Оксид водорода (H 2 O), гораздо более известный всем нам под названием "вода", без преувеличения, является главной жидкостью в жизнедеятельности организмов на Земле, ибо все химико-билогические реакции проходят, либо с участием воды, либо в растворах.
Вода является вторым, после воздуха, самым важным веществом для организма человека. Прожить без воды человек может не более 7-8 суток.
Чистая вода в природе может существовать в трех агрегатных состояниях: в твердом - в виде льда, в жикдом, собственно вода, в газообразном - в виде пара. Таким разнообразием агрегатных состояний в природе больше не может похвастаться ни одно вещество.
Физические свойства воды
- при н.у. - это жидкость без цвета, запаха и вкуса;
- вода обладает высокой теплоёмкостью и низкой электропроводностью;
- температура плавления 0°C;
- температура кипения 100°C;
- максимальная плотность воды при 4°C равна 1 г/см 3 ;
- вода - хороший растворитель.
Строение молекулы воды
Молекула воды состоит из одного атома кислорода, который соединен с двумя атомами водорода, при этом связи O-H образуют угол в 104,5°, при при этом общие электронные пары смещены к атому кислорода, который более электроотрицателен по сравнению с атомами водорода, поэтому, на атоме кислорода формируется частичный отрицательный заряд, соответственно, на атомах водорода - положительный. Таким образом, молекулу воды можно рассматривать, как диполь.
Молекулы воды могут между собой образовывать водородные связи, притягиваясь противоположно заряженными частями (на рисунке водородные связи показаны пунктиром):
Формирование водородных связей объясняет высокую плотность воды, температуру ее кипения и плавления.
Количество водородных связей зависит от температуры - чем выше температура, тем меньшее кол-во связей образуется: в парах воды присутствуют только отдельные ее молекулы; в жидком состоянии - образуются ассоциаты (H 2 O) n , в кристаллическом состоянии каждая молекула воды связана с соседними молекулами четырьмя водородными связями.
Химические свойства воды
Вода "охотно" вступает в реакции с другими веществами:
- с щелочными и щелочноземельными металлами вода реагирует при н.у.: 2Na+2H 2 O = 2NaOH+H 2
- с менее активными металлами и неметаллами вода реагирует только при высокой температуре: 3Fe+4H 2 O=FeO → Fe 2 O 3 +4H 2 C+2H 2 O → CO 2 +2H 2
- с основными оксидами при н.у. вода реагирует с образованием оснований: CaO+H 2 O = Ca(OH) 2
- с кислотными оксидами при н.у. вода реагирует с образованием кислот: CO 2 +H 2 O = H 2 CO 3
- вода является главным участником реакций гидролиза (подробнее см. Гидролиз солей);
- вода участвует в реакциях гидратации, присоединяясь к органическим веществам с двойными и тройными связями.
Растворимость веществ в воде
- хорошо растворимые вещества - в 100 г воды растворяется более 1 г вещества при н.у.;
- малорастворимые вещества - в 100 г воды растворяется 0,01-1 г вещества;
- практически нерастворимые вещества - в 100 г водры растворяется менее 0,01 г вещества.
Совершенно нерастворимых веществ в природе не существует.
Основное вещество, которое позволяет существовать жизни на планете – это вода. Она необходима в любом состоянии. Изучение свойств жидкости привело к образованию целой науки – гидрологии. Предмет изучения большинства ученых – это физические и химические свойства . Они понимают под этими свойствами: критические температуры, кристаллическую решетку, примеси и другие индивидуальные особенности химического соединения.
Изучение
Формула воды известна каждому школьнику. Это три простых знака, но содержатся они в 75% от общей массы всего на планете.
Н2О – это два атома и один — . Структура молекулы имеет эмпирическую форму, поэтому свойства жидкости такие многообразные, несмотря на простой состав. Каждая из молекул находится в окружении соседей. Они связаны одной кристаллической решеткой.
Простота строения позволяет жидкости существовать в нескольких агрегатных состояниях. Ни одно вещество на планете не может этим похвастаться. Н2О очень подвижна, она уступает в этом свойстве лишь воздуху. Каждый осведомлен о круговороте воды, о том, что после испарения ее с поверхности земли, где-то далеко проходит дождь или снег. Климат регулируется именно благодаря свойствам жидкости, которая может отдавать тепло, а сама при этом практически не изменяет свою температуру.
