Курсовая работа: Вода и её свойства. Химия вода реферат

Доклад - Вода и её свойства

ГЛАВНЫЙ СОСТАВИТЕЛЬРЕФЕРАТА

ПЕТРУНИНА

АЛЛА

БОРИСОВНА

МУНИЦИПАЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ

СРЕДНЯЯ ШКОЛА №4

РЕФЕРАТ

по химии на тему:

“Вода и еёсвойства”

Выполнила:

ученица 11”Б” класса

Петрунина Елена

ПЕНЗА 2001г.

Ученые правы:нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то жевремя не существует другого такого же вещества, в свойствах которого было быстолько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах.

Почти ¾поверхности нашей планеты занято океанами и морями. Твёрдой водой – снегом ильдом – покрыто 20% суши. Из общего количества воды на Земле, равного 1 млрд.386 млн. кубических километров, 1 млрд. 338 млн. кубических километров приходится на долю солёных вод Мирового океана, и только 35 млн. кубическихкилометров приходится на долю пресных вод. Всего количества океанической водыхватило бы на то, чтобы покрыть ею земной шар слоем более 2,5 километров. Накаждого жителя Земли приблизительно приходится 0,33 кубических километровморской воды и 0,008 кубических километров пресной воды. Но трудность в том,что подавляющая часть пресной воды на Земле находится в таком состоянии,которое делает её труднодоступной длячеловека. Почти 70% пресных вод заключено вледниковых покровах полярных стран и в горных ледниках, 30% — в водоносныхслоях под землёй, а в руслах всех рек содержатся одновременно всего лишь 0,006%пресных вод.

Молекулыводы обнаружены в межзвёздном пространстве. Вода входит в состав комет,большинства планет солнечной системы и их спутников.

Изотопныйсостав. Существуют девять устойчивых изотопных разновидностей воды. Содержаниеих в пресной воде в среднем следующее: 1Н216О– 99,73%, 1Н218О – 0,2%,

1Н217О– 0,04%, 1h3Н16О – 0,03%. Остальные пятьизотопных разновидностей присутствуют в воде в ничтожно малых количествах.

Строениемолекулы. Как известно, свойства химических соединений зависят от того, изкаких элементов состоят их молекулы, и изменяются закономерно. Воду можнорассматривать как оксид водорода или как гидрид кислорода. Атомы водорода икислорода в молекуле воды расположены в углах равнобедренного треугольника сдлиной связи О – Н 0,957 нм; валентный угол Н – О – Н 104o 27’.

1040 27'

/> /> /> /> /> /> /> />

Но поскольку обаводородных атома расположены по одну сторону от кислородного, электрическиезаряды в ней рассредоточиваются. Молекула воды полярна, что является причинойособого взаимодействия между разными её молекулами. Атомы водорода в молекулеводы, имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомовкислорода соседних молекул.Такая химическая связь называется в о д о ро д н о й. Она обьединяет молекулы воды в своеобразные полимерыпространственного строения. В водяном паре присутствует около 1% димеров воды.Расстояние между атомами кислорода – 0,3 нм. В жидкой и твёрдой фазах каждаямолекула воды образует четыре водородные связи: две – как донор протонов и две – как акцептор протонов.Средняя длина этих связей – 0, 28 нм, угол Н – О – Н стремится к 1800.Четыре водородные связи молекулыводы направлены приблизительно к вершинам правильного тетраэдра.

Трёхмерная сеткаводородных связей, построенная из тетраэдров, существует и в жидкой воде вовсём интервале от температуры плавления до критической температуры, равной +3,980С. Увеличение плотности приплавлении, как и в случае плотных модификаций льда, объясняется искривлениемводородных связей.

Искривлениеводородных связей увеличивается с ростом температуры и давления, что ведёт квозрастанию плотности. С другой стороны при нагревании средняя длина водородныхсвязей становится больше, в результате чего плотность уменьщается. Совместноедействие двух фактов объясняет наличие максимума плотности воды при температуре+ 3, 980С.

Физические свойства воды аномальны, что объясняетсяприведёнными выше данными о взаимодействии между молекулами воды.

Вода – единственное вещество наЗемле, которое существует в природе во всех трёх агрегатных состояниях –жидком, твёрдом и газообразном.

Плавление льда приатмосферном давлении сопровождается уменьшением объёма на 9%. Плотность жидкойводы при температуре, близкой к нулю, больше, чем у льда. При 00С 1 грамм льда занимает объём 1,0905кубических сантиметров, а 1 грамм жидкой воды занимает объём 1,0001 кубическихсантиметров. И лёд плавает, оттого и не промерзают обычно насквозь водоёмы, алишь покрываются ледяным покровом.

Температурныйкоэффициент объёмного расширения льда и жидкой воды отрицателен притемпературах соответственно ниже — 2100С и + 3,980С.

Теплоёмкость приплавлении возрастает почти вдвое и в интервале от 00С до 1000С почти не зависит от температуры.

Вода имеетнезакономерно высокие температуры плавления и кипения в сравнении с другимиводородными соединениями элементов главной подгруппы VI группы таблицы Менделеева.

теллуроводород селеноводородсероводород вода

Н2Те Н2Sе Н2S Н2О

_____________________________________________________

t плавления — 510С - 640С — 820С 00С

_____________________________________________________

t кипения — 40С — 420С — 610С 1000С

_____________________________________________________

Но не только поэтому мысчитаем воду жизненно важным веществом. Дело в том, что тело человека почти на63 – 68 % состоит из воды. Почти все биохимические реакции в каждой живойклетке – это реакции в водных растворах. С водой удаляются из нашего телаядовитые шлаки; вода, выделяемая потовыми железами и испаряющаяся с поверхностикожи, регулирует температуру нашего тела. Представители животного ирастительного мира содержат такое же обилие воды в своих организмах. Меньшевсего воды, лишь 5 – 7% веса, содержат некоторые мхи и лишайники. Большинствообитателей земного шара и растения состоят более чем на половину из воды.Например, млекопитающие содержат 60 – 68 %; рыбы – 70 %; водоросли – 90 – 98 %воды.

Врастворах же (преимущественно водных) протекает большинство технологическихпроцессов на предприятиях химической промышленности, в производствелекарственных препаратов и пищевых продуктов.

Неслучайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и концентратов с помощьюрастворов различных реагентов – стала важной отраслью промышленности.

Вода – это важныйисточник энергоресурсов. Как известно, все гидроэлектрические станции мира, отмаленьких до самых крупных, превращают механическую энергию водного потока вэлектрическую исключительно с помощью водяных турбин с соединёнными с нимиэлектрогенераторами. На атомных электростанциях атомный реактор нагреваетводу, водяной пар вращает турбину с генератором и вырабатывает электрическийток.

Вода, несмотря на все еёаномольные свойства, является эталоном для измерения темпкратуры, массы (веса), количества тепла, высоты местности.

Шведский физик АндерсЦельсий, член Стокгольмской академии наук, создал в 1742 году стоградуснуюшкалу термометра, которой в настоящее время пользуются почти повсеместно. Точкакипения воды обозначена 100, а точка таяния льда 0 .

Приразработке метрической системы, установленной по декрету французскогореволюционного правительства в 1793 году взамен различных старинных мер, водабыла использована для создания основной меры массы (веса) – килограмма играмма: 1 грамм, как известно, это вес 1 кубического сантиметра (милилитра)чистой воды при температуре её наибольшей плотности – 40 С.Следовательно, 1 килограмм – это вес 1 литра (1000 кубических сантиметров) или 1 кубического дециметра воды: а 1 тонна (1000 килограммов) – это вес 1кубического метра воды.

Водаиспользуется и для измерения количества тепла. Одна калория – это количествотепла, нужное для нагревания 1 грамма воды с 14, 5 до 15,50С.

Все высотыи глубины на земном шаре отсчитываются от уровняморя.

В 1932 году американцы Г.Юри иЭ.Осборн обнаружили, что даже в самой чистой воде, которую только можнополучить в лабораторных условиях, содержится незначительное количество какого-товещества, выражающегося, по-видимому, той же химической формулой Н2О, но обладающего молекулярным весом20 вместо веса 18, присущего обычной воде. Юри назвал это вещество тяжёлойводой. Большой вес тяжёлой воды объясняется тем, что её молекулы состоят изатомов водорода с удвоенным атомным весом по сравнению с атомами обычноговодорода. Двойной вес этих атомов в свою очередь обусловливается тем, что ихядра содержат, кроме единственного протона, составляющего ядро обычноговодорода, ещё один нейтрон. Тяжёлый изотоп водорода получил название дейтерия

(D или 2Н), а обычныйводород стали называть протием. Тяжёлая вода, окись дейтерия, выражаетсяформулой D2О.

Вскоре был открыттретий, сверхтяжёлый изотоп водорода с одним протоном и двумя нейтронами вядре, который был назван тритием (Т или 3Н). В соединении с кислородом тритий образуетсверхтяжёлую воду Т2Ос молекулярным весом 22.

В природных водахсодержится в среднем около 0,016% тяжёлой воды. Тяжёлая вода внешне похожа наобычную воду, но по многим физическим свойствам отличается от неё. Точкакипения тяжёлой воды 101,40С, точка замерзания + 3,80С. Тяжёлая вода на 11% тяжелее обычной. Удельный вес тяжёлой воды притемпературе 250С равен 1,1. Она хуже ( на 5 – 15% ) растворяет различные соли. Втяжёлой воде скорость протекания некоторых химических реакций иная, чем вобычной воде.

И в физиологическомотношении тяжёлая вода воздействует на живое вещество иначе: в отличие отобычной воды, обладающей живительной силой, тяжёлая вода совершенно инертна.Семена растений, если их поливать тяжёлой водой, не прорастают; головастики,микробы, черви, рыбы в тяжёлой воде не могут существовать; если животных поитьодной тяжёлой водой, они погибнут от жажды. Тяжёлая вода – это мёртвая вода.

Имеется ещё один видводы, отличающийся по физическим свойствам от обычной воды, — это омагниченнаявода. Такую воду получают с помощью магнитов, вмонтированных в трубопровод, покоторому течет вода. Омагниченная вода изменяет свои физико – химическиесвойства: скорость химических реакций в ней увеличивается, ускоряетсякристаллизация растворённых веществ, увеличивается слипание твёрдых частицпримесей и выпадение их в осадок с образованием крупных хлопьев (коагуляция). Омагничивание успешноприменяется на водопроводных станциях прибольшой мутности забираемой воды. Она позволяет также быстро осаждатьзагрязненные промышленные стоки.

Из химическихсвойств воды особенно важны способность её молекул диссоциировать(распадаться) на ионы и способность воды растворять вещества разной химическойприроды.

Роль воды какглавного и универсального растворителя определяется прежде всего полярностью еёмолекул и, как следствие, её чрезвычайно высокой диэлектрическойпроницаемостью. Разноимённые электрические заряды, и в частности ионы,притягиваются друг к другу в воде в 80 раз слабее, чем притягивались бы ввоздухе. Силы взаимного притяжения между молекулами или атомами погружённого вводу тела также слабее, чем в воздухе. Тепловому движению в этом случае легчеразбить молекулы. Оттого и происходит растворение, в том числе многихтруднорастворимых веществ:капля камень точит.

Лишь незначительнаядоля молекул (одна из 500 000 000) подвергается электролитической диссоциации по схеме:

/> /> Н2О Н+ + ОН-

Однако, приведённоеуравнение условное: не можетсуществовать в водной среде лишённый электронной оболочки протон Н+. Он сразу соединяется с молекулойводы, образуя ион гидроксония Н3О+,который в свою очередь объединяется с одной, двумя или тремя молекулами воды в

Н3О+, Н5О2+, Н7О3+.

Электролитическаядиссоциация воды – причина гидролиза солей слабых кислот и (или) оснований.Степень электролитической диссоциации заметно возрастает при повышениитемпературы.

Образование воды изэлементов по реакции:

/> /> Н2 + 1/2 О2 Н2О -242 кДж/моль для пара

-286 кДж/моль для жидкой воды

-при низких температурах в отсутствиикатализаторов происходит крайне медленно, но скорость реакции резко возрастаетпри повышении температуры, и при 5500С она происходит со взрывом. При понижении давления иповышении температуры равновесие сдвигается влево.

Под действиемультрафиолетового излучения происходит фотодиссоциация воды на ионы Н+ и ОН- .

Ионизирующееизлучение вызывает радиолиз воды с образованием Н2; Н2О2 и свободных радикалов: Н*; ОН* ; О* .

Вода –реакционноспособное соединение.

Вода окисляется атомарным кислородом:

/> /> Н2О + О Н2О2

При взаимодействии с F2 образуется НF, а также О2; О3; Н2О2; F2О и другие соединения.

С остальнымигалогенами при низких температурах вода реагирует с образованием смеси кислот НГал и Н Гал О.

При обычных условияхс водой взаимодействует до половины растворённого в ней СI2 и значительно меньшие количества Br2 и J 2 .

При повышенныхтемпературах СI2 и Br2 разлагают воду с образованием Н Гал и О2 .

При пропускании паров воды черезраскалённый уголь она разлагается и образуется так называемый водяной газ:

/> /> Н2О + С СО + Н2

При повышеннойтемпературе в присутствии катализатора вода реагирует с СО; СН4 и другими углеводородами, например:

/> /> Н2О + СО СО2 + Н2/> /> Н2О + СН4 СО + 3Н2

Эти реакциииспользуют для промышленного получения водорода.

Фосфор при нагреваниис водой под давлением в присутствии катализатора окисляется в метафосфорнуюкислоту:

/> /> 6Н2О + 3Р 2НРО3 + 5Н2

Вода взаимодействуетсо многими металлами с образованием Н2 и сответствующего гидроксида. Со щелочными ищелочно-земельными металлами ( кроме Мg ) эта реакция протекает уже при комнатной температуре. Менее активныеметаллы разлагают воду при повышенной температуре, например, Мg и Zn – выше 1000С; Fe –выше 6000С :

/> /> 2Fe + 3h3O Fe2O 3 + 3h3

При взаимодействии сводой многих оксидов образуются кислоты или основания.

Вода может служитькатализатором, например, щелочные металлы и водород реагируют с CI2 только в присутствии следов воды.

Иногда вода –каталитический яд, например, для железного катализатора при синтезе Nh4.

Способность молекулводы образовывать трёхмерные сетки водородных связей позволяет ей давать синертными газами, углеводородами, СО2, CI2, (Ch3)2O, CHCI3 и многими другими веществамигазовые гидраты.

Примерно до конца 19века вода считалась бесплатным неистощимым даром природы. Её не хватало тольков слабонаселённых районах пустынь. В 20 веке взгляд на воду резко изменился. Врезультате быстрого роста населения земного шара и бурного развития промышленностипроблема снабжения человечества чистой пресной водой стала чуть ли не мировойпроблемой номер один. В настоящее время люди используют ежегодно около 3000млрд кубических метров воды, и эта цифра непрерывно быстро растёт. Во многихгустонаселённых промышленных районах чистой воды уже не хватает.

Недостаток преснойводы на земном шаре можно восполнить различными путями: опреснять морскуюводу, а также заменять ею, где это возможно в технике, пресную воду; очищатьсточные воды до такой степени, чтобы их можно было спокойно спускать в водоёмыи водотоки, не боясь загрязнить, и использовать вторично; экономно расходоватьпресную воду, создавая менее водоёмкую технологию производства, заменяя, гдеэто можно, пресную воду высокого качества водой более низкого качества и т.д.

В О Д А - о д но и з г л а в н ы х б о г а т с т в ч е л о в е ч е с т в а на З е м л е .

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы :

1. Химическая энциклопедия. Том 1. РедакторИ.Л.Кнунянц. Москва, 1988 год.

2. Энциклопедический словарь юного химика. Составители

В.А.Крицман, В.В.Станцо. Москва, “ Педагогика“, 1982 год.

3. Слово о воде. АвторО.А.Спенглер. Ленинград,

“ Гидрометеоиздат “, 1980 год.

4. Самоенеобыкновенное вещество в мире. Автор

И.В.Петрянов.Москва, “ Педагогика “ ,1975 год.

П Л А Н .I.Вступление. Высказывания известных учёных о воде.

II.Основная часть.

1.Распространение воды напланете Земля, в космическом

пространстве.

2.Изотопный состав воды.

3.Строение молекулыводы.

4.Физические свойстваводы, их аномальность.

а).Агрегатныесостояния воды.

б).Плотность воды втвёрдом и жидком состоянии.

в).Теплоёмкостьводы.

г).Температурыплавления и кипения воды в сравнении с

другимиводородными соединениями элементов

главной подгруппы YI группы таблицы Менделеева.

5.Влияние воды наформирование климата на планете

Земля.

6.Вода как основнойсоставной компонент растительных и

животных организмов.

7.Использование воды впромышленности, производстве

электроэнергии.

8.Использование вода какэталона.

а).Для измерениятемпературы.

б).Для измерениямассы (веса).

в).Для измеренияколичества тепла.

г).Для измерениявысоты местности.

9.Тяжёлая вода, её свойства.

10.Омагниченная вода, еёсвойства.

11.Химические свойстваводы.

а).Образование водыиз кислорода и водорода.

б).Диссоциация водына ионы.

в).Фотодиссоциацияводы.

г).Радиолиз воды.

д).Окисление водыатомарным кислородом.

е).Взаимодействиеводы с неметаллами, галогенами,

углеводородами.

ж).Взаимодействиеводы с металлами.

з).Взаимодействиеводы с оксидами.

и).Вода каккатализатор и ингибитор химических

реакций.

III.Заключение.

Вода как одно изглавных богатств человечества на Земле.

www.ronl.ru

Доклад - Вода и её свойства

ГЛАВНЫЙ СОСТАВИТЕЛЬ РЕФЕРАТА

ПЕТРУНИНА

АЛЛА

БОРИСОВНА

МУНИЦИПАЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ

СРЕДНЯЯ ШКОЛА №4

РЕФЕРАТ

по химии на тему:

“Вода и её свойства”

Выполнила :

ученица 11 ”Б” класса

Петрунина Елена

ПЕНЗА 2001г.

Ученые правы: нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого же вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах.

Почти ¾ поверхности нашей планеты занято океанами и морями. Твёрдой водой – снегом и льдом – покрыто 20% суши. Из общего количества воды на Земле, равного 1 млрд. 386 млн. кубических километров, 1 млрд. 338 млн. кубических километров приходится на долю солёных вод Мирового океана, и только 35 млн. кубических километров приходится на долю пресных вод. Всего количества океанической воды хватило бы на то, чтобы покрыть ею земной шар слоем более 2,5 километров. На каждого жителя Земли приблизительно приходится 0,33 кубических километров морской воды и 0,008 кубических километров пресной воды. Но трудность в том, что подавляющая часть пресной воды на Земле находится в таком состоянии, которое делает её труднодоступной для человека. Почти 70% пресных вод заключено в ледниковых покровах полярных стран и в горных ледниках, 30% — в водоносных слоях под землёй, а в руслах всех рек содержатся одновременно всего лишь 0,006% пресных вод.

Молекулы воды обнаружены в межзвёздном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников.

Изотопный состав. Существуют девять устойчивых изотопных разновидностей воды. Содержание их в пресной воде в среднем следующее: 1 Н216 О – 99,73%, 1 Н218 О – 0,2%,

1 Н217 О – 0,04%, 1 h3 Н16 О – 0,03%. Остальные пять изотопных разновидностей присутствуют в воде в ничтожно малых количествах.

Строение молекулы. Как известно, свойства химических соединений зависят от того, из каких элементов состоят их молекулы, и изменяются закономерно. Воду можно рассматривать как оксид водорода или как гидрид кислорода. Атомы водорода и кислорода в молекуле воды расположены в углах равнобедренного треугольника с длиной связи О – Н 0,957 нм; валентный угол Н – О – Н 104o 27’.

Но поскольку оба водородных атома расположены по одну сторону от кислородного, электрические заряды в ней рассредоточиваются. Молекула воды полярна, что является причиной особого взаимодействия между разными её молекулами. Атомы водорода в молекуле воды, имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседних молекул.Такая химическая связь называется в о д о р о д н о й. Она обьединяет молекулы воды в своеобразные полимеры пространственного строения. В водяном паре присутствует около 1% димеров воды. Расстояние между атомами кислорода – 0,3 нм. В жидкой и твёрдой фазах каждая молекула воды образует четыре водородные связи: две – как донор протонов и две – как акцептор протонов. Средняя длина этих связей – 0, 28 нм, угол Н – О – Н стремится к 1800.Четыре водородные связи молекулы воды направлены приблизительно к вершинам правильного тетраэдра.

Трёхмерная сетка водородных связей, построенная из тетраэдров, существует и в жидкой воде во всём интервале от температуры плавления до критической температуры, равной + 3,980С. Увеличение плотности при плавлении, как и в случае плотных модификаций льда, объясняется искривлением водородных связей.

Искривление водородных связей увеличивается с ростом температуры и давления, что ведёт к возрастанию плотности. С другой стороны при нагревании средняя длина водородных связей становится больше, в результате чего плотность уменьщается. Совместное действие двух фактов объясняет наличие максимума плотности воды при температуре + 3, 980С.

Физические свойства воды аномальны, что объясняется приведёнными выше данными о взаимодействии между молекулами воды.

Вода – единственное вещество на Земле, которое существует в природе во всех трёх агрегатных состояниях – жидком, твёрдом и газообразном.

Плавление льда при атмосферном давлении сопровождается уменьшением объёма на 9%. Плотность жидкой воды при температуре, близкой к нулю, больше, чем у льда. При 00С 1 грамм льда занимает объём 1,0905 кубических сантиметров, а 1 грамм жидкой воды занимает объём 1,0001 кубических сантиметров. И лёд плавает, оттого и не промерзают обычно насквозь водоёмы, а лишь покрываются ледяным покровом.

Температурный коэффициент объёмного расширения льда и жидкой воды отрицателен при температурах соответственно ниже — 2100С и + 3,980С.

Теплоёмкость при плавлении возрастает почти вдвое и в интервале от 00С до 1000С почти не зависит от температуры.

Вода имеет незакономерно высокие температуры плавления и кипения в сравнении с другими водородными соединениями элементов главной подгруппы VI группы таблицы Менделеева.

теллуроводород селеноводород сероводород вода

Н 2 Те Н 2 S е Н 2 S Н2 О

_____________________________________________________

t плавления — 510С — 640С — 820С 00С

_____________________________________________________

t кипения — 40С — 420С — 610С 1000С

_____________________________________________________

Но не только поэтому мы считаем воду жизненно важным веществом. Дело в том, что тело человека почти на 63 – 68 % состоит из воды. Почти все биохимические реакции в каждой живой клетке – это реакции в водных растворах. С водой удаляются из нашего тела ядовитые шлаки; вода, выделяемая потовыми железами и испаряющаяся с поверхности кожи, регулирует температуру нашего тела. Представители животного и растительного мира содержат такое же обилие воды в своих организмах. Меньше всего воды, лишь 5 – 7% веса, содержат некоторые мхи и лишайники. Большинство обитателей земного шара и растения состоят более чем на половину из воды. Например, млекопитающие содержат 60 – 68 %; рыбы – 70 %; водоросли – 90 – 98 % воды.

В растворах же (преимущественно водных) протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов.

Не случайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и концентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важной отраслью промышленности.

Вода – это важный источник энергоресурсов. Как известно, все гидроэлектрические станции мира, от маленьких до самых крупных, превращают механическую энергию водного потока в электрическую исключительно с помощью водяных турбин с соединёнными с ними электрогенераторами. На атомных электростанциях атомный реактор нагревает воду, водяной пар вращает турбину с генератором и вырабатывает электрический ток.

Вода, несмотря на все её аномольные свойства, является эталоном для измерения темпкратуры, массы ( веса), количества тепла, высоты местности.

Шведский физик Андерс Цельсий, член Стокгольмской академии наук, создал в 1742 году стоградусную шкалу термометра, которой в настоящее время пользуются почти повсеместно. Точка кипения воды обозначена 100, а точка таяния льда 0 .

При разработке метрической системы, установленной по декрету французского революционного правительства в 1793 году взамен различных старинных мер, вода была использована для создания основной меры массы (веса) – килограмма и грамма: 1 грамм, как известно, это вес 1 кубического сантиметра (милилитра) чистой воды при температуре её наибольшей плотности – 40С. Следовательно, 1 килограмм – это вес 1 литра (1000 кубических сантиметров) или 1 кубического дециметра воды: а 1 тонна (1000 килограммов) – это вес 1 кубического метра воды.

Вода используется и для измерения количества тепла. Одна калория – это количество тепла, нужное для нагревания 1 грамма воды с 14, 5 до 15,50С.

Все высоты и глубины на земном шаре отсчитываются от уровня моря.

В 1932 году американцы Г.Юри и Э.Осборн обнаружили, что даже в самой чистой воде, которую только можно получить в лабораторных условиях, содержится незначительное количество какого-то вещества, выражающегося, по-видимому, той же химической формулой Н2 О, но обладающего молекулярным весом 20 вместо веса 18, присущего обычной воде. Юри назвал это вещество тяжёлой водой. Большой вес тяжёлой воды объясняется тем, что её молекулы состоят из атомов водорода с удвоенным атомным весом по сравнению с атомами обычного водорода. Двойной вес этих атомов в свою очередь обусловливается тем, что их ядра содержат, кроме единственного протона, составляющего ядро обычного водорода, ещё один нейтрон. Тяжёлый изотоп водорода получил название дейтерия

(D или 2 Н), а обычный водород стали называть протием. Тяжёлая вода, окись дейтерия, выражается формулой D2 О.

Вскоре был открыт третий, сверхтяжёлый изотоп водорода с одним протоном и двумя нейтронами в ядре, который был назван тритием (Т или 3 Н). В соединении с кислородом тритий образует сверхтяжёлую воду Т2 О с молекулярным весом 22.

В природных водах содержится в среднем около 0,016% тяжёлой воды. Тяжёлая вода внешне похожа на обычную воду, но по многим физическим свойствам отличается от неё. Точка кипения тяжёлой воды 101,40С, точка замерзания + 3,80С. Тяжёлая вода на 11% тяжелее обычной. Удельный вес тяжёлой воды при температуре 250С равен 1,1. Она хуже ( на 5 – 15% ) растворяет различные соли. В тяжёлой воде скорость протекания некоторых химических реакций иная, чем в обычной воде.

И в физиологическом отношении тяжёлая вода воздействует на живое вещество иначе: в отличие от обычной воды, обладающей живительной силой, тяжёлая вода совершенно инертна. Семена растений, если их поливать тяжёлой водой, не прорастают; головастики, микробы, черви, рыбы в тяжёлой воде не могут существовать; если животных поить одной тяжёлой водой, они погибнут от жажды. Тяжёлая вода – это мёртвая вода.

Имеется ещё один вид воды, отличающийся по физическим свойствам от обычной воды, — это омагниченная вода. Такую воду получают с помощью магнитов, вмонтированных в трубопровод, по которому течет вода. Омагниченная вода изменяет свои физико – химические свойства: скорость химических реакций в ней увеличивается, ускоряется кристаллизация растворённых веществ, увеличивается слипание твёрдых частиц примесей и выпадение их в осадок с образованием крупных хлопьев (коагуляция). Омагничивание успешно применяется на водопроводных станциях при большой мутности забираемой воды. Она позволяет также быстро осаждать загрязненные промышленные стоки.

Из химических свойств воды особенно важны способность её молекул диссоциировать (распадаться) на ионы и способность воды растворять вещества разной химической природы.

Роль воды как главного и универсального растворителя определяется прежде всего полярностью её молекул и, как следствие, её чрезвычайно высокой диэлектрической проницаемостью. Разноимённые электрические заряды, и в частности ионы, притягиваются друг к другу в воде в 80 раз слабее, чем притягивались бы в воздухе. Силы взаимного притяжения между молекулами или атомами погружённого в воду тела также слабее, чем в воздухе. Тепловому движению в этом случае легче разбить молекулы. Оттого и происходит растворение, в том числе многих труднорастворимых веществ: капля камень точит.

Лишь незначительная доля молекул (одна из 500 000 000) подвергается электролитической диссоциации по схеме:

Н2 О Н+ + ОН-

Однако, приведённое уравнение условное: не может существовать в водной среде лишённый электронной оболочки протон Н+. Он сразу соединяется с молекулой воды, образуя ион гидроксония Н3 О+, который в свою очередь объединяется с одной, двумя или тремя молекулами воды в

Н3 О+ , Н5 О2+, Н7 О3+ .

Электролитическая диссоциация воды – причина гидролиза солей слабых кислот и (или) оснований. Степень электролитической диссоциации заметно возрастает при повышении температуры.

Образование воды из элементов по реакции:

Н2 + 1 /2 О2 Н2 О -242 кДж/моль для пара

-286 кДж/моль для жидкой воды

-при низких температурах в отсутствии катализаторов происходит крайне медленно, но скорость реакции резко возрастает при повышении температуры, и при 5500С она происходит со взрывом. При понижении давления и повышении температуры равновесие сдвигается влево.

Под действием ультрафиолетового излучения происходит фотодиссоциация воды на ионы Н+ и ОН- .

Ионизирующее излучение вызывает радиолиз воды с образованием Н2; Н2 О2 и свободных радикалов: Н*; ОН*; О* .

Вода – реакционноспособное соединение.

Вода окисляется атомарным кислородом:

Н2 О + О Н2 О2

При взаимодействии с F2 образуется НF, а также О2; О3; Н2 О2; F2 О и другие соединения.

С остальными галогенами при низких температурах вода реагирует с образованием смеси кислот Н Гал и Н Гал О.

При обычных условиях с водой взаимодействует до половины растворённого в ней СI2 и значительно меньшие количества Br2 и J 2.

При повышенных температурах СI2 и Br2 разлагают воду с образованием Н Гал и О2 .

При пропускании паров воды через раскалённый уголь она разлагается и образуется так называемый водяной газ:

Н2 О + С СО + Н2

При повышенной температуре в присутствии катализатора вода реагирует с СО; СН4 и другими углеводородами, например:

Н2 О + СО СО2 + Н2

Н2 О + СН4 СО + 3Н2

Эти реакции используют для промышленного получения водорода.

Фосфор при нагревании с водой под давлением в присутствии катализатора окисляется в метафосфорную кислоту:

6Н2 О + 3Р 2НРО3 + 5Н2

Вода взаимодействует со многими металлами с образованием Н2 и сответствующего гидроксида. Со щелочными и щелочно-земельными металлами ( кроме Мg ) эта реакция протекает уже при комнатной температуре. Менее активные металлы разлагают воду при повышенной температуре, например, Мg и Zn – выше 1000С; Fe – выше 6000С :

2Fe + 3h3 O Fe2 O 3 + 3h3

При взаимодействии с водой многих оксидов образуются кислоты или основания.

Вода может служить катализатором, например, щелочные металлы и водород реагируют с CI2 только в присутствии следов воды.

Иногда вода – каталитический яд, например, для железного катализатора при синтезе Nh4 .

Способность молекул воды образовывать трёхмерные сетки водородных связей позволяет ей давать с инертными газами, углеводородами, СО2, CI2, (Ch3 )2 O, CHCI3 и многими другими веществами газовые гидраты.

Примерно до конца 19 века вода считалась бесплатным неистощимым даром природы. Её не хватало только в слабонаселённых районах пустынь. В 20 веке взгляд на воду резко изменился. В результате быстрого роста населения земного шара и бурного развития промышленности проблема снабжения человечества чистой пресной водой стала чуть ли не мировой проблемой номер один. В настоящее время люди используют ежегодно около 3000 млрд кубических метров воды, и эта цифра непрерывно быстро растёт. Во многих густонаселённых промышленных районах чистой воды уже не хватает.

Недостаток пресной воды на земном шаре можно восполнить различными путями: опреснять морскую воду, а также заменять ею, где это возможно в технике, пресную воду; очищать сточные воды до такой степени, чтобы их можно было спокойно спускать в водоёмы и водотоки, не боясь загрязнить, и использовать вторично; экономно расходовать пресную воду, создавая менее водоёмкую технологию производства, заменяя, где это можно, пресную воду высокого качества водой более низкого качества и т.д.

В О Д А — о д н о и з г л а в н ы х б о г а т с т в ч е л о в е ч е с т в а н а З е м л е .

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы :

1. Химическая энциклопедия. Том 1. Редактор И.Л.Кнунянц. Москва, 1988 год.

2. Энциклопедический словарь юного химика. Составители

В.А.Крицман, В.В.Станцо. Москва, “ Педагогика“, 1982год.

3. Слово о воде. Автор О.А.Спенглер. Ленинград,

“ Гидрометеоиздат “, 1980 год.

4. Самое необыкновенное вещество в мире. Автор

И.В.Петрянов. Москва, “ Педагогика “ ,1975 год.

П Л А Н .

I.Вступление.

Высказывания известных учёных о воде.

II .Основная часть.

1.Распространение воды на планете Земля, в космическом

пространстве.

2.Изотопный состав воды.

3.Строение молекулы воды.

4.Физические свойства воды, их аномальность.

а).Агрегатные состояния воды.

б).Плотность воды в твёрдом и жидком состоянии.

в).Теплоёмкость воды.

г).Температуры плавления и кипения воды в сравнении с

другими водородными соединениями элементов

главной подгруппы YI группы таблицы Менделеева.

5.Влияние воды на формирование климата на планете

Земля.

6.Вода как основной составной компонент растительных и

животных организмов.

7.Использование воды в промышленности, производстве

электроэнергии.

8.Использование вода как эталона.

а).Для измерения температуры.

б).Для измерения массы (веса).

в).Для измерения количества тепла.

г).Для измерения высоты местности.

9.Тяжёлая вода, её свойства.

10.Омагниченная вода, её свойства.

11.Химические свойства воды.

а).Образование воды из кислорода и водорода.

б).Диссоциация воды на ионы.

в).Фотодиссоциация воды.

г).Радиолиз воды.

д).Окисление воды атомарным кислородом.

е).Взаимодействие воды с неметаллами, галогенами,

углеводородами.

ж).Взаимодействие воды с металлами.

з).Взаимодействие воды с оксидами.

и).Вода как катализатор и ингибитор химических

реакций.

III .Заключение.

Вода как одно из главных богатств человечества на Земле.

www.ronl.ru

Реферат - Вода и её свойства

Вода – вещество привычное и необычное. Известный советский ученый академик И.В.Петрянов свою научно – популярную книгу о воде назвал “Самое необыкновенное вещество в мире”. А доктор биологических наук Б.Ф.Сергеев начал свою книгу “Занимательная физиология” с главы о воде – “Вещество, которое создало нашу планету”. Ученые правы: нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого же вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах. Почти ? поверхности нашей планеты занято океанами и морями. Твёрдой водой – снегом и льдом – покрыто 20% суши. Из общего количества воды на Земле, равного 1 млрд. 386 млн. кубических километров, 1 млрд. 338 млн. кубических километров приходится на долю солёных вод Мирового океана, и только 35 млн. кубических километров приходится на долю пресных вод. Всего количества океанической воды хватило бы на то, чтобы покрыть ею земной шар слоем более 2,5 километров. На каждого жителя Земли приблизительно приходится 0,33 кубических километров морской воды и 0,008 кубических километров пресной воды. Но трудность в том, что подавляющая часть пресной воды на Земле находится в таком состоянии, которое делает её труднодоступной для человека. Почти 70% пресных вод заключено в ледниковых покровах полярных стран и в горных ледниках, 30% - в водоносных слоях под землёй, а в руслах всех рек содержатся одновременно всего лишь 0,006% пресных вод. Молекулы воды обнаружены в межзвёздном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников. Изотопный состав. Существуют девять устойчивых изотопных разновидностей воды. Содержание их в пресной воде в среднем следующее: 1Н216О – 99,73%, 1Н218О – 0,2%, 1Н217О – 0,04%, 1h3Н16О – 0,03%. Остальные пять изотопных разновидностей присутствуют в воде в ничтожно малых количествах. Строение молекулы. Как известно, свойства химических соединений зависят от того, из каких элементов состоят их молекулы, и изменяются закономерно. Воду можно рассматривать как оксид водорода или как гидрид кислорода. Атомы водорода и кислорода в молекуле воды расположены в углах равнобедренного треугольника с длиной связи О – Н 0,957 нм; валентный угол Н – О – Н 104o 27’.

Но поскольку оба водородных атома расположены по одну сторону от кислородного, электрические заряды в ней рассредоточиваются. Молекула воды полярна, что является причиной особого взаимодействия между разными её молекулами. Атомы водорода в молекуле воды, имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседних молекул.Такая химическая связь называется в о д о р о д н о й. Она обьединяет молекулы воды в своеобразные полимеры пространственного строения. В водяном паре присутствует около 1% димеров воды. Расстояние между атомами кислорода – 0,3 нм. В жидкой и твёрдой фазах каждая молекула воды образует четыре водородные связи: две – как донор протонов и две – как акцептор протонов. Средняя длина этих связей – 0, 28 нм, угол Н – О – Н стремится к 1800.Четыре водородные связи молекулы воды направлены приблизительно к вершинам правильного тетраэдра.

Структура модификаций льда представляет собой трёхмерную сетку. В модификациях, существующих при низких давлениях, так называемый лёд – I, связи Н – О – Н почти прямолинейны и направлены к вершинам правильного тетраэдра. Но при высоких давлениях обычный лёд можно превратить в так называемые лёд – II, лёд – III так далее – более тяжёлые и плотные кристаллические формы этого вещества. Самые твёрдые, плотные и тугоплавкие пока – лёд – VII и лёд – VIII. Лёд – VII получен под давлением 3 млрд Па, он плавится при температуре + 1900 C. В модификациях – лёд – II - лёд – VI – с вязи Н – О – Н искривлены и углы между ними отличаются от тетраэдрического, что обусловливает увеличение плотности по сравнению с плотностью обычного льда. Только в модификациях лёд – VII и лёд – VIII достигается самая высокая плотность упаковки: в их структуре две правильные сетки, выстроенные из тетраэдров, вставлены одна в другую, при этом сохраняется система прямолинейных водородных связей. Трёхмерная сетка водородных связей, построенная из тетраэдров, существует и в жидкой воде во всём интервале от температуры плавления до критической температуры, равной + 3,980 С. Увеличение плотности при плавлении, как и в случае плотных модификаций льда, объясняется искривлением водородных связей. Искривление водородных связей увеличивается с ростом температуры и давления, что ведёт к возрастанию плотности. С другой стороны при нагревании средняя длина водородных связей становится больше, в результате чего плотность уменьщается. Совместное действие двух фактов объясняет наличие максимума плотности воды при температуре + 3, 980 С. Физические свойства воды аномальны, что объясняется приведёнными выше данными о взаимодействии между молекулами воды. Вода – единственное вещество на Земле, которое существует в природе во всех трёх агрегатных состояниях – жидком, твёрдом и газообразном. Плавление льда при атмосферном давлении сопровождается уменьшением объёма на 9%. Плотность жидкой воды при температуре, близкой к нулю, больше, чем у льда. При 00С 1 грамм льда занимает объём 1,0905 кубических сантиметров, а 1 грамм жидкой воды занимает объём 1,0001 кубических сантиметров. И лёд плавает, оттого и не промерзают обычно насквозь водоёмы, а лишь покрываются ледяным покровом. Температурный коэффициент объёмного расширения льда и жидкой воды отрицателен при температурах соответственно ниже - 2100 С и + 3,980 С. Теплоёмкость при плавлении возрастает почти вдвое и в интервале от 00 С до 1000 С почти не зависит от температуры. Вода имеет незакономерно высокие температуры плавления и кипения в сравнении с другими водородными соединениями элементов главной подгруппы VI группы таблицы Менделеева.

теллуроводород селеноводород сероводород вода Н2Те Н2Sе Н2S Н2О _____________________________________________________

t плавления - 510 С - 640 С - 820 С 00 С _____________________________________________________

t кипения - 40 С - 420 С - 610 С 1000 С _____________________________________________________

Нужно подвести дополнительную энергию, чтобы расшатать, а затем разрушить водородные связи. И энергия эта очень значительна. Вот почему так велика теплоёмкость воды. Благодаря этой особенности вода формирует климат планеты. Геофизики утверждают, что Земля давно бы остыла и превратилась в безжизненный кусок камня, если бы не вода. Нагреваясь, она поглощает тепло, остывая, отдаёт его. Земная вода и поглощает, и возвращает очень много тепла, и тем самым “выравнивает” климат. Особенно заметно на формирование климата материков влияют морские течения, образующие в каждом океане замкнутые кольца циркуляции. Наиболее яркий пример – влияние Гольфстрима, мощной системы тёплых течений, идущих от полуострова Флорида в Северной Америке до Шпицбергена и Новой Земли. Благодаря Гольфстриму средняя температура января на побережье Северной Норвегии, за Полярным кругом, такая же, как в степной части Крыма, - около 00 С, т. е. повышена на 15 – 200 С. А в Якутии на той же широте, но вдали от Гольфстрима – минус 400 С. А от космического холода предохраняют Землю те молекулы воды, которые рассеяны в атмосфере – в облаках и в виде паров. Водяной пар создаёт мощный “парниковый эффект”, который задерживает до 60% теплового излучения нашей планеты, не даёт ей охлаждаться. По расчётам М.И.Будыко, при уменьшении содержания водяного пара в атмосфере вдвое средняя температура поверхности Земли понизилась бы более чем на 50 С (с 14,3 до 90 С). На смягчение земного климата, в частности на выравнивание температуры воздуха в переходные сезоны – весну и осень, заметное влияние оказывают огромные величины скрытой теплоты плавления и испарения воды. Но не только поэтому мы считаем воду жизненно важным веществом. Дело в том, что тело человека почти на 63 – 68 % состоит из воды. Почти все биохимические реакции в каждой живой клетке – это реакции в водных растворах. С водой удаляются из нашего тела ядовитые шлаки; вода, выделяемая потовыми железами и испаряющаяся с поверхности кожи, регулирует температуру нашего тела. Представители животного и растительного мира содержат такое же обилие воды в своих организмах. Меньше всего воды, лишь 5 – 7% веса, содержат некоторые мхи и лишайники. Большинство обитателей земного шара и растения состоят более чем на половину из воды. Например, млекопитающие содержат 60 – 68 %; рыбы – 70 %; водоросли – 90 – 98 % воды. В растворах же (преимущественно водных) протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов. Не случайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и концентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важной отраслью промышленности. Вода – это важный источник энергоресурсов. Как известно, все гидроэлектрические станции мира, от маленьких до самых крупных, превращают механическую энергию водного потока в электрическую исключительно с помощью водяных турбин с соединёнными с ними электрогенераторами. На атомных электростанциях атомный реактор нагревает воду, водяной пар вращает турбину с генератором и вырабатывает электрический ток. Вода, несмотря на все её аномольные свойства, является эталоном для измерения темпкратуры, массы ( веса), количества тепла, высоты местности. Шведский физик Андерс Цельсий, член Стокгольмской академии наук, создал в 1742 году стоградусную шкалу термометра, которой в настоящее время пользуются почти повсеместно. Точка кипения воды обозначена 100, а точка таяния льда 0. При разработке метрической системы, установленной по декрету французского революционного правительства в 1793 году взамен различных старинных мер, вода была использована для создания основной меры массы (веса) – килограмма и грамма: 1 грамм, как известно, это вес 1 кубического сантиметра (милилитра) чистой воды при температуре её наибольшей плотности – 40 С. Следовательно, 1 килограмм – это вес 1 литра (1000 кубических сантиметров) или 1 кубического дециметра воды: а 1 тонна (1000 килограммов) – это вес 1 кубического метра воды. Вода используется и для измерения количества тепла. Одна калория – это количество тепла, нужное для нагревания 1 грамма воды с 14, 5 до 15,50 С. Все высоты и глубины на земном шаре отсчитываются от уровня моря. В 1932 году американцы Г.Юри и Э.Осборн обнаружили, что даже в самой чистой воде, которую только можно получить в лабораторных условиях, содержится незначительное количество какого-то вещества, выражающегося, по-видимому, той же химической формулой Н2О, но обладающего молекулярным весом 20 вместо веса 18, присущего обычной воде. Юри назвал это вещество тяжёлой водой. Большой вес тяжёлой воды объясняется тем, что её молекулы состоят из атомов водорода с удвоенным атомным весом по сравнению с атомами обычного водорода. Двойной вес этих атомов в свою очередь обусловливается тем, что их ядра содержат, кроме единственного протона, составляющего ядро обычного водорода, ещё один нейтрон. Тяжёлый изотоп водорода получил название дейтерия (D или 2Н), а обычный водород стали называть протием. Тяжёлая вода, окись дейтерия, выражается формулой D2О. Вскоре был открыт третий, сверхтяжёлый изотоп водорода с одним протоном и двумя нейтронами в ядре, который был назван тритием (Т или 3Н). В соединении с кислородом тритий образует сверхтяжёлую воду Т2О с молекулярным весом 22. В природных водах содержится в среднем около 0,016% тяжёлой воды. Тяжёлая вода внешне похожа на обычную воду, но по многим физическим свойствам отличается от неё. Точка кипения тяжёлой воды 101,40 С, точка замерзания + 3,80 С. Тяжёлая вода на 11% тяжелее обычной. Удельный вес тяжёлой воды при температуре 250 С равен 1,1. Она хуже ( на 5 – 15% ) растворяет различные соли. В тяжёлой воде скорость протекания некоторых химических реакций иная, чем в обычной воде. И в физиологическом отношении тяжёлая вода воздействует на живое вещество иначе: в отличие от обычной воды, обладающей живительной силой, тяжёлая вода совершенно инертна. Семена растений, если их поливать тяжёлой водой, не прорастают; головастики, микробы, черви, рыбы в тяжёлой воде не могут существовать; если животных поить одной тяжёлой водой, они погибнут от жажды. Тяжёлая вода – это мёртвая вода. Имеется ещё один вид воды, отличающийся по физическим свойствам от обычной воды, - это омагниченная вода. Такую воду получают с помощью магнитов, вмонтированных в трубопровод, по которому течет вода. Омагниченная вода изменяет свои физико – химические свойства: скорость химических реакций в ней увеличивается, ускоряется кристаллизация растворённых веществ, увеличивается слипание твёрдых частиц примесей и выпадение их в осадок с образованием крупных хлопьев (коагуляция). Омагничивание успешно применяется на водопроводных станциях при большой мутности забираемой воды. Она позволяет также быстро осаждать загрязненные промышленные стоки. Из химических свойств воды особенно важны способность её молекул диссоциировать (распадаться) на ионы и способность воды растворять вещества разной химической природы. Роль воды как главного и универсального растворителя определяется прежде всего полярностью её молекул и, как следствие, её чрезвычайно высокой диэлектрической проницаемостью. Разноимённые электрические заряды, и в частности ионы, притягиваются друг к другу в воде в 80 раз слабее, чем притягивались бы в воздухе. Силы взаимного притяжения между молекулами или атомами погружённого в воду тела также слабее, чем в воздухе. Тепловому движению в этом случае легче разбить молекулы. Оттого и происходит растворение, в том числе многих труднорастворимых веществ: капля камень точит. Лишь незначительная доля молекул (одна из 500 000 000) подвергается электролитической диссоциации по схеме: Н2О Н+ + ОН- Однако, приведённое уравнение условное: не может существовать в водной среде лишённый электронной оболочки протон Н+. Он сразу соединяется с молекулой воды, образуя ион гидроксония Н3О+, который в свою очередь объединяется с одной, двумя или тремя молекулами воды в Н3О+, Н5О2+, Н7О3+. Электролитическая диссоциация воды – причина гидролиза солей слабых кислот и (или) оснований. Степень электролитической диссоциации заметно возрастает при повышении температуры. Образование воды из элементов по реакции: Н2 + 1/2 О2 Н2О -242 кДж/моль для пара -286 кДж/моль для жидкой воды -при низких температурах в отсутствии катализаторов происходит крайне медленно, но скорость реакции резко возрастает при повышении температуры, и при 5500 С она происходит со взрывом. При понижении давления и повышении температуры равновесие сдвигается влево. Под действием ультрафиолетового излучения происходит фотодиссоциация воды на ионы Н+ и ОН-. Ионизирующее излучение вызывает радиолиз воды с образованием Н2 ; Н2О2 и свободных радикалов: Н* ; ОН* ; О*. Вода – реакционноспособное соединение. Вода окисляется атомарным кислородом: Н2О + О Н2О2 При взаимодействии с F2 образуется НF, а также О2 ;О3 ; Н2О2 ; F2О и другие соединения. С остальными галогенами при низких температурах вода реагирует с образованием смеси кислот Н Гал и Н Гал О. При обычных условиях с водой взаимодействует до половины растворённого в ней СI2 и значительно меньшие количества Br2 и J 2. При повышенных температурах СI2 и Br2 разлагают воду с образованием Н Гал и О2. При пропускании паров воды через раскалённый уголь она разлагается и образуется так называемый водяной газ: Н2О + С СО + Н2 При повышенной температуре в присутствии катализатора вода реагирует с СО; СН4 и другими углеводородами, например: Н2О + СО СО2 + Н2 Н2О + СН4 СО + 3Н2 Эти реакции используют для промышленного получения водорода. Фосфор при нагревании с водой под давлением в присутствии катализатора окисляется в метафосфорную кислоту: 6Н2О + 3Р 2НРО3 + 5Н2 Вода взаимодействует со многими металлами с образованием Н2 и сответствующего гидроксида. Со щелочными и щелочно-земельными металлами ( кроме Мg ) эта реакция протекает уже при комнатной температуре. Менее активные металлы разлагают воду при повышенной температуре, например, Мg и Zn – выше 1000 С; Fe – выше 6000 С : 2Fe + 3h3O Fe2O 3 + 3h3 При взаимодействии с водой многих оксидов образуются кислоты или основания. Вода может служить катализатором, например, щелочные металлы и водород реагируют с CI2 только в присутствии следов воды. Иногда вода – каталитический яд, например, для железного катализатора при синтезе Nh4. Способность молекул воды образовывать трёхмерные сетки водородных связей позволяет ей давать с инертными газами, углеводородами, СО2, CI2, (Ch3)2O, CHCI3 и многими другими веществами газовые гидраты. Примерно до конца 19 века вода считалась бесплатным неистощимым даром природы. Её не хватало только в слабонаселённых районах пустынь. В 20 веке взгляд на воду резко изменился. В результате быстрого роста населения земного шара и бурного развития промышленности проблема снабжения человечества чистой пресной водой стала чуть ли не мировой проблемой номер один. В настоящее время люди используют ежегодно около 3000 млрд кубических метров воды, и эта цифра непрерывно быстро растёт. Во многих густонаселённых промышленных районах чистой воды уже не хватает. Недостаток пресной воды на земном шаре можно восполнить различными путями: опреснять морскую воду, а также заменять ею, где это возможно в технике, пресную воду; очищать сточные воды до такой степени, чтобы их можно было спокойно спускать в водоёмы и водотоки, не боясь загрязнить, и использовать вторично; экономно расходовать пресную воду, создавая менее водоёмкую технологию производства, заменяя, где это можно, пресную воду высокого качества водой более низкого качества и т.д. В О Д А - о д н о и з г л а в н ы х б о г а т с т в ч е л о в е ч е с т в а н а З е м л е.

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы :

1. Химическая энциклопедия. Том 1. Редактор И.Л.Кнунянц. Москва, 1988 год.

2. Энциклопедический словарь юного химика. Составители В.А.Крицман, В.В.Станцо. Москва, “ Педагогика“, 1982 год. 3. Слово о воде. Автор О.А.Спенглер. Ленинград, “ Гидрометеоиздат “, 1980 год. 4. Самое необыкновенное вещество в мире. Автор И.В.Петрянов. Москва, “ Педагогика “,1975 год.

П Л А Н. I.Вступление. Высказывания известных учёных о воде. II.Основная часть.

1.Распространение воды на планете Земля, в космическом пространстве. 2.Изотопный состав воды. 3.Строение молекулы воды. 4.Физические свойства воды, их аномальность. а).Агрегатные состояния воды. б).Плотность воды в твёрдом и жидком состоянии. в).Теплоёмкость воды. г).Температуры плавления и кипения воды в сравнении с другими водородными соединениями элементов главной подгруппы YI группы таблицы Менделеева. 5.Влияние воды на формирование климата на планете Земля. 6.Вода как основной составной компонент растительных и животных организмов. 7.Использование воды в промышленности, производстве электроэнергии. 8.Использование вода как эталона. а).Для измерения температуры. б).Для измерения массы (веса). в).Для измерения количества тепла. г).Для измерения высоты местности. 9.Тяжёлая вода, её свойства. 10.Омагниченная вода, её свойства. 11.Химические свойства воды. а).Образование воды из кислорода и водорода. б).Диссоциация воды на ионы. в).Фотодиссоциация воды. г).Радиолиз воды. д).Окисление воды атомарным кислородом. е).Взаимодействие воды с неметаллами,галогенами, углеводородами. ж).Взаимодействие воды с металлами. з).Взаимодействие воды с оксидами. и).Вода как катализатор и ингибитор химических реакций.

III.Заключение. Вода как одно из главных богатств человечества на Земле.

www.ronl.ru

Реферат Химия Мир воды

Реферат на тему: Мир воды. Выполнила: Суббота Яна 11”А” класс. 1999 г. Основная тема: в этом реферате я хочу рассказать о самом необыкновенном в мире веществе – ВОДЕ.

Содержание

1. Что такое вода?......................3 2. Сколько существует различных водородов?...........3 3. Сколько на свете кислородов?................3 4. Сколько иожет быть различных вод?..............3 5. Что же такое обыкновенная вода?................4 6. Что такое легкая вода?....................4 7. Что такое тяжелая вода?....................4 8. Бывает ли полутяжелая вода?..................5 9. Что такое “нулевая вода”?..................5 10. А может быть, есть еще какая – нибудь вода?..........5 11. А радиоактивная вода существует?...............5 12. Зачем нужна тяжелая вода теперь?................6 13. Зачем ещё нужна тяжелая вода?..................6 14. Почему вода – вода?......................6 15. Как построена молекула воды?................7 16. Как построена молекула льда?.................8 17. При какой температуре

вода должна кипеть?...........8 18. При какой температуре

вода замерзает?............8 19. Сколько существует газообразных состояний воды?.........9 20. Сколько существует жидких состояний воды?..........9 21. Что должно быть легче – вода или лед?.............9 22. Сколько существует льдов?..................9 23. Что нужно, чтобы лед растаял?..................10 24. Сколько тепла нужно, чтобы нагреть воду?............10 25. Как вода попадает в облака?...................10 26. Почему в море вода соленая?..................11 27. Расподаются ли в воде на ионы ее собственные молекулы?.......11 28. Почему вода “мокрая”?....................11 29. Какую форму имеет вода?...................12 БЕСЕДА О САМОМ НЕОБЫКНОВЕННОМ В МИРЕ ВЕЩЕСТВЕ. Что такое вода? Такой вопрос может показаться не только странным, но и немного невеж-ливым. Кто же этого может не знать? Всякий знает, что вода – это соедине-ние водорода и кислорода. Вот ее всем извесная формула:

С водой очень хорошо знаком каждый, кто привык умываться по утрам, пьёт чай, умеет плавать, любит бегать под дождем, не боясь промокнуть, кататься на коньках, и ходить на лыжах. Сколько существует различных водородов? В природе существует три различных водорода – три его изотопа. Самый легкий -

. Химики его часто называют протием. Водород в обычной воде почти нацело состоит из протия. Кроме него, во всякой воде есть тяжелый водород – дейтерий

, его чаще, в химии обозначают симвллом D. Дейтерия в воде очень мало. Но на каждые 6700 атомов протия в среднем приходится только один атом дейтерия. Кроме протия и дейтерия, сущест-вует еще сверхтяжелый водород -

.Его обычно называют тритием и обозначают символом Т. Тритий радиоактивен, период его полураспада немного больше 12 лет. Он непрерывно образуется в стратосфере под действием космического излучения. Кол – во трития на нашей Земле исче-зающе мало – меньше одного килограмма на всем земном шаре; но, несмотря на это, его можно обнаружить повсюду, в любой капле воды. Физики научились получать тритий искусственно в ядерных реакторах. Так же ученые обнаружили, что возможно существование четвертого изотопа водорода -

и даже пятого -

. Они тоже должны быть радиоактивными. Сколько на свете кислородов? В природе найдены три различных изотопа кислорода. Больше всего легкого кислорода

, значительно меньше тяжелого

и совсем мало кислорода

. В кислороде воздуха, которым мы дышим, на каждые десять атомов

приходится 55 атомов

и более 26000 атомов изотопа кисло-рода

. Физики сумели создать в своих ускорителях и реакторах еще четыре радиоактивных изотопа кислорода:

. Все они живут очень не долго и через несколько минут распадаются. Сколько может быть различных вод? Если подсчитать все возможные соединения с общей формулой

, то результат покажется неожиданным: всего могут сушествовать сорок две различных воды. Из них тридцать три воды будут радиоактивными, но и стабильных, устойчивых вод будет тоже немало – девять:

Если же подтвердится, что существуют еще два сверхтяжелых изотопа водорода -

, то будут возможны уже сто пять различных типов молекул воды. Подсчитайте сами, сколько различных вод, молекулы которых содержат тритий, могут образовываться на границе с космосом и постепенно вместе с дождями выпадать на землю. Попробуйте сосчитать также, сколько различных радиоактивных вод возникает в воде, охлаждающей атомный реактор. Где бы в мире ни зачерпнуть стакан воду, в нем окажется смесь различ-ных молекул, неодинаковых по изотопному составу. Что такое обыкновенная вода? Такой воды в мире нет. Нигде нет обыкновенной воды. Она всегда необык- новенная. Даже по изотопному составу вода в природе всегда различная.Она зависит от истории воды – от того, что с ней происходило в бесконечном многообразии ее круговорота в природе. При испарении вода обогащается протием, и вода дождя поэтому отлична от воды озера. Вода реки непохожа на морскую воду. В закрытык озерах вода содержит больше дейтерия, чем вода, горных ручьев. В каждом источнике свой изотопный состав воды. Когда зимой замерзает вода в озере, никто из тех, кто катается на коньках, и не подозревает, что изотопный состав льда изменился. В нем уменьшилось содержание тяжелого водорода, но зато повысилось кол – во тяжелого кислорода. Поэтому вода из растаявшего льда уже другая, и отличается от той воды, из которой лед был получен. Если воду разложить химически и сжечь добытый из нее водород, то получится снова вода, но совсем другая,потому что в воздухе изотопный состав кислорода отличается от среднего изотопного состава кислорода воды. Но зато, в отличии от воды, изотопный состав воздуха один и тот же на всем земном шаре. Вода в природе не имеет постоянного изотопного состава, она вечно меняется, и только поэтому нельзя сказать, что где – то есть какая – то обыкновенная вода. Что такое легкая вода? Это та самая вода, формулу которой знают все школьники -

. Но такой воды в природе нет.Такую воду с огромным трудом приготовили ученые. Она им понадобилась для точного измерения свойств воды, и в первую очередь для измерения ее плотности. Пока такая вода существует только в нескольких крупнейших лабораториях мира, где изучают свойства различных изотопных соединений. Что такое тяжелая вода? И этой воды в природе нет. Строго говоря, нужно было бы называть тяжелой водой, состоящую только из одних тяжелых изотопов водорода и кислорода -

; но такой воды нет даже и в лабораториях ученых. Пока она еще никому ненужна и незачем ее готовить. Конечно, если эта вода понадобиться науке или технике, ученые сумеют найти способ, как ее получить: и дейтерия, и тяжелого кислорода в природной воде сколько угодно. В науке и ядерной технике принято условно называть тяжелой водой тяжеловодородную воду. Она содержит только дейтерий, в ней совсем нет обычного легкого изотопа водорода. Изотопный состав по кислороду в этой воде соответствует обычно составу кислорода воздуха. Еще совсем недавно никто в мире и не подозревал, что такая вода существует, а теперь во многих странах мира работают гигантские заводы, перерабатывающие миллионы тонн воды, что бы извлечь из неё дейтерий и получить чистую тяжелую воду (1,1 OH). Бывает ли полутяжелая вода? Полутяжелой водой можно назвать воду со смешанными молекулами состава HDO. Она есть во всякой природной воде, но получить ее в чистом виде невозможно, потому что в воде всегда протекают реакции изотопного обмена. Атомы изотопов водорода очень подвижны и непрерывно переходят из одной молекулы воды в другую. Приготовить воду, средний состав которой будет соответствовать формуле полутяжелой воды, нетрудно. Но благодаря реакции обмена

она будет представлять собой смесь молекул с разным изотопным составом:

. Что такое “нулевая” вода? Нулевая вода состоит из чистого легкого водорода и кислорода воздуха. Эту воду физико – химики выбрали в качестве эталона: у нее постоянный состав. Ее не так уж трудно получить, и с ней удобно сравнивать воду неизвестного свойства определив разницу, в плотности, легко найти содер-жание дейтерия. А может быть, есть еще какая – нибудь вода? Кроме всех перечисленных вод, еще существует тяжелокислородная вода -

. Получать ее из природной воду очень сложно и трудно. До сих пор эту воду в чистом виде еще, пожалуй, никто не сумел приготовить. Тяжелокислородная вода очень нужна для исследования многих биохимических процессов, поэтому довольно концентрированные растворы этой воды в воде обычно получают теперь на заводах. А радиоактивная вода существует? Да. Физики научились получать тритиевую воду искусственным путем в атомных реакторах. Из – за сильной радиоактивности эта вода очень опасна. Пока такая вода нужна только ученым. Зачем нужна тяжелая вода теперь? В наши дни тяжелая вода успешно применяется в атомной энергетике для замедления нейтронов в ядерных реакторах. Самым лучшим заменителем мог бы быть легкий водород, но он заметно поглощает нейтроны.Тяжелый водород их почти не поглощает. Нейтрону, попавшему в тяжелую воду, достаточно всего 25 раз столкнуться с тяжелым водородом, чтобы потерять свою высокую энергию и приобрести способ-ность взаимодействовать с ураном. Неплохой замедлитель – углерод в форме графита, но нейтрону в нем приходится испытывать около 140 столкновений, чтобы утпатить начальную скорость. Использование тяжелой воды в качестве замедлителя позволяет конструк-торам создавать оченьэффективные, а главное, легкие и компактные атомные энергетические установки, особенно для их применения на транспорте. Зачем еще нужна тяжелая вода? Чтобы исследовать механизм многих химических, физических и биологи-ческих процессов. Это, конечно, странное, но очень важное применение тяжелой воды. Наверное, нет ни одного природного процесса, в котором не принимала бы участие вода или водород. Атомы тяжелого водорода наиболее важные меченые атомы. Их, как разведчиков в бой, направляют химики в исследуемые реакции, чтобы проследить за ее ходом. В наши дни уже возникла и быстро развивается самостоятельная область науки – химия изотопного обмена. Наиболее важная ее задача – изучить с помощью дейте-рия механизм химических реакций при получении органических соединений и исследовать их строение. Так же установлено, что из воды можно получать энергию. СВОЙСТВА ВОДЫ. Почему вода – вода? Этот вопрос совсем не так неразумен, как это может показаться. В самом деле, разве вода – это только та бесцветная жидкость, что налита в стакан? Океан, покрывающий почти всю нашу планету, всю нашу чудесную Землю, в которой миллионы лет назад зародилась жизнь, - это вода. Тучи, облака, туманы, несущие влагу всему живому на земной поверхности, - это ведь тоже вода. Бескрайние ледяные пустыни полярных областей, снеговые покровы, застилающие почти половину планеты, - и это вода. Прекрасно, невоспроизводимо бесконечное многообразие красок солнеч-ного заката, его золотых и багряныхпереливов; торжественны и нежны краски небосвода при восходе солнца. Эта обычная и всегда необыкновенная симфония цвета обязана рассеянию и поглощению солнечного спектра водяными парами в атмосфере. Этот великий художник природу – вода. Горные цепи сложены гиганскими толщами сотен различных горных пород, и геологи знают, что большинство из них созданы величайшем строителем природы – водой. Непрерывно изменяется облик Земли. На месте, где возвышались высочайшие горы, расстилаются бесконечные равни-ны, их создает великий преобразователь – вода. Безгранично многообразие жизни. Она всюду на нашей планете. Но жизнь есть только там, где есть вода. Нет живого существа, если нет воды. Почему же одно из бесчисленных химических соединений с простой и ничем не примечательной формулой, состоящее из двух обычных для мироздания элементов, молекула которого состоит всего из трех атомов, - простая окись водорода, самая обычная вода, занимает столь особое место в жизни природы? Чем объясняется такая исключительная роль воды? Среди необозримого множества веществ вода с ее физико – химическими свойствами занимает совершенно особое, исключительное место. И это надо понимать буквально. Почти все физико – химические свойства воды - исключения в природе. Она действительно самое удивительное вещество на свете. Она удивительна не только многообразием изотопных форм молекулы и не только как неиссякаемый источник энергии. Она удивительна своими самыми обычными свойствами. Простое химическое соединение с простей-шей формулой

заняло особое место на нашей чудесной планете благода-ря изумительному сочетанию необычайных свойств. Как построена молекула воды? Как построена одна молекула воды, теперь известно очень точно. Она построена вот так:

Хорошо изучено и измерено расположение ядер атомов водорода и кислоро-да и расстояние между ними. Оказалось, что молекула воды нелинейна. Вместе с электронными оболочками атомов молекулу воды, если на нее взглянуть “сбоку”, можно было бы изобразить вот так:

а если взглянуть “сверху” – со стороны атома кислорода, то так:

т.е геометрически взаимное расположение зарядов в молекуле воды можно изобразить в виде простого тетраэдра. Такое строение ведет к возникновению необычайно сильного взаимного притяжения молекул воды друг к другу: каждая молекула воды может обра-зовать четыре одинаковые водородные связи с другими молекулами воды. Все молекулы воды с любым изотопным составом построены совершенно одинаково. Как построена молекула льда? Никаких особых молекул льда нет. Молекулы воды благодаря своему замечательному строению соединены в куски льда друг с другом так, что каждая из них связана и окружена четырьмя другими молекулами. Это приводит к возникновению очень рыхлой структуре льда, в которой остается очень много свободного объема. Правильное кристаллическое строение льда выражается в изумительном изяществе снежинок и в красоте морозных узо-ров на замерзших оконных стеклах. При какой температуре вода должна кипеть? Этот вопрос, конечно, странен. Ведь вода кипит при ста градусах. Это знает каждый. Больше того, всем известно, что именно температура кипения воды при давлении в одну атмосферу и выбрано в качестве опорной точки температурной шкалы, условно обозначенной

Однако вопрос поставлен иначе: при какой температуре вода должна кипеть? Ведь температуры кипения различных веществ не случайны. Они зависят от положения элементов, входящих в состав их молекул, в переоди-ческой системе Менделеева. Чем меньше атомный номер элемента, чем меньше его атомный вес, тем ниже температура кипения его соединений. Вода по химическому свойству может быть названа гидридом кислорода.

- химические аналоги воды. Если проследить за температурами их кипения и сопоставить, как изменяются температуры кипения гидритов в других группах периоди-ческой системы, то можно довольно точно определить температуру кипения любого гидрита, так же как и любого другого соединения. Если же определить температуру кипения гидрита кислорода по положе-нию его в периодической таблице, то окажется, что вода должна кипеть при

ниже нуля. Следовательно, вода кипит приблизительно на сто восемьде-сят градусов выше, чем должна кипеть. Температура кипения воды – это наиболее обычное ее свойство – оказывается необычайным и удивительным. При какой температуре вода замерзает? Не правда ли, вопрос не менее странен, чем предыдущий? Ну кто не знает, что вода замерзает при нуле градусов? Это вторая опорная точка термометра. Это самое обычное свойство воды. Но ведь и в этом случае можно спросить, при какой температуре вода должна замерзать в соответствии со своей хими-ческой природой. Оказывается, гидрид кислорода на основании его положе-ния в таблице Менделеева должен был бы затвердевать при ста градусах ниже нуля. Вода на самом деле удивительное вещество. Ее, пожалуй, даже можно назвать непослушным веществом. Она не подчиняется многим физико – химическим закономерностям, справедливым для других соединений, пото-му что взаимодействие ее молекул необычайно велико и требует особенно интенсивное тепловое движение молекул, чтобы преодолеть дополнительное притяжение. Это и приводит к такому неожиданному и резкому повышению температур ее кипения и плавления. Сколько существует газообразных состояний воды? Только одно – пар. Сколько существует жидких состояний воды? На такой вопрос не так просто ответить. Конечно, тоже одно – привычная нам всем жидкая вода. Но вода в жидком состоянии обладает такими необыкновенными свойствами, что приходится задуматься: правилен ли такой, простой, казалось бы не вызывающий никаких сомнений ответ? Вода– единственное в мире вещество, которое после плавления сначала сжимается, а затем по мере повышения температуры начинает расширяться. Эту ред-костную аномалию в свойствах воды объясняют тем, что в действительности жидкая вода представляет собой сложный раствор совершенно необыкновен-ного состава: это раствор воды в воде. При плавлении льда сначала образуются крупные сложные молекулы воды. Они сохраняют остатки рыхлой кристаллической структуры льда и растворены в обычной низкомолекулярной воде. Поэтому сначала плотность воды низкая, но с повышением температуры эти большие молекулы разру-шаются, и поэтому плотность воды снова падает. Если это верно, то возмож-ны несколько состояний воды, только их никто не умеет разделить. И пока неизвестно, удастся ли когда – нибудь это сделать. Что должно быть легче – вода или лед? Кто же этого не знает. Ведь лед плавает на воде. В океане плавают гиганские айсберги. Озера зимой покрываются плавающим сплошным слоем льда. Конечно, лед легче воды. Но почему “конечно”?.. Разве это так ясно? Наоборот, объем всех твердых тел при плавлении увеличивается, и они тонут в своем собственном раство-ре. А вот лед плавает в воде. Это свойство воды – аномалия в природе, исключение, и притом совершенно замечательное исключение. Сколько существует льдов? В природе, на нашей Земле – один: обычный лед. Это самый прекрасный из всех минералов. Никакие алмазы не могут сравниться блеском и красотой со снежинками, искрящимися на солнце. Из этого голубовато – зеленого камня сложены на Земле не только горы и колоссальные ледники, им покрыты целые материки. Лед – горная порода с необычайными свлйствами. Он твердый, но течет, как жидкость, и существуют огромные ледяные реки, медленно стекающие с высоких гор. Лед – изменчив – он непрерывно исче-зает и образуется вновь. Лед необычайно прочен и долговечен. Что нужно, чтобы лед растаял? Очень много тепла. Гораздо больше, чем для плавления такого же колли-чества любого другого вещества. Исключительно большое значение скрытой теплоты плавления – 80 калорий на грамм льда – так же аномальное свойст-во воды. При замерзании воды такое же колличество тепла снова выделяется. Когда наступает зима, образуется лед, выпадает снег и вода отдает обратно тепло, подогревая землю и воздух. Они противостоят холоду и суровой зиме, и жестоким морозам. Именно благодаря этому замечательному свойству воды на нашей планете существует осень и весна. Сколько тепла нужно, чтобы лед растаял? Очень много. Больше чем для нагревания равного колличества любого другого вещества. Чтобы нагреть грамм воды на один градус, необходима одна калория. Это больше чем вдвое превышает теплоемкость любого химического соединения. Как вода попадает в облака? Очень просто. Солнце нагревает воду. Всюду, где она есть, - в луже, в пруду, в море, в океане. Вода поглощает в своем верхнем слое почти всю энергию попадающих на нее солнечных лучей и испаряется. Молекулы воды исключительно просты в своем строении и вместе с этим необычайны, отличны от всех других молекул. Они сильно притягиваются друг к другу благодаря силам межмолекулярного притяжения за счет дополнительных водородных связей. Солнцу приходится затрачивать очень много энергии, чтобы превратить ее в пар. Нет ни одного вещества, у которого бы скрытая теплота испарения была бы больше, чем у воды. Вода – лучший теплоно-ситель. Ничто не может сравниться с ней. Ничто не может лучше работать в паровых турбинах электростанций, в цилиндрах паровых двигателей. Вода – гигантский двигатель в природе. Метеорологи подсчитали, что Солнце испаряет на земле за одну минуту миллиард тонн воды. Каждую минуту миллиард тонн водяного пара вместе с восходящими потоками нагре-того воздуха поднимается в верхние слои атмосферы. Каждый грамм водяно-го пара уносит с собой 537 калорий солнечной энергии. На большой высоте, где давление мало, воздух расширяется, его темпера-тура сильно понижается и водяной пар конденсируется, снова превращаясь в воду,- ее мельчайшие капельки образуют облака. Энергия Солнца, поднятая с водяным паром вверх, неминуемо должна выделиться обратно, когда он преврашается в облака. Эта энергия переходит в тепловую, нагревая воздух. Каждую минуту водяной пар отдает атмосфере Земли чудовищно огромное колличество энергии:

. Столько энергии за то же время могли бы выработать сорок миллионов электро-станций, по миллиону киловатт каждая. Почему в море вода соленая? Это, пожалуй, одно из самых важных следствий одного из самых удиви-тельных свойств воды. В ее молекуле центры положительных и отрица-тельных зарядов сильно смещены относительно друг друга. Поэтому вода обладает исключительно высоким, аномальным значением диэлектрической проницаемости. Для воды Е=80, а для воздуха и вакуума Е=1. Это значит, что два любых разноименных заряда в воде взаимно притягиваются друг к другу с силой в 80 раз меньше чем в воздухе. Именно благодаря аномально высокой диэлектрической проницаемости вода – один из сильнейших растворителей. Она способна растворить любую горную породу на земной поверхности. Медленно и неотвратимо она разру-шает даже гранит, выщелачивая из них наиболее легко растворимые состав-ные части. Нет в природе такой прочной породы, которая могла бы сопро-тивляться всемогущему разрушителю – воде. Ручьи, речки и реки сносят растворенные водой примеси в океан. Вода из океана испаряется и вновь возвращается на землю, чтобы снова и снова про-должать свою вечную работу. А растворенные соли остаются в морях и океанах. Не думайте, что вода растворяет и сносит в море только то, что легко растворимо, и что в морской воде содержиться только обычная соль, которая стоит на обеденном столе. Нет, морская вода содержит в себе почти все элементы, существующие в природе. В ней есть и магний, и кальций, и сера, и бром, и йод, и фтор. В меньшем колличестве в ней найдены железо, медь, никель, олово, уран, кобальт, даже серебро и золото. Свыше шестидесяти элементов нашли химики в морской воде. Наверное, будут найдены и все остальные. Больше всего в морской воде поваренной соли. Поэтому вода в море соленая. Распадаются ли в воде на ионы ее собственные молекулы? Да, распадаются. Молекулы воды очень прочны, но все же очень неболь-шая часть их диссоциирует на ионы: h3O = H+ + OH-. При этом из каждого миллиарда молекул воды при обычной температуре диссоциированы всего лишь две молекулы. Свободный протон H+ - ядро атома водорода,- конечно, не может сущест-вовать в одной среде: ион водорода немедленно присоединяется к молекуле воды и образует ион гидроксония h4O+. Почему вода “мокрая”? Вода не очень “мокрая”, если считать, что этот шутливый вопрос относит-ся к способностям воды смачивать другие тела. Большинство жидкостей гораздо “мокрее” воды. Вода с прудом смачивает металлы, совершенно не смачивает жирные роверхности. Водой не намочиш парафин. Капли воды скатываются с поверхности многих полимерных материалов: тефлона, полиэтилена и др. Спирт же, например, или керосин очень хорошо смачи-вают почти любые тела. Это объясняется тем, что вода собирается в капли там, где все другие жидкости растекаются. Какую форму имеет вода? Хотя этот вопрос может показаться странным, но он задан совершенно правильно. Вода обладает собственной формой, как и любая другая жид-кость. Ee форма – шар. Утверждение учебников, что вода принимает форму сосуда, а собственной не имеет, неверно. Ее собственная форма на Земле обычно искажена силой тяжести. Но что воде свойственна форма шара, в этом очень легко убедиться – достаточно слетать на на космическом корабле в космос и вытряхнуть там воду из бутылки. Можно увидеть это и на Земле: посмотрите на падающую каплю или выдуйте хороший мыльный пузырь. Во всех этих случаях действие силы тяжести исключено и вода принимает свою собственную форму. Итак, это всего лишь несколько перечисленных свойств воды. Но с каждым исследованием этого свойства открываются новые его способности, которые надо доказывать. До сих пор ученые не могут еще понять и объяс-нить очень многие ее свойства. Но будем надеяться, что будет открыто еще немало новых, более удивительных загадочных свойств воды – самого необыкновенного вещества в мире. Литература. Детская Энциклопедия. Академия педагогических наук. РСФСР. Том 3 , второе издание. Москва, “Просвещение”, 1965г. стр 511 – 515. Авторы статьи: И. В. Петрянов. Е. А. Яковлев.

works.tarefer.ru

Курсовая работа - Вода и её свойства