araw na pag-ulan, na kinokolekta sa daan kung ano ang nakaimbak sa lupa mga kemikal na sangkap at ihatid ang mga ito sa mga naninirahan sa mga reservoir at dagat, sa gayon ay nag-uugnay sa lupa at tubig na mga lugar ng ating planeta. Ang pinakamayamang "talahanayan" ay nabuo sa mga lugar kung saan ang mga ilog na nagdadala ng mga sustansya ay dumadaloy sa mga lawa at dagat. Samakatuwid, ang mga naturang lugar sa baybayin - mga estero - ay nakikilala sa pamamagitan ng isang kaguluhan ng buhay sa ilalim ng dagat. At sino ang nag-aalis ng basura na nabuo bilang isang resulta ng aktibidad ng buhay ng iba't ibang mga sistemang heograpikal? Muli, ang tubig, at bilang isang accelerator ay mas mahusay itong gumagana kaysa sa sistema ng sirkulasyon ng tao, na bahagyang gumaganap ng function na ito. Ang papel ng paglilinis ng tubig ay lalong mahalaga ngayon, kapag nilalason ng mga tao ang kapaligiran ng basura mula sa mga lungsod, industriyal at agrikultural na negosyo. Ang katawan ng may sapat na gulang ay naglalaman ng humigit-kumulang 5-6 kg. dugo, karamihan ng na patuloy na umiikot sa pagitan sa iba't ibang bahagi kanyang katawan. Gaano karaming tubig ang kailangan ng buhay ng ating mundo?

Ang lahat ng tubig sa lupa na hindi bahagi ng mga bato ay pinagsama ng konsepto ng "hydrosphere". Ang bigat nito ay napakalaki na karaniwan itong sinusukat hindi sa kilo o tonelada, ngunit sa kubiko kilometro. Ang isang kubiko kilometro ay isang kubo na ang bawat gilid ay may sukat na 1 km, na patuloy na sinasakop ng tubig. Ang bigat ng 1 km 3 ng tubig ay katumbas ng 1 bilyong tonelada. Ang buong daigdig ay naglalaman ng 1.5 bilyong km 3 ng tubig, na sa timbang ay humigit-kumulang 1500000000000000000 tonelada! Para sa bawat tao mayroong 1.4 km 3 ng tubig, o 250 milyong tonelada. Uminom, ayaw ko!
Ngunit sa kasamaang palad, ang lahat ay hindi gaanong simple. Ang katotohanan ay ang 94% ng volume na ito ay binubuo ng mga tubig ng mga karagatan sa mundo, na hindi angkop para sa karamihan ng mga layuning pang-ekonomiya. 6% lamang ang tubig sa lupa, kung saan 1/3 lamang ang sariwa, i.e. 2% lamang ng kabuuang dami ng hydrosphere. Ang karamihan sa sariwang tubig na ito ay puro sa mga glacier. Kapansin-pansing mas kaunti sa mga ito ang nakapaloob sa ilalim ng ibabaw ng lupa (sa mababaw na mga abot-tanaw ng tubig sa ilalim ng lupa, sa mga lawa sa ilalim ng lupa, sa mga lupa, pati na rin sa mga singaw sa atmospera. Ang bahagi ng mga ilog, kung saan pangunahing kumukuha ng tubig ang mga tao, ay napakaliit - 1.2 libong km. 3. Ang kabuuang dami ng tubig na sabay-sabay na nilalaman ng mga buhay na organismo ay ganap na hindi gaanong mahalaga. Kaya't walang gaanong tubig sa ating planeta na maaaring kainin ng mga tao at iba pang mga nabubuhay na organismo. Ngunit bakit hindi ito nagtatapos? Kung tutuusin, ang mga tao at hayop Patuloy silang umiinom ng tubig, sinisingaw ito ng mga halaman sa atmospera, at dinadala ito ng mga ilog sa karagatan.

Bakit hindi nauubusan ng tubig ang Earth?

Ang sistema ng sirkulasyon ng tao ay isang saradong kadena kung saan patuloy na dumadaloy ang dugo, nagdadala ng oxygen at carbon dioxide, sustansya at basurang produkto. Ang daloy na ito ay hindi kailanman nagtatapos dahil ito ay isang bilog o isang singsing, at, tulad ng alam natin, "isang singsing ay walang katapusan." Ang network ng tubig ng ating planeta ay idinisenyo ayon sa parehong prinsipyo. Ang tubig sa Earth ay nasa patuloy na pag-ikot, at ang pagkawala nito sa isang link ay agad na pinupunan ng paggamit mula sa isa pa. Ang puwersang nagtutulak sa likod ng ikot ng tubig ay enerhiyang solar at gravity. Dahil sa ikot ng tubig, ang lahat ng bahagi ng hydrosphere ay malapit na nagkakaisa at nag-uugnay sa iba pang bahagi ng kalikasan. Sa pinaka pangkalahatang pananaw Ang ikot ng tubig sa ating planeta ay ganito ang hitsura. Sa ilalim ng impluwensya ng sikat ng araw, ang tubig ay sumingaw mula sa ibabaw ng karagatan at lupa at pumapasok sa atmospera, at ang pagsingaw mula sa ibabaw ng lupa ay isinasagawa kapwa ng mga ilog at mga reservoir, at ng lupa at mga halaman. Ang ilan sa tubig ay agad na bumabalik na may kasamang ulan pabalik sa karagatan, at ang ilan ay dinadala ng hangin patungo sa lupa, kung saan ito ay bumagsak sa anyo ng ulan at niyebe. Ang pagpasok sa lupa, ang tubig ay bahagyang nasisipsip dito, na pinupunan ang mga reserba ng kahalumigmigan ng lupa at tubig sa lupa; ang kahalumigmigan ng lupa ay bahagyang dumadaloy sa ibabaw sa mga ilog at mga reservoir; ang kahalumigmigan ng lupa ay bahagyang pumasa sa mga halaman, na sumingaw ito sa kapaligiran, at bahagyang dumadaloy. sa mga ilog, sa mas mababang bilis lamang. Ang mga ilog, na pinapakain ng mga batis sa ibabaw at tubig sa lupa, ay nagdadala ng tubig sa mga karagatan, na pinupunan ang pagkawala nito. Ang tubig ay sumingaw mula sa ibabaw nito, napupunta pabalik sa atmospera, at ang cycle ay nagsasara. Ang parehong paggalaw ng tubig sa pagitan ng lahat ng bahagi ng kalikasan at lahat ng lugar ibabaw ng lupa patuloy at tuluy-tuloy na nangyayari sa loob ng maraming milyong taon.

Dapat sabihin na ang ikot ng tubig ay hindi ganap na sarado. Ang bahagi nito, na nahuhulog sa itaas na mga layer ng atmospera, ay nabubulok sa ilalim ng impluwensya ng sikat ng araw at napupunta sa kalawakan. Ngunit ang mga maliliit na pagkalugi na ito ay patuloy na pinupunan ng suplay ng tubig mula sa malalalim na patong ng lupa sa panahon ng pagsabog ng bulkan. Dahil dito, unti-unting tumataas ang dami ng hydrosphere. Ayon sa ilang mga kalkulasyon, 4 bilyong taon na ang nakalilipas ang dami nito ay 20 milyong km 3, i.e. ay pitong libong beses na mas maliit kaysa sa makabago. Sa hinaharap, ang dami ng tubig sa Earth ay tila tataas din, dahil ang dami ng tubig sa mantle ng Earth ay tinatantya sa 20 bilyon km 3 - ito ay 15 beses na higit pa kaysa sa kasalukuyang dami ng hydrosphere. Sa pamamagitan ng paghahambing ng dami ng tubig sa mga indibidwal na bahagi ng hydrosphere na may pag-agos ng tubig sa kanila at mga kalapit na bahagi ng cycle, posibleng matukoy ang aktibidad ng pagpapalitan ng tubig, i.e. ang panahon kung saan ang dami ng tubig sa Karagatan ng Daigdig, atmospera o lupa ay maaaring ganap na mai-renew. Ang tubig sa mga polar glacier ay na-renew ang pinakamabagal (isang beses bawat 8 libong taon). At ang pinakamabilis na bagay na mag-renew ay ang tubig ng ilog, na sa lahat ng mga ilog sa Earth ay ganap na nagbabago sa loob ng 11 araw.

Ang gutom sa tubig ng planeta

"Ang Earth ay isang planeta ng kamangha-manghang kabughaw"! — Ang mga Amerikanong astronaut na bumabalik mula sa malayong Kalawakan pagkatapos mapunta sa Buwan ay masigasig na nag-ulat. At maaaring iba ang hitsura ng ating planeta kung higit sa 2/3 ng ibabaw nito ay inookupahan ng mga dagat at karagatan, glacier at lawa, ilog, pond at reservoir. Ngunit kung gayon, ano ang ibig sabihin ng phenomenon na ang pangalan ay nasa mga headline? Anong uri ng "gutom" ang maaaring magkaroon kung mayroong isang kasaganaan ng mga anyong tubig sa Earth? Oo, mayroong higit sa sapat na tubig sa Earth. Ngunit hindi natin dapat kalimutan na ang buhay sa planetang Earth, ayon sa mga siyentipiko, ay unang lumitaw sa tubig, at pagkatapos lamang ay dumating sa lupa. Ang mga organismo ay nagpapanatili ng kanilang pag-asa sa tubig sa panahon ng ebolusyon sa loob ng maraming milyong taon. Ang tubig ang pangunahing “building material” na bumubuo sa kanilang katawan. Madali itong ma-verify sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga figure sa mga sumusunod na talahanayan:

Ang huling bilang ng talahanayang ito ay nagpapahiwatig na ang isang tao ay tumitimbang ng 70 kg. naglalaman ng 50 kg. tubig! Ngunit mayroong higit pa nito sa embryo ng tao: sa isang tatlong araw na embryo - 97%, sa isang tatlong buwang embryo - 91%, sa isang walong buwang embryo - 81%.

Ang problema ng "gutom sa tubig" ay ang pangangailangan na hindi mapigilan ang isang tiyak na dami ng tubig sa katawan, dahil mayroong patuloy na pagkawala ng kahalumigmigan sa panahon ng iba't ibang mga prosesong pisyolohikal. Para sa normal na pag-iral sa isang mapagtimpi na klima, ang isang tao ay kailangang makatanggap ng humigit-kumulang 3.5 litro ng tubig bawat araw mula sa pag-inom at pagkain; sa disyerto ang pamantayang ito ay tumataas sa hindi bababa sa 7.5 litro. Ang isang tao ay maaaring umiral nang walang pagkain sa loob ng halos apatnapung araw, at walang tubig nang mas kaunti - 8 araw. Ayon sa mga espesyal na medikal na eksperimento, na may pagkawala ng kahalumigmigan sa halagang 6-8% ng timbang ng katawan, ang isang tao ay nahulog sa nanghihina na estado, na may pagkawala ng 10%, nagsisimula ang mga guni-guni, na may 12%, ang isang tao ay hindi na makakabawi nang walang espesyal na Medikal na pangangalaga, at may pagkawala ng 20%, nangyayari ang hindi maiiwasang kamatayan. Maraming mga hayop ang mahusay na umaangkop sa kakulangan ng kahalumigmigan. Ang pinakasikat at nagniningning na halimbawa ito ang "barko ng disyerto", ang kamelyo. Maaari itong mabuhay nang napakatagal sa isang mainit na disyerto, nang hindi umiinom ng inuming tubig at nawawala ng hanggang 30% ng orihinal nitong timbang nang hindi nakompromiso ang pagganap nito. Kaya, sa isa sa mga espesyal na pagsubok, ang isang kamelyo ay nagtrabaho sa loob ng 8 araw sa ilalim ng nakakapasong araw ng tag-init, na nawalan ng 100 kg. mula sa 450 kg. panimulang timbang nito. At nang dinala nila siya sa tubig, uminom siya ng 103 litro at bumalik ang kanyang timbang. Ito ay itinatag na ang isang kamelyo ay maaaring makakuha ng hanggang 40 litro ng kahalumigmigan sa pamamagitan ng pag-convert ng taba na naipon sa umbok nito. Hindi nila ito ginagamit Inuming Tubig mga hayop sa disyerto tulad ng jerboa at kangaroo rats - mayroon silang sapat na kahalumigmigan, na natatanggap nila mula sa pagkain, at tubig na nabuo sa kanilang mga katawan sa panahon ng oksihenasyon ng kanilang sariling taba, tulad ng mga kamelyo. Higit pa mas madaming tubig natupok ng mga halaman para sa kanilang paglaki at pag-unlad. Ang isang ulo ng repolyo ay "umiinom" ng higit sa isang litro ng tubig bawat araw; sa karaniwan, ang isang puno ay umiinom ng higit sa 200 litro ng tubig. Siyempre, ito ay isang medyo tinatayang figure - iba't ibang lahi Ang mga puno sa iba't ibang natural na kondisyon ay kumonsumo ng napaka-iba't ibang dami ng kahalumigmigan. Kaya, ang saxaul na lumalago sa disyerto ay nag-aaksaya ng kaunting kahalumigmigan, at ang eucalyptus, na sa ilang mga lugar ay tinatawag na "pump tree," ay dumadaan sa isang malaking halaga ng tubig sa pamamagitan ng sarili nito, at sa kadahilanang ito ang mga pagtatanim nito ay ginagamit upang maubos ang mga latian. Ito ay kung paano ang latian malarial na lupain ng Colchis Lowland ay naging isang maunlad na teritoryo.

Sa ngayon, halos 10% ng populasyon ng ating planeta ang kulang sa malinis na tubig. At kung isasaalang-alang mo na 800 milyong kabahayan sa mga rural na lugar, kung saan halos 25% ng lahat ng sangkatauhan ay nabubuhay, ay walang tubig na tumatakbo, kung gayon ang problema ng "gutom sa tubig" ay nagiging tunay na pandaigdigan. Ito ay lalo na talamak sa mga umuunlad na bansa, kung saan humigit-kumulang 90% ng populasyon ay gumagamit ng mahinang tubig. kapintasan malinis na tubig nagiging isa sa ang pinakamahalagang salik nililimitahan ang progresibong pag-unlad ng sangkatauhan.

Mga biniling tanong tungkol sa pagtitipid ng tubig

Ginagamit ang tubig sa lahat ng lugar aktibidad sa ekonomiya tao. Halos imposibleng pangalanan ang anuman proseso ng pagmamanupaktura, na hindi gagamit ng tubig. Dahil sa mabilis na pag-unlad ng industriya at paglaki ng populasyon sa lunsod, tumataas ang pagkonsumo ng tubig. Ang mga isyu ng pagprotekta sa mga mapagkukunan ng tubig at mga mapagkukunan mula sa pagkaubos, gayundin mula sa polusyon ng wastewater, ay pinakamahalaga. Alam ng lahat ang pinsalang dulot nito wastewater mga naninirahan sa mga reservoir. Ang higit na kahila-hilakbot para sa mga tao at lahat ng nabubuhay na bagay sa Earth ay ang hitsura ng mga nakakalason na kemikal sa tubig ng ilog, na nahuhugas mula sa mga bukid. Kaya't ang pagkakaroon ng 2.1 bahagi ng pestisidyo (endrin) sa tubig sa bawat bilyong bahagi ng tubig ay sapat na upang patayin ang lahat ng isda sa loob nito. Ang hindi nalinis na dumi na itinatapon sa mga ilog ay nagdudulot ng malaking banta sa sangkatauhan. mga pamayanan. Ang problemang ito ay malulutas sa pamamagitan ng pagpapatupad ng mga teknolohikal na proseso kung saan ang basurang tubig ay hindi itinatapon sa mga reservoir, ngunit pagkatapos ng paglilinis ay ibinalik sa teknolohikal na proseso.

Sa kasalukuyan, ang malaking pansin ay binabayaran sa pangangalaga ng kapaligiran at sa partikular na mga likas na reservoir. Kung isasaalang-alang ang kahalagahan ng problemang ito, ang ating bansa ay hindi nagpatibay ng batas sa proteksyon at makatwirang paggamit mga likas na yaman. Sinasabi ng Konstitusyon: "Ang mga mamamayan ng Russia ay obligadong pangalagaan ang kalikasan at protektahan ang kayamanan nito."

Mga uri ng tubig

Bromine water - puspos na solusyon ng Br 2 sa tubig (3.5% ng timbang Br 2). Ang bromine water ay isang oxidizing agent, isang brominating agent sa analytical chemistry.

Tubig ng ammonia - ay nabuo kapag ang hilaw na coke oven gas ay napunta sa tubig, na puro dahil sa paglamig ng gas o espesyal na iniksyon dito upang hugasan ang NH3. Sa parehong mga kaso, ang tinatawag na mahina, o pagkayod, ammonia tubig ay nakuha. Sa pamamagitan ng pag-distill ng tubig ng ammonia na ito na may singaw at kasunod na reflux at condensation, ang concentrated ammonia water (18 - 20% NH 3 ayon sa timbang) ay nakuha, na ginagamit sa paggawa ng soda, bilang isang likidong pataba, atbp.

# 7732 · 11/15/2018 sa 17:18 oras sa Moscow · naitala ang ip address · ·
salamat, ito ay magiging mabuti para sa ulat)

Alam natin mula noong tayo ay nag-aaral na ang buhay sa ating planeta ay hindi posible kung walang tubig. Walang taong mabubuhay kahit isang linggo kung wala ito. Gayunpaman, mayroong isang oras na hindi lamang alam ng mga tao kung ano ang tubig, ngunit hindi rin naiintindihan kung gaano karami ang sangkap na ito sa Earth.

Ang tubig ay isang likido na walang lasa, kulay o amoy. Ang sangkap na ito ay isa sa pinakakaraniwan sa Earth. Tinatayang ¾ ng ibabaw ng planeta ay inookupahan ng mga ilog, dagat, karagatan at iba pang anyong tubig. Ang tubig ay maaaring nasa solid (yelo) at gas na estado.

Ang katawan ng isang may sapat na gulang ay humigit-kumulang 70% na binubuo nito. Ito ay isang solvent para sa mga mineral at sustansya sa ating katawan, nagtataguyod ng normalisasyon normal na temperatura katawan at nag-aalis ng mga produktong dumi kasama ng mga lason. Gayundin, ang tubig ay simpleng hindi mapapalitan sa ating pagkain. Sinasabi ng mga doktor na araw-araw ang isang tao ay kailangang uminom ng 1.5 hanggang 2.5 litro ng malinis na tubig.

Ayon sa mga siyentipiko, mayroong humigit-kumulang 1,500 milyong kubiko kilometro ng tubig sa Earth, at 10% lamang nito ang sariwa at angkop para sa pag-inom. Ang lahat ng ito ay nahahati sa ibabaw at sa ilalim ng tubig.

Gumagamit ang mga tao ng tubig na matatagpuan sa mababaw na kalaliman para sa kanilang mga pangangailangan. Ang mga glacier ng Antarctica ay nagbibigay ng malaking suplay ng sariwang tubig. Malaki ang papel na ginagampanan ng atmospheric precipitation. Natutunan din ng mga tao na kumuha ng sariwang tubig mula sa World Ocean sa pamamagitan ng paggamit ng mga kemikal at pisikal na pamamaraan.

Humigit-kumulang 6,000 kubiko kilometro ng tubig ang matatagpuan sa iba't ibang buhay na organismo. Regular ding nagpapalitan ang ating katawan kapaligiran. Ito ay nangyayari sa panahon ng paghinga, sa pamamagitan ng ihi at pawis. Kung mas maraming likido ang inilabas mula sa katawan kaysa kinuha, nagkakaroon ng dehydration, na maaaring nakamamatay. Ang mga sintomas nito ay pagkahilo, pangangapos ng hininga at mabilis na tibok ng puso.

Ang bawat cell sa ating katawan ay naglalaman ng tubig. Ang lahat ng mga biochemical reaction na nagaganap dito ay nangangailangan ng presensya nito. Kung walang sapat na tubig sa katawan, kung gayon ang isang akumulasyon ng mga produktong metaboliko ay nangyayari sa mga selula, na humahantong sa pag-unlad malubhang sakit. Upang maiwasan ito, ang isang tao ay dapat sumunod sa isang rehimen ng pag-inom. Ang tubig ay kasangkot sa:

• transportasyon ng oxygen at nutrients sa mga tisyu at mga selula;
• regulasyon ng presyon ng dugo;
• tinitiyak ang proseso ng hematopoiesis;
• pag-alis ng basura at lason;
• lubricating joints;
• normalisasyon ng paglipat ng init.

Ang mga siyentipiko ay hindi tumitigil sa paggalugad ng tubig, regular na nakakahanap ng mga bagong katangian:

1. Ang average na dami ng tubig na nakapaloob sa lahat ng nabubuhay na organismo ay hindi bababa sa 50%.
2. Ang mantle ng Earth ay naglalaman ng sampu-sampung beses na mas maraming likidong ito kaysa sa nilalaman ng World Ocean.
3. Kung walang mga depression at bulge sa Earth, ang antas ng tubig ay tataas ng 3 km sa itaas ng lupa.
4. Ang mga karagatan sa mundo ay sumasakop sa halos 71% ng ibabaw ng ating planeta at naglalaman ng 97% ng lahat ng mga reserbang tubig sa mundo.
5. Kung ang mga glacier sa planeta ay natunaw, pagkatapos ay 1/8 ng lupain ay mababaha.
6. May mga kilalang kaso kung kailan sariwang tubig nagyelo sa temperaturang higit sa 0 degrees.
7. Ang tubig sa dagat ay binubuo ng 35% na asin, kaya nagyeyelo ito sa mga temperatura sa ibaba -2 degrees.
8. Ang ibabaw ng tubig ay maaaring sumasalamin sa halos 5% ng mga sinag ng araw, habang higit sa 85% ay sumasalamin mula sa ibabaw ng yelo.
9. Ang tubig ay isa sa ilang mga sangkap na lumalawak kapag ito ay nagyeyelo.
10. Sa kumbinasyon ng fluorine, ang tubig at ang singaw nito ay may kakayahang magsunog. Sa isang makabuluhang konsentrasyon ng fluorine, ang naturang halo ay nagiging paputok.

Pormula sa istruktura

True, empirical, o gross na formula: H2O

Kemikal na komposisyon ng tubig

Molekular na timbang: 18.015

Tubig (hydrogen oxide) - binary di-organikong tambalan Sa pormula ng kemikal H2O. Ang isang molekula ng tubig ay binubuo ng dalawang atomo ng hydrogen at isang atom ng oxygen, na konektado ng isang covalent bond. Sa ilalim ng normal na kondisyon ito ay malinaw na likido, ay walang kulay (sa maliliit na volume), amoy o lasa. Sa solid state ito ay tinatawag na yelo (ice crystals ay maaaring bumuo ng snow o frost), at sa gaseous state ito ay tinatawag na water vapor. Ang tubig ay maaari ding umiral sa anyo ng mga likidong kristal (sa hydrophilic na ibabaw). Binubuo nito ang humigit-kumulang 0.05% ng masa ng Earth.

Ito ay isang mahusay na highly polar solvent. Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, palagi itong naglalaman ng mga dissolved substance (mga asin, gas).

Ang tubig sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay nasa estado ng likido, habang ang mga katulad na compound ng hydrogen ng iba pang mga elemento ay mga gas (H 2 S, CH 4, HF). Ang mga hydrogen atom ay nakakabit sa oxygen atom, na bumubuo ng isang anggulo na 104.45° (104°27′). Dahil sa malaking pagkakaiba sa electronegativity sa pagitan ng mga atomo ng hydrogen at oxygen, ang mga ulap ng elektron ay malakas na kumikiling sa oxygen. Para sa kadahilanang ito, ang molekula ng tubig ay may malaking dipole moment (p = 1.84 D, pangalawa lamang sa hydrocyanic acid). Ang bawat molekula ng tubig ay bumubuo ng hanggang apat na hydrogen bond - dalawa sa kanila ay nabuo sa pamamagitan ng isang oxygen atom at dalawa sa pamamagitan ng hydrogen atoms. Tinutukoy ang bilang ng mga bono ng hydrogen at ang kanilang branched na istraktura mataas na temperatura kumukulong tubig at ang tiyak na init ng singaw nito. Kung walang hydrogen bonds, ang tubig, batay sa lugar ng oxygen sa periodic table at ang mga kumukulong punto ng hydride ng mga elementong tulad ng oxygen (sulfur, selenium, tellurium), ay kumukulo sa −80 °C at magye-freeze sa −100 °C.

Kapag lumilipat sa isang solidong estado, ang mga molekula ng tubig ay iniutos, habang ang mga volume ng mga voids sa pagitan ng mga molekula ay tumataas, at ang pangkalahatang density ng tubig ay bumababa, na nagpapaliwanag ng mas mababang density (mas malaking dami) ng tubig sa yugto ng yelo. Sa panahon ng pagsingaw, sa kabaligtaran, ang lahat ng mga bono ng hydrogen ay nasira. Ang pagsira ng mga bono ay nangangailangan ng maraming enerhiya, kaya naman ang tubig ay may pinakamataas na tiyak na kapasidad ng init sa iba pang mga likido at mga solido. Upang mapainit ang isang litro ng tubig sa pamamagitan ng isang degree, kinakailangan ang 4.1868 kJ ng enerhiya. Dahil sa ari-arian na ito, ang tubig ay kadalasang ginagamit bilang isang coolant. Bilang karagdagan sa mataas na tiyak na kapasidad ng init nito, mayroon din ang tubig malalaking halaga tiyak na init ng pagsasanib (333.55 kJ/kg sa 0 °C) at singaw (2250 kJ/kg).

Ang tubig ang pangunahing bahagi ng lahat ng buhay sa Earth. Ito ay parehong tirahan ng mga organismo at ang pangunahing elemento sa kanilang istraktura, at, dahil dito, ang pinagmumulan ng buhay. Ginagamit ito sa lahat ng larangan ng industriya. Samakatuwid, napakahirap isipin ang buhay na walang tubig.

Ano ang kasama sa tubig

Alam ng lahat na ang tubig ay binubuo ng hydrogen at oxygen. Ito ay totoo. Ngunit bilang karagdagan sa dalawang elementong ito, ang tubig ay naglalaman din ng isang malaking listahan ng mga sangkap ng kemikal.

Ano ang binubuo ng tubig?

May posibilidad itong mag-transform, dumadaan sa isang hydrological cycle: evaporation, condensation at precipitation. Sa panahon ng mga phenomena na ito, ang tubig ay nakikipag-ugnay sa maraming mga organikong compound, metal, gas, bilang isang resulta kung saan ang likido ay pupunan ng iba't ibang mga elemento.

Ang mga elementong bumubuo sa tubig ay nahahati sa 6 na kategorya:

1. Mga ion. Kabilang dito ang: cations Na, K, Mg, Ca, anion: Cl, HCO 3 at SO 4. Ang mga sangkap na ito ay matatagpuan sa tubig sa pinakamaraming dami kumpara sa iba. Pumasok sila sa likido mula sa mga layer ng lupa, natural na mineral, bato, at bilang mga elemento ng pagkabulok ng mga produktong pang-industriya.
2. Mga natunaw na gas: oxygen, nitrogen, hydrogen sulfide, carbon dioxide at iba pa. Ang dami ng bawat gas sa tubig ay direktang nakasalalay sa temperatura nito.
3. Mga elemento ng biogenic. Ang mga pangunahing ay posporus at nitrogen, na pumapasok sa likido mula sa mga sediment, wastewater at tubig sa agrikultura.
4. Mga microelement. Mayroong tungkol sa 30 species. Ang kanilang mga tagapagpahiwatig sa komposisyon ng tubig ay napakaliit at saklaw mula sa 0.1 hanggang micrograms bawat 1 litro. Kabilang dito ang: bromine, selenium, tanso, sink, atbp.
5. Mga organikong sangkap na natunaw sa tubig at mga sangkap na naglalaman ng nitrogen. Ito ay mga alkohol, carbohydrates, aldehydes, phenols, peptides, atbp.
6. Mga lason. Ito ay karaniwang mabigat na bakal at mga produktong petrolyo.

Molekyul ng tubig

Kaya, anong mga molekula ang binubuo ng tubig?

Ang formula ng tubig ay walang kuwenta - H 2 O. At ito ay nagpapakita na ang molekula ng tubig ay binubuo ng hydrogen at oxygen atoms. Ang isang matatag na koneksyon ay naitatag sa pagitan nila.

Ano ang hitsura ng molekula ng tubig sa kalawakan? Upang matukoy ang hugis ng isang molekula, ang mga sentro ng mga atomo ay konektado sa mga tuwid na linya, na nagreresulta sa isang three-dimensional na pigura - isang tetrahedron. Ito ang istraktura ng tubig.

Ang hugis ng isang molekula ng tubig ay maaaring magbago depende sa estado ng pagsasama-sama nito. Ang anggulo sa pagitan ng oxygen at hydrogen atoms ay 104.27 o para sa gaseous state, 109.5 o para sa solid state, at 105.03 o para sa liquid state.

Ang mga molekula na bumubuo sa tubig ay sumasakop sa isang tiyak na dami sa espasyo, habang ang kanilang mga shell ay natatakpan ng isang elektron na ulap sa anyo ng isang belo. Ang hitsura ng isang molekula ng tubig, na tinitingnan sa isang eroplano, ay inihambing sa isang hugis-X na chromosome, na nagsisilbing paghahatid ng genetic na impormasyon, at, samakatuwid, ay nagbibigay ng isang bagong buhay. Mula sa anyo na ito ang isang pagkakatulad ay iginuhit sa pagitan ng chromosome at tubig bilang pinagmumulan ng buhay.

Sa espasyo, ang isang molekula ay mukhang isang three-dimensional na tatsulok, isang tetrahedron. Ang form na ito ay napaka-stable at nagbabago lamang dahil sa impluwensya ng panlabas na pisikal na mga kadahilanan sa tubig.

Ano ang binubuo ng tubig? Sa mga atomo na napapailalim sa impluwensya ng mga puwersa ng van der Waals, ang pagbuo ng mga bono ng hydrogen. Kaugnay nito, ang mga random na kasama at kumpol ay nabuo sa pagitan ng oxygen at hydrogen ng mga kalapit na molekula. Ang una ay mga hindi maayos na istruktura, ang pangalawa ay inayos na mga kasama.

Sa karaniwang estado ng tubig, ang bilang ng mga kasama ay 60%, mga kumpol - 40%.

Ang pagbuo ng mga tulay ng hydrogen ay posible sa pagitan ng mga kalapit na molekula ng tubig, na nag-aambag sa pagbuo ng iba't ibang mga istraktura - mga kumpol.

Ang mga kumpol ay maaaring makipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen, at ito ay humahantong sa paglitaw ng mga istruktura ng isang bagong pagkakasunud-sunod - mga hexahedron.

Elektronikong istraktura ng isang molekula ng tubig

Ang mga atom ay kung saan ang tubig ay ginawa, at ang bawat atom ay may iba't ibang elektronikong istraktura. Kaya, ang graphical na formula para sa mga electronic na antas ay ganito ang hitsura: 8 O 1s 2 2s 2 2p 4, 1 H 1s 1.

Kapag naganap ang proseso ng pagbuo ng molekula ng tubig, nagaganap ang overlap ng mga ulap ng elektron: dalawang hindi magkapares na electron ng oxygen na nagsasapawan sa 1 hindi magkapares na elektron ng hydrogen. Bilang resulta ng overlap, isang anggulo ng 104 degrees ay nabuo sa pagitan ng mga atomo.

Pisikal na estado ng tubig

Tulad ng nabanggit na, ang mga molekula ng tubig ay mga dipoles, at ang katotohanang ito ay nakakaapekto sa hindi pangkaraniwang Isa sa mga katangiang ito ay ang tubig ay maaaring naroroon sa kalikasan sa tatlong estado ng pagsasama-sama: likido, solid at singaw.

Ang paglipat mula sa isang estado patungo sa isa pa ay dahil sa mga sumusunod na proseso:

1. Pagkulo - mula sa likido hanggang singaw.
2. Ang condensation ay ang paglipat ng kanilang singaw sa likido (precipitation).
3. Ang crystallization ay kapag ang isang likido ay nagiging yelo.
4. Ang pagtunaw ay ang proseso ng pagtunaw ng yelo at paggawa ng likido.
5. Ang sublimation ay ang pagbabago ng yelo sa isang estado ng singaw.
6. Desublimation - backlash sublimation, iyon ay, ang paglipat ng singaw sa yelo.

Ang istraktura ng molecular lattice nito ay nakasalalay din sa estado ng tubig.

Konklusyon

Kaya, maaari nating sabihin na ang tubig ay may isang simpleng istraktura, na maaaring magbago depende sa kondisyon nito. At naging malinaw sa amin kung ano ang binubuo ng mga molecule ng tubig.

deuterium oxide Mga tradisyonal na pangalan mabigat na tubig Chem. pormula D2O Mga katangiang pisikal Estado likido Molar mass 20.04 g/mol Densidad 1.1042 g/cm³ Dynamic na lagkit 0.00125 Pa s Katangiang thermal T. lumutang. 3.81 °C T. kip. 101.43 °C Kr. presyon 21.86 MPa Mol. kapasidad ng init 84.3 J/(mol K) Ud. kapasidad ng init 4.105 J/(kg K) Entalpy ng pagbuo −294.6 kJ/mol Natutunaw na enthalpy 5.301 kJ/mol Entalpy ng pagkulo 45.4 kJ/mol Presyon ng singaw 10 sa 13.1 °C
100 mmHg Art. sa 54 °C Mga katangian ng kemikal Solubility sa tubig walang limitasyon Solubility sa eter bahagyang natutunaw Solubility sa ethanol walang limitasyon Mga katangian ng optical Repraktibo index 1.32844 (sa 20 °C) Pag-uuri Reg. Numero ng CAS 7789-20-0 PubChem Reg. Numero ng EINECS 232-148-9 NGITI InChI RTECS ZC0230000 ChEBI ChemSpider Kaligtasan NFPA 704 Ang data ay batay sa mga karaniwang kundisyon (25 °C, 100 kPa) maliban kung iba ang nakasaad.

Kasaysayan ng pagtuklas

Ang mabibigat na molekula ng tubig ng hydrogen ay unang natuklasan sa natural na tubig ni Harold Urey noong 1932, kung saan iginawad ang siyentipiko. Nobel Prize sa kimika noong 1934. At noong 1933, si Gilbert Lewis ay naghiwalay ng purong mabigat na tubig na hydrogen. Sa electrolysis ordinaryong tubig, na naglalaman, kasama ng mga ordinaryong molekula ng tubig, ng isang maliit na halaga ng mga molekula ng mabibigat na (D 2 O) at semi-heavy (HDO) na tubig na nabuo ng mabigat na isotope ng hydrogen, ang natitira ay unti-unting pinayaman ng mga molekula ng mga compound na ito. Mula sa naturang nalalabi, pagkatapos ng paulit-ulit na electrolysis ng maraming beses, si Lewis noong 1933 ang unang naghiwalay ng isang maliit na halaga ng tubig, na binubuo ng halos 100% ng mga molekula ng isang compound ng oxygen na may deuterium at tinatawag na mabigat. Ang pamamaraang ito ng paggawa ng mabigat na tubig ay nananatiling pangunahing isa ngayon, bagama't ito ay pangunahing ginagamit sa huling yugto ng pagpapayaman mula 5-10% hanggang >99% (tingnan sa ibaba).

Matapos ang pagtuklas ng nuclear fission noong huling bahagi ng 1938 at ang pagsasakatuparan ng posibilidad ng paggamit ng neutron-induced nuclear fission chain reactions, ang pangangailangan ay bumangon para sa isang neutron moderator - isang sangkap na maaaring epektibong makapagpabagal sa mga neutron nang hindi nawawala ang mga ito sa mga reaksyon ng pagkuha. Ang mga neutron ay pinaka-epektibong pinapagana ng light nuclei, at ang pinakaepektibong moderator ay ang ordinaryong hydrogen (protium) nuclei, ngunit mayroon silang mataas na neutron capture cross section. Sa kaibahan, ang mabigat na hydrogen ay kumukuha ng napakakaunting mga neutron (ang thermal neutron capture cross section ng protium ay higit sa 100 libong beses na mas mataas kaysa sa deuterium). Sa teknikal, ang pinaka-maginhawang tambalan ng deuterium ay mabigat na tubig, at maaari rin itong magsilbi bilang isang coolant, na nag-aalis ng nabuong init mula sa lugar kung saan ito nangyayari. chain reaction dibisyon. Mula noong unang panahon ng nuclear power, ang mabigat na tubig ay naging isang mahalagang bahagi sa ilang mga reaktor, kapwa para sa pagbuo ng kuryente at sa mga idinisenyo upang makagawa ng mga plutonium isotopes para sa mga sandatang nuklear. Ang mga tinatawag na heavy water reactors na ito ay may kalamangan na maaari silang gumana sa natural (uenriched) uranium nang hindi gumagamit ng graphite moderators, na sa panahon ng decommissioning ay maaaring magdulot ng panganib sa pagsabog ng alikabok at naglalaman ng induced radioactivity (carbon-14 at ilang iba pang radionuclides. ). Gayunpaman, karamihan sa mga modernong reactor ay gumagamit ng enriched uranium na may normal na "magaan na tubig" bilang isang moderator, sa kabila ng bahagyang pagkawala ng mga na-moderate na neutron.

Produksyon ng mabigat na tubig sa USSR

Paghahambing ng mga katangian ng mabigat at ordinaryong tubig

Parameter	D2O	HDO	H2O
Natutunaw na punto, °C	3,82	2,04	0,00
Boiling point, °C	101,4	100,7	100,0
Densidad sa 20 °C, g/cm³	1,1056	1,054	0,9982
Temperatura ng pinakamataas na density, °C	11,6		4,0
Lagkit sa 20 °C, centipoise	1,2467	1,1248	1,0016
Pag-igting sa ibabaw sa 25 °C, dyn cm	71,87	71,93	71,98
Pagbaba ng volume ng molar habang natutunaw, cm³/mol	1,567		1,634
init ng molar ng pagsasanib, kcal/mol	1,515		1,436
Molar init ng singaw, kcal/mol	10,864	10,757	10,515
sa 25 °C	7,41	7,266	7,00

Ang pagiging likas

Sa natural na tubig, mayroong isang deuterium atom para sa bawat 6400-7600 protium atoms. Halos lahat ng ito ay nakapaloob sa mga molekula ng DHO, ang isa sa mga naturang molekula ay nagkakahalaga ng 3200-3800 mga molekula ng magaan na tubig. Isang napakaliit na bahagi lamang ng mga atomo ng deuterium ang bumubuo ng mga molekula ng mabibigat na tubig D 2 O, dahil maliit ang posibilidad na magtagpo ang dalawang atomo ng deuterium sa isang molekula sa kalikasan (humigit-kumulang 0.5⋅10 −7). Sa isang artipisyal na pagtaas sa konsentrasyon ng deuterium sa tubig, tumataas ang posibilidad na ito.

Biyolohikal na papel at pisyolohikal na epekto

Ang mabigat na tubig ay bahagyang nakakalason, ang mga reaksiyong kemikal sa kapaligiran nito ay medyo mas mabagal kumpara sa ordinaryong tubig, at ang mga bono ng hydrogen na kinasasangkutan ng deuterium ay medyo mas malakas kaysa karaniwan. Ang mga eksperimento sa mga mammal (mga daga, daga, aso) ay nagpakita na ang pagpapalit ng 25% ng hydrogen sa mga tisyu ng deuterium ay humahantong sa sterility, kung minsan ay hindi na mababawi. Ang mas mataas na konsentrasyon ay humantong sa mabilis na pagkamatay ng hayop; Kaya, ang mga mammal na umiinom ng mabigat na tubig sa loob ng isang linggo ay namatay nang ang kalahati ng tubig sa kanilang katawan ay na-deuterated; ang mga isda at mga invertebrate ay namamatay lamang kapag ang tubig sa katawan ay 90% na deuterated. Nagagawa ng protozoa na umangkop sa isang 70% na solusyon ng mabigat na tubig, at ang mga algae at bakterya ay nabubuhay kahit na sa malinis na mabigat na tubig. Ang isang tao ay maaaring uminom ng ilang baso ng mabigat na tubig nang walang anumang nakikitang pinsala sa kalusugan; ang lahat ng deuterium ay aalisin sa katawan sa loob ng ilang araw. Kaya, sa isa sa mga eksperimento upang pag-aralan ang koneksyon sa pagitan ng vestibular apparatus at hindi sinasadyang paggalaw mata (nystagmus), ang mga boluntaryo ay hiniling na uminom ng 100 hanggang 200 gramo ng mabigat na tubig; bilang isang resulta ng pagsipsip ng mas siksik na mabigat na tubig sa pamamagitan ng cupula (isang gelatinous na istraktura sa kalahating bilog na mga kanal), ang neutral na buoyancy nito sa endolymph ng mga kanal ay nagambala, at ang mga bahagyang abala sa spatial na oryentasyon ay nangyayari, sa partikular na nystagmus. Ang epekto na ito ay katulad ng nangyayari kapag umiinom ng alak (gayunpaman, sa huling kaso, ang density ng cupula ay bumababa, dahil ang density ng ethyl alcohol ay mas mababa kaysa sa density ng tubig).

Kaya, ang mabigat na tubig ay hindi gaanong nakakalason kaysa, halimbawa, table salt. Ang mabigat na tubig ay ginamit upang gamutin ang hypertension sa mga tao sa pang-araw-araw na dosis mula 10 hanggang 675 g D 2 O bawat araw.

SA katawan ng tao naglalaman ng mas maraming deuterium bilang isang likas na karumihan tulad ng sa 5 gramo ng mabigat na tubig; Ang deuterium na ito ay pangunahing matatagpuan sa HDO semi-heavy water molecules, gayundin sa lahat ng iba pang biological compound na naglalaman ng hydrogen. [ ]

Ibang impormasyon

Mangyaring dalhin ang impormasyon sa isang encyclopedic form at ipamahagi ito sa naaangkop na mga seksyon ng artikulo. Ayon sa desisyon ng Wikipedia Arbitration Committee, ang mga listahan ay mas mainam na batay sa pangalawang buod na naglalaman ng pamantayan para sa pagsasama ng mga elemento sa listahan.

Naiipon ang mabigat na tubig sa nalalabi ng electrolyte sa paulit-ulit na electrolysis ng tubig. Naka-on nasa labas Ang mabigat na tubig ay mabilis na sumisipsip ng singaw mula sa ordinaryong tubig, kaya masasabi nating ito ay hygroscopic. Ang produksyon ng mabigat na tubig ay napakalakas ng enerhiya, kaya ang gastos nito ay medyo mataas. Noong 1935, kaagad pagkatapos matuklasan ang mabigat na tubig, ang presyo nito ay humigit-kumulang $19 kada gramo. Sa kasalukuyan, ang mabigat na tubig na may nilalamang deuterium na 99 at.%, na ibinebenta ng mga supplier ng mga kemikal na reagents, ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang 1 euro bawat gramo kapag bumibili ng 1 kg, ngunit ang presyong ito ay tumutukoy sa isang produktong may kontrolado at garantisadong kalidad ng kemikal na reagent; na may mas mababang mga kinakailangan sa kalidad, ang presyo ay maaaring maging isang order ng magnitude na mas mababa.

Aplikasyon

Ang pinakamahalagang pag-aari ng mabigat na tubig ng hydrogen ay halos hindi ito sumisipsip ng mga neutron, samakatuwid ito ay ginagamit sa mga nuclear reactor hanggang sa katamtamang mga neutron at bilang isang coolant. Ginagamit din ito bilang isotope indicator sa chemistry, biology at hydrology, agrochemistry, atbp. (kabilang ang mga eksperimento sa mga buhay na organismo at sa diagnostic na pag-aaral tao). Sa pisika ng particle, ang mabigat na tubig ay ginagamit upang makita ang mga neutrino; Kaya, ang pinakamalaking solar neutrino detector na SNO (Canada) ay naglalaman ng 1000 tonelada ng mabigat na tubig.

Ang Deuterium ay isang nuclear fuel para sa sektor ng enerhiya sa hinaharap, batay sa kinokontrol na thermonuclear fusion. Ang mga unang reactor ng enerhiya ng ganitong uri ay inaasahang magsasagawa ng reaksyon D + T → 4 Siya + n + 17.6 MeV .

Sa ilang mga bansa (halimbawa, Australia), ang komersyal na sirkulasyon ng mabigat na tubig ay napapailalim sa mga paghihigpit ng gobyerno, na nauugnay sa teoretikal na posibilidad ng paggamit nito upang lumikha ng "hindi awtorisadong" natural na uranium reactor na angkop para sa paggawa ng plutonium na may gradong armas.

Iba pang uri ng mabigat na tubig

Semi-mabigat na tubig

Ang semi-mabigat na tubig ay nakikilala din (kilala rin bilang tubig ng deuterium, monodeuterium na tubig, deuterium hydroxide), kung saan isang hydrogen atom lamang ang pinapalitan ng deuterium. Ang pormula ng naturang tubig ay nakasulat tulad ng sumusunod: DHO o ²HHO. Dapat pansinin na ang tubig, na may pormal na komposisyon ng DHO, dahil sa mga reaksyon ng palitan ng isotope, ay talagang bubuo ng pinaghalong mga molekula ng DHO, D 2 O at H 2 O (sa ratio na humigit-kumulang 2: 1: 1) . Nalalapat din ang puntong ito sa THO at TDO.

Sobrang bigat ng tubig

Ang sobrang bigat na tubig ay naglalaman ng tritium, na may kalahating buhay na higit sa 12 taon. Ayon sa mga katangian nito, ang napakabigat na tubig ( T2O) ay mas kapansin-pansing naiiba sa karaniwan: kumukulo ito sa 104 °C, nagyeyelo sa +9 °C at may density na 1.21 g/cm³. Ang lahat ng siyam na variant ng superheavy water ay kilala (iyon ay, nakuha sa anyo ng higit pa o mas kaunting mga purong macroscopic sample): THO, TDO at T 2 O sa bawat isa sa tatlong matatag na isotopes ng oxygen (16 O, 17 O at 18 O ). Minsan ang napakabigat na tubig ay tinatawag na mabigat na tubig kung hindi ito nagdudulot ng kalituhan. Ang sobrang bigat na tubig ay may mataas na radiotoxicity.

Malakas na oxygen isotope modification ng tubig

Termino mabigat na tubig ginagamit din na may kaugnayan sa mabigat na oxygen na tubig, kung saan ang karaniwang light oxygen 16 O ay pinapalitan ng isa sa mga heavy stable na isotopes na 17 O o 18 O. Ang mabigat na oxygen isotopes ay umiiral sa isang natural na pinaghalong, samakatuwid ang natural na tubig ay palaging naglalaman ng isang admixture ng pareho mabigat na pagbabago sa oxygen. Ang kanilang pisikal na katangian din bahagyang naiiba mula sa mga katangian ng ordinaryong tubig; Kaya, ang nagyeyelong punto ng 1 H 2 18 O ay +0.28 °C.

Ang mabigat na oxygen na tubig, lalo na ang 1 H 2 18 O, ay ginagamit sa mga diagnostic mga sakit sa oncological(mula dito, ang fluorine-18 isotope ay nakuha sa isang cyclotron, na ginagamit para sa synthesis ng mga gamot para sa diagnosis ng kanser, sa partikular na 18-FDG).

Kabuuang bilang ng isotopic modifications ng tubig

Kung bibilangin mo ang lahat ng posible hindi radioactive mga compound na may pangkalahatang formula H 2 O, pagkatapos kabuuan Mayroon lamang siyam na posibleng isotopic na pagbabago ng tubig (dahil mayroong dalawang matatag na isotopes ng hydrogen at tatlo ng oxygen):

• H 2 16 O - light water, o tubig lang
• H 2 17 O
• H 2 18 O - mabigat na oxygen na tubig
• HD 16 O - medyo mabigat na tubig
• HD 17 O
• HD 18 O
• D 2 16 O - mabigat na tubig
• D 2 17 O
• D 2 18 O

Isinasaalang-alang ang tritium, ang kanilang bilang ay tumaas sa 18:

• T 2 16 O - napakabigat na tubig
• 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

kaya, maliban sa karaniwan, pinakakaraniwan sa kalikasan "magaan" na tubig 1 H 2 16 O, mayroong kabuuang 8 non-radioactive (stable) at 9 radioactive na “heavy waters”.