Физические свойства
Н2О и ее свойства зависят от многих ключевых факторов. Основные из них:
- Кристаллическая решетка. Строение воды, а точнее ее кристаллической решетки, обусловлено агрегатным состоянием. Она имеет рыхлое, но очень прочное строение. Снежинки показывают решетку в твердом состоянии, а вот в привычном – жидком, у воды нет четкости в строении кристаллов, они подвижны и изменчивы.
- Строение молекулы – шар. Но влияние земного притяжения заставляет воду принимать форму сосуда, в котором находится. В космосе она будет геометрически правильной формы.
- Реагирует вода с другими веществами, в том числе с теми, кто обладает неразделенными электронными парами, среди них спирт и аммиак.
- Обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью , быстро нагревается и долго не остывает.
- Еще со школы известно, что температура кипения — 100 градусов Цельсия. В жидкости появляются кристаллы при понижении до +4 градусов, а вот лед образуется при еще большем снижении. Температура кипения зависит от давления, в которое поместить Н2О. Есть эксперимент, при котором температура химического соединения достигает 300 градусов, при этом жидкость не кипит, а плавит свинец.
- Еще одним важным свойством является поверхностное натяжение. Формула воды позволяет ему быть очень прочным. Ученые выяснили, чтобы разорвать его потребуется сила с массой больше 100 тонн.
Интересно! Н2О, очищенная от примесей (дистиллированная), не может проводить ток. Это свойство оксида водорода появляется лишь при наличии растворенных в нем солей.
Другие особенности
Лед – это уникальное состояние, которое свойственно оксиду водорода. Он образует рыхлые связи, которые легко деформируются. Кроме того, расстояние между частицами значительно увеличивается, делая плотность льда намного ниже жидкости. Это позволяет водоемам не промерзать полностью в зимний период, сохраняя жизнь под слоем льда. Ледники – большой запас пресной воды.
Интересно! У Н2О есть уникальное состояние, которое называется явлением тройной точки. Это когда она находится сразу в трех своих состояниях. Возможно это условие, лишь при температуре 0,01 градус и давлении 610 Па.
Химические свойства
Основные химические свойства :
- Разделяют воду по жесткости, от мягкой и средней — до жесткой. Этот показатель зависит от содержания солей магния и калия в растворе. Есть также такие , которые находятся в жидкости постоянно, а от некоторых можно избавиться кипячением.
- Окисление и восстановление. Н2О влияет на процессы, изучаемые в химии, происходящие с другими веществами: одни она растворяет, с другими вступает в реакцию. Исход любого эксперимента зависит от правильного выбора условий, при которых он проходит.
- Влияние на биохимические процессы. Вода основная часть любой клетки , в ней как в среде, происходят все реакции в организме.
- В жидком состоянии впитывает в себя газы, которые неактивны. Их молекулы располагаются между молекулами Н2О внутри полостей. Так образуются клатраты.
- При помощи оксида водорода образуются новые вещества, которые не связаны с окислительно-восстановительным процессом. Речь идет о щелочах, кислотах и основаниях.
- Еще одна характеристика воды — это способность образовывать кристаллогидраты. Оксид водорода при этом остается в неизменном виде. Среди обычных гидратов можно выделить медный купорос.
- Если через соединение пропустить электрический ток, то можно разложить молекулу на газы.
Важность для человека
Очень давно люди поняли неоценимое значение жидкости для всего живого и планеты в целом. Без нее человек не может прожить и недели. Какого же полезное действие от этого самого распространенного на Земле вещества?
- Самое главное применение — это наличие в организме, в клетках, где проходят все важнейшие реакции.
- Образование водородных связей благоприятно сказывается на живых существах, ведь при изменении температуры жидкость в теле не замерзает.
- Человек давно применяет Н2О в бытовых нуждах, кроме приготовления пищи, это: стирка, уборка, купание.
- Ни один промышленный завод не может работать без жидкости.
- Н2О – источник жизни и здоровья , она является лекарством.
- Растения используют ее на всех этапах своего развития и жизни. С ее помощью они производят кислород, такой необходимый для жизни живых существ, газ.
Кроме самых очевидных полезных свойств, их имеется еще очень много.
Важность воды для человека
Критическая температура
У Н2О, как и у всех веществ, есть температура, которая называется критической . Критическая температура воды определяется методом ее нагрева. До 374 градусов по Цельсию жидкость называют паром, она еще может превратиться обратно в привычное жидкое состояние, при определенном давлении. Когда температура вышей этой критической отметки, то вода как химический элемент, превращается в газ безвозвратно.
Применение в химии
Большой интерес у химиков Н2О вызывает благодаря основному своему свойству – умению растворять. Часто ученые ею очищают вещества, чем создают благоприятные условия для проведения экспериментов. Во многих случаях она является средой, в которой можно провести опытные испытания. Кроме того, Н2О сама участвует в химических процессах, влияя на тот или иной химический эксперимент. Она соединяется с неметаллическими и металлическими веществами.
Три состояния
Вода предстает перед людьми в трех состояниях,
называемых агрегатными. Это жидкость, лед и газ. Вещество одно и то же по составу, но разное по свойствам. У
мение перевоплощаться – очень важная характеристика воды для всей планеты, таким образом, происходит ее круговорот.
Сравнивая все три состояния, человек чаще видит химическое соединение все же в жидком виде. Вода не имеет вкуса и запаха, а то, что ощущается в ней, это из-за наличия примесей, растворенных в ней веществ.
Основные свойства воды в жидком состоянии — это: огромная сила, позволяющая точить камни и рушить скалы, а также возможность принимать любую форму.
Мелкие частицы при замерзании сокращают скорость своего движения и увеличивают дистанцию, поэтому структура льда пористая и по плотности ниже жидкости. Лед применяется в холодильных установках, для различных бытовых и промышленных целей. В природе лед несет лишь разрушения, выпадая в виде града или лавины.
Газ – еще одно состояние, который образуется, когда не достигается критическая температура воды. Обычно при температуре больше 100 градусов, или испаряясь с поверхности. В природе это облака, туманы и испарения. Большую роль искусственное газообразование сыграло в техническом прогрессе в 19 веке, когда были изобретены паровые двигатели.
Количество вещества в природе
75% — такая цифра покажется огромной, но это вся вода на планете, даже та, которая находится в разных агрегатных состояниях, в живых существах и органических соединениях. Если же учесть лишь жидкое, то есть воду, находящуюся в морях и океанах, а также в твердую – в ледниках, то процент становится 70,8%.
Распределение процентного содержания примерно такое:
- моря и океаны – 74,8%
- Н2О пресных источников, распределенная неравномерно по планете, в ледниках составляет — 3,4%, а в озерах, болотах и реках лишь 1,1%.
- На подземные источники приходится примерно 20,7% от всего количества.
Характеристика тяжелой воды
Природное вещество – водород встречается в виде трех изотопов , в таком же количестве форм есть и кислород. Это позволяет выделять кроме обычной питьевой воды еще дейтериевую и тритиевую.
Дейтериевая имеет самую устойчивую форму, она встречается во всех природных источниках, но в очень малом количестве. Жидкость с такой формулой обладает рядом отличий от простой и легкой. Так, образование кристаллов в ней начинается уже при температуре 3,82 градуса. А вот температура кипения немного выше — 101,42 градуса Цельсия. У нее больше плотность и способность к растворению веществ значительно снижена. Кроме того, ее обозначают другой формулой (D2O).
Живые системы реагируют на такое химическое соединение плохо. Лишь некоторые виды бактерий смогли в нем приспособиться к жизни. Рыбы и вовсе не выдержали такого эксперимента. В организме человека, дейтерий может находиться несколько недель, а после выводится, не причиняя вреда.
Важно! Пить дейтериевую воду – нельзя!
Уникальные свойства воды. – просто.
Вывод
Широкое применение тяжелая вода нашла в ядерной и атомной промышленности, а обычная — в повсеместном.
Свойства воды должен знать каждый — поскольку они во многом определяют нашу жизнь и нас самих как таковых …
Химические и физические свойства воды в жидком состоянии — термины, определения и комментарии
Строго говоря, в этом материале мы кратко рассмотрим не только химические и физические свойства воды в жидком состоянии, но и свойства присущие ей в общем как таковой.
Более детально про свойства воды в твердом состоянии вы можете прочитать в нашей статье — СВОЙСТВА ВОДЫ В ТВЁРДОМ СОСТОЯНИИ (читать →) .
Вода — сверх-значимое вещество для нашей планеты. Без нее на Земле жизнь невозможна, без нее не проходит ни один геологический процесс. Великий ученый и мыслитель Владимир Иванович Вернадский в своих работах писал, что не существует такого компонента, значение которого могло бы «сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грозных геологических процессов». Вода присутствует не только в организме всех живых существ нашей планеты, но и во всех веществах на Земле – в минералах, в горных породах … Изучение уникальных свойств воды постоянно открывает нам все новые и новые тайны, задает нам новые загадки и бросает новые вызовы.
Аномальные свойства воды
Многие физические и химические свойства воды удивляют и выпадают из общих правил и закономерностей и являются аномальными, так например:
- В соответствии с закономерностями, установленными по принципу подобия, в рамках таких наук как химия и физика, мы могли бы ожидать, что:
- вода будет закипать при минус 70°С, а замерзать при минус 90°С;
- вода будет не капать с кончика крана, а литься тонкой струйкой;
- лед будет тонуть, а не плавать на поверхности;
- в стакане вода не растворилось бы более нескольких крупинок сахара.
- Поверхность воды обладает отрицательным электрическим потенциалом;
- При нагревании от 0°C до 4°C (точнее 3,98°C) вода сжимается;
- Вызывает удивление высокая теплоёмкость воды жидком состоянии;
Как уже отмечалось выше, в данном материале мы перечислим основные физические и химические свойства воды и сделаем к некоторым из них краткие комментарии.
Физические свойства воды
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА – это свойства, которые проявляются вне химических реакций.
Чистота
Чистота воды – зависит от наличия в ней примесей, бактерий, солей тяжелых металлов … , для ознакомления с интерпретацией термина ЧИСТАЯ ВОДА по версии нашего сайта необходимо прочитать статью ЧИСТАЯ ВОДА (читать →) .
Цвет
Цвет воды – зависит от химического состава и механических примесей
Для примера приведем определение «Цвета моря», данное «Большой советской энциклопедией».
Цвет моря. Цвет, воспринимаемый глазом, когда наблюдатель смотрит на поверхность моря, Цвет моря зависит от цвета морской воды, цвета неба, количества и характера облаков, высоты Солнца над горизонтом и др. причин.
Понятие Цвет моря следует отличать от понятия цвет морской воды. Под цветом морской воды понимают цвет, воспринимаемый глазом при отвесном осмотре морской воды над белым фоном. От поверхности моря отражается лишь незначительная часть падающих на неё световых лучей, остальная их часть проникает вглубь, где поглощается и рассеивается молекулами воды, частицами взвешенных веществ и мельчайшими пузырьками газов. Отражённые и выходящие из моря рассеянные лучи и создают Ц. м. Молекулы воды рассеивают сильнее всего синий и зелёные лучи. Взвешенные частицы почти одинаково рассеивают все лучи. Поэтому морская вода с малым количеством взвесей кажется сине-зелёной (цвет открытых частей океанов), а со значительным количеством взвесей - желтовато-зелёной (например, Балтийское ). Теоретическая сторона учения о Ц. м. разработана В. В. Шулейкиным и Ч. В. Раманом.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. 1969-1978
Запах
Запах воды – чистая вода как правило, не имеет запаха.
Прозрачность
Прозрачность воды — зависит от растворенных в ней минеральных веществ и содержания механических примесей, органических веществ и коллоидов:
ПРОЗРАЧНОСТЬ ВОДЫ — способность воды пропускать свет. Обычно измеряется диском Секки. Зависит в основном от концентрации взвешенных и растворенных в воде органических и неорганических веществ. Может резко снижаться в результате антропогенного загрязнения и эвтрофирования водоемов.
Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев И.И. Дедю. 1989
ПРОЗРАЧНОСТЬ ВОДЫ — способность воды пропускать световые лучи. Зависит от толщины слоя воды, проходимого лучами, наличия в ней взвешенных примесей, растворенных веществ и т. п. В воде сильнее поглощаются красные и желтые лучи, глубже проникают фиолетовые. По степени прозрачности, в порядке уменьшения ее, различают воды:
- прозрачные;
- слабо опалесцирующие;
- опалесцирующие;
- слегка мутные;
- мутные;
- сильно мутные.
Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии. - М.: Гостоптехиздат. 1961
Вкус
Вкус воды – зависит от состава растворенных в ней веществ.
Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии
Вкус воды — свойство воды, зависящее от растворенных в ней солей и газов. Имеются таблицы ощутимой на вкус концентрации солей, растворенных в воде (в мг/л), например следующая таблица (по Штаффу).
Температура
Температура плавления воды:
ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ — температура, при которой вещество переходит из ТВЕРДОГО СОСТОЯНИЯ в жидкое. Температура плавления твердого вещества равна температуре замерзания жидкости, например, температура плавления льда, О °С, равна температуре замерзания воды.
Температура кипения воды: 99,974°C
Научно-технический энциклопедический словарь
ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ, температура, при которой вещество переходит из одного состояния (фазы) в другое, т. е. из жидкости в пар или газ. Температура кипения возрастает при увеличении внешнего давления и понижается при его уменьшении. Обычно ее измеряют при стандартном давлении в 1 атмосферу (760 мм рт. ст.) Температура кипения воды при стандартном давлении составляет 100 °С.
Научно-технический энциклопедический словарь.
Тройная точка воды
Тройная точка воды: 0,01 °C, 611,73 Па;
Научно-технический энциклопедический словарь
ТРОЙНАЯ ТОЧКА, температура и давление, при которых все три состояния вещества (твердое, жидкое, газообразное) могут существовать одновременно. Для воды тройная точка находится при температуре 273,16 К и давлении 610 Ра.
Научно-технический энциклопедический словарь.
Поверхностное натяжение воды
Поверхностное натяжение воды – определяет силу сцепления молекул воды друг с другом, например, от этого параметра зависит то, как усваивается та или иная вода организмом человека.
Адгезия и когезия воды
Адгезия и когезия — это свойства которые определяют «липкость воды» к другим материалам. Адгезия определяет «липкость» воды к другим веществам, а когезия это липкость молекул воды по отношению друг к другу.
Капиллярность
Капиллярность — свойство воды, благодаря которому вода может подниматься вертикально вверх в пористых материалах. Данное свойство реализуется через другие свойства воды, такие как — поверхностное натяжение, адгезия и когезия.
Жесткость воды
Жесткость воды – определяется количеством содержания солей, более подробно читайте в материалах ЖЕСТКАЯ ВОДА — ЧТО ЖЕ ЭТО ТАКОЕ (читать →) и МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ВОДЫ (читать →) .
Морской словарь
ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ (Stiffness of Water) - свойство воды, обескровливаемое содержанием растворенных в ней солей щелочноземельных металлов, гл. обр. кальция и магния (в виде двууглекислых солей - бикарбонатов), и солей сильных минеральных кислот - серной и соляной. Жёсткость воды измеряется в особых единицах, так наз. градусах жесткости. Градусом жесткости называется весовое содержание окиси кальция (СаО), равное 0,01 г в 1 л воды. Жесткая вода непригодна для питания котлов, так как способствует сильному образованию накипи на их стенках, что может вызвать пережог трубок котла. Котлы больших мощностей и особенно высоких давлений должны питаться совершенно очищенной водой (конденсат от паровых машин и турбин, очищенный посредством фильтров от примеси масла, а также дистиллят, приготовляемый в особых аппаратах-испарителях).
Самойлов К. И. Морской словарь. — М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941
Научно-технический энциклопедический словарь
ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ, неспособность воды образовывать пену с мылом из-за растворенных в ней солей, в основном кальция и магния.
Накипь в котлах и трубах образуется из-за присутствия в воде растворенