Apa și proprietățile sale

„Apa și proprietățile sale“

un student de 11 de clasa „B“

Apa - o substanță familiar și neobișnuit. Faimosul om de știință sovietic, Academicianul I.V.Petryanov sale de cercetare - „materialul cel mai neobișnuit în lume“, o carte populară despre apă numit Un doctor în științe biologice B.F.Sergeev a început cartea sa „fiziologie Distractiv“, cu un capitol pe apă - „Substanța care a creat planeta noastră“

Oamenii de știință au dreptate: nu există nici o substanță în lume este mai important pentru noi decât apa obișnuită, și în același timp, există un alt aceeași substanță, proprietățile care au fost atât de multe contradicții și anomalii, dar în proprietățile sale.

Aproape trei sferturi din suprafața planetei noastre este ocupată de oceanele și mările. apăconcentratăcare - zăpadă și gheață - a acoperit 20% din teren. Din cantitatea totală de apă din lume, egală cu 1 mld. 386 Mill. Kilometri cubi 1 mld. 338 Mill. Kilometri cubi au reprezentat oceane apă sărată și doar 35 Mill. Kilometri cubi reprezentat de apă proaspătă. Cantitatea totală de apă oceanului ar fi suficientă pentru a acoperi stratul glob de mai mult de 2,5 km. Pentru fiecare persoană de pe Pământ cade aproximativ 0.33 kilometri cubi de apă de mare și de 0,008 kilometri cubi de apă proaspătă. Dar dificultatea este că marea majoritate a apei proaspete de pe Pământ este într-o astfel de stare, ceea ce face inaccesibile pentru oameni. Aproape 70% din apa proaspătă este conținută în calotelor regiunile polare și ghețarii de munte, 30% - în acvifere sub pământ, și în paturile râurilor în același timp, conține doar 0,006% din apă proaspătă.

molecule gasite in spatiul interstelar apa. Apa este o parte din comete, de cele mai multe planete din sistemul solar și sateliții lor.

1 H 2 17 O - 0,04%, 1 H 2 H 16 O - 0,03%. Restul de cinci specii izotopice prezente în apă în cantități foarte mici.

Structura moleculei. După cum este bine cunoscut, proprietățile compușilor chimici depinde de ce elemente sunt compuse din molecule și modificate natural. Apa poate fi considerată ca hidrogen ca o hidrură sau oxid de oxigen. atomi de hidrogen și oxigen în moleculele de apă sunt situate în colțurile unui triunghi isoscel cu lungimea legăturii A - H 0,957 nm; Unghi legătură H - O - H 104 o 27“.

Dar, deoarece cei doi atomi de hidrogen sunt pe aceeași parte a oxigenului, sarcinile electrice sunt dispersate în ea. molecula de apa Polar, care este cauza multor interacțiuni între diferitele molecule ea. Atomii de hidrogen din molecula de apă, cu o sarcină pozitivă parțială, electronii interacționează cu atomii de oxigen legătură chimică adiacentă molekul.Takaya se numește d de d a p o n o d. Acesta unește moleculele de apă în structura spațială originală a polimerilor. Vaporii de apă este prezent circa 1% apă dimerilor. Distanța dintre atomii de oxigen - 0,3 nm. Fazele lichide și solide ale fiecărei molecule de apă formează patru legături de hidrogen, doi - ca un donor de proton și doi - ca un acceptor de protoni. Lungimea medie a acestor legături - 0, 28 nm, unghiul H - O - H 180 0 tinde să .Chetyre legarea hidrogenului de molecule de apă îndreptate aproximativ la vârfurile unui tetraedru regulat.

modificări Structura de gheață reprezintă o grilă tridimensională. În modificări, presiunile existente scăzute, așa-numitele gheață - I. Comunicare H - O - H, aproape rectilinii și direcționate către nodurile unui tetraedru regulat. Dar, la presiuni mari de gheață obișnuite pot fi convertite în așa-numita gheata - II, gheață - III așa - mai grele, forme cristaline dense ale acestei substanțe. Cel mai tare, dens și refractar lung - gheață - și VII din gheață - VIII. Ice - VII obținut 3 miliarde de presiune Pa, se topește la o temperatură de + 190 0 C. In modificările - ice - II - ice - VI - o ligatură H - O - H curbat și unghiurile dintre ele diferă de tetraedrici, ceea ce determină o creștere a densității comparativ cu densitatea gheții convenționale. Numai modificările de gheață - VII și gheață - VIII a atins cea mai mare densitate de ambalare: in structura doua grila lor regulate, construit din tetraedre, inserat într-un altul, menținând în același timp un sistem de legături de hidrogen liniare.

rețea de legături de hidrogen, construite din tetraedre tridimensionale, există în apă lichidă și în toată gama de temperatura de topire la temperatura critică a + 3.98 0 C. Creșterea densității prin topire, ca și în cazul modificărilor de gheață dense a explicat curbura legăturilor de hidrogen.

Curbura de legături de hidrogen crește cu temperatură și presiune, ceea ce conduce la o creștere a densității. Pe de altă parte, atunci când încălzirea legăturile de hidrogen medii devine mai mare, având ca rezultat scade densitatea. Acțiunea combinată a două fapte explica existența unei densități maxime de apă la o temperatură de + 3 0 98 S.

Proprietățile fizice ale apei sunt aberante, datorită Datele de mai sus privind interacțiunea dintre moleculele de apă.

Apa - singura substanță pe pământ, care exista in mod natural in toate cele trei stări de agregare - lichide, solide și gazoase.

Topirea gheții la presiune atmosferică însoțită de o scădere a volumului de 9%. Densitatea apei lichide la o temperatură apropiată de zero, mai mare decât cea a gheții. La 0 0 C. 1 gram de gheață ia 1.0905 volum centimetri cubi, și 1 gram de apă lichidă ocupă un volum de 1.0001 centimetri cubi. Și gheața este plutitoare, deoarece și nu se congela, de obicei, prin corpurile de apă, ci doar acoperite de gheață.

Coeficientul de temperatură de dilatare volumetrică de gheață și apă lichidă, respectiv este negativ la temperaturi sub - 210 0 C și 3,98 + 0 C.

Capacitatea de încălzire crește în timpul de topire este de aproape jumătate și în intervalul de la 0 0 C la 100 0 C este aproape independentă de temperatură.

Apa are topire ridicat neregulat și puncte de fierbere în comparație cu ceilalți compuși de hidrogen ai elementelor subgrupei ale grupului principal VI din tabelul periodic.

telurură hidrogen sulfurat apa Seleniură

tplavleniya- 51 0 C - 64 0 C - 82 C 0 0 C 0

Fierberea t - 4 0 C - 42 0 C - 61 0 C 100 0 C.

Dar nu numai pentru că noi credem că apa este o substanță vitală. Faptul că corpul uman este aproape 63-68% apă. Aproape toate reacțiile biochimice din fiecare celula vie - este o reacție în soluții apoase. Cu apa îndepărtată din corpul nostru de deșeuri toxice; Apa eliberata de glandele sudoripare și evaporarea din piele, regleaza temperatura corpului nostru. floră și faună reprezentanții conțin aceeași bogăție de apă în corpurile lor. Cel mai puțin apă, doar 5 - 7% în greutate, conține unele mușchi și licheni. Cele mai multe dintre locuitorii pământului și plantele sunt compuse din mai mult de jumătate din apă. De exemplu, mamiferele conțin 60-68%; Peste - 70%; alge - 90 la - 98% apă.

Aceleași soluții apoase (de preferință) se desfășoară cele mai multe procese din industria chimică, în producția de produse farmaceutice și produse alimentare.

Nu este întâmplător hidrometalurgie - extragerea de metale din minereuri și concentrate cu soluții de diverși reactivi - a devenit o industrie importanta.

Apa - o sursă importantă de energie. După cum știți, toate stațiile hidroelectrice din lume, de la cel mai mic la cel mai mare, pentru a converti energia mecanică a debitului apei în energie electrică exclusiv prin intermediul turbinelor cu apă conectat cu generatoarele de putere. În energia nucleară încălzește reactor nuclear cu apă, turbina cu abur se rotește un generator și generează curent electric.

Apa, în ciuda tuturor proprietăților sale anomolnye, este un etalon pentru măsurarea tempkratury, masa (greutate), cantitatea de căldură, altitudinea.

fizicianul suedez Anders Tselsy, membru al Academiei de Științe din Stockholm, creat în 1742 termometru grade Celsius, care este utilizat în prezent aproape universal. reprezintă punctul de fierbere al apei și 100. Punct de topire 0 gheață.

În dezvoltarea sistemului metric, stabilit prin decretul guvernului revoluționar francez în 1793 pentru a înlocui o varietate de măsuri vechi, apa a fost folosit pentru a crea măsurile de bază de masă (greutate) - kilograme și grame: 1 gram, după cum știm, este greutatea de 1 centimetru cub (mililitru) a plasei de apă la o densitate maximă - 4 0 C. Prin urmare, 1 kg - este greutatea de 1 litru (1000 centimetri cubi) sau 1 decimetru cub de apă: 1 tonă (1000 kg) - este greutatea de 1 metru cub de apă.

Apa este folosită pentru măsurarea cantității de căldură. Un calorii - cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui gram de apă de la 14, 5 până la 0 ° C 15,5

Toate înălțimi și adâncimi ale globului sunt măsurate de la nivelul mării.

In 1932, americanii G.Yuri E.Osborn și a constatat că, chiar și în apa cea mai pura, care poate fi obținută numai în laborator, conține o cantitate mică dintr-o substanță, care este exprimată, aparent, aceeași formulă chimică H2O, dar având o greutate moleculară de 20 în loc de 18 greutate inerente în apa obișnuită. Urey numită substanța de apă grea. apa de mare greutate mare datorită faptului că moleculele sale compuse din atomi de hidrogen, cu o greutate atomică de două ori comparativ cu atomii de hidrogen convenționali. Greutatea dublă a acestor atomi, la rândul său, datorită faptului că nucleele lor conțin, în afară de un singur nucleu de protoni care constituie un hidrogen convențional, mai mult de un neutron. Un izotop greu de hidrogen numit deuteriu

(D sau H2) și un oțel normal de hidrogen apel protiu. apă grea, oxid de deuteriu, exprimată prin formula D2 O.

La scurt al treilea izotopi de hidrogen supergreu a fost deschis cu un proton si doi neutroni in nucleu, care a fost numit tritiu (T sau 3 H). In compusul de tritiu cu oxigenul formează apa supergreu T2 O cu greutate moleculară 22.

În apele naturale conțin o medie de apă grea, aproximativ 0,016%. Apa grea este similară în aparență cu apă normală, dar în multe proprietăți fizice diferite de ea. Punct de fierbere a apei grele 101,4 0 C, punctul de îngheț al +3,8 0 C. O apă grea este cu 11% mai grele decât normal. Greutatea specifică a apei grele, la 25 0 C este egal cu 1,1. Este mai rău (5 - 15% din) se dizolvă diferite săruri. Viteza de curgere a apei grele a unor reacții chimice, altele decât apa obișnuită.

Și fiziologic de apă grea afectează în mod diferit materie vie: spre deosebire de apa obișnuită, având o forță dătătoare de viață, apă grea complet inerte. semințe de plante, apă-le în cazul în care apa grea, nu germineze; mormoloci, germeni, viermi, în pește de apă grea nu poate exista; În cazul în care un animal bea apă grea, ei vor muri de sete. Apa grea - este apa moarta.

Există un alt tip de apă, în diferite proprietăți fizice de apa obișnuită - această apă magnetizate. O astfel de apă produs de magneți montate în conducta prin care curge apa. apă magnetizată modificări fizico sale - chimice: rata reacțiilor chimice crește în ea, accelerează cristalizarea substanțelor dizolvate este crescută aglutinarea particulelor solide de impurități și precipitarea precipitatului și formarea de flocoane mari (coagulare). Magnetizarea este aplicat cu succes la stațiile de apă la retragerea de apă de mare turbiditate. De asemenea, vă permite să precipite rapid efluenților industriali contaminate.

Din proprietățile chimice ale apei sunt deosebit de importante capacitatea sa de a disocia molecule (descompunere) ioni in apa si capacitatea de a dizolva substanțe de natură chimică diferită.

Rolul apei ca solvent principal și universal determinat în primul rând de polaritatea moleculelor sale și, ca o consecință a constantei dielectrice sale extrem de mare. Oppositely plătesc taxe electrice, în particular ioni atrași unul de celălalt în apă în 80 de ori mai slabe decât s-ar fi atras în aer. Forțele de atracție dintre moleculele sau atomii unui corp imersate în apă, de asemenea, mai slabă decât în ​​aer. mișcare termică în acest caz, este mai ușor de a sparge molecula. De aceea, există o dizolvare, inclusiv multe substanțe greu solubile: picătură erodează piatra.

Numai o mică parte a moleculelor (una dintre cele 500 000 000) este supus disocierea electrolitică a schemei:

Cu toate acestea, exprimate ecuație condiționată: nu poate exista într-un mediu apos lipsit de învelișul de electroni al protonului H +. Este conectat imediat la o moleculă de apă, pentru a forma un ion hidroniu H3 O +. care, la rândul său, este combinată cu una, două sau trei molecule de apă în

O disociere electrolitică a apei - cauza hidroliza sărurilor acizilor slabi și baze (sau). Gradul de disociere electrolitica crește semnificativ odată cu creșterea temperaturii.

Formarea elementelor de apă, conform reacției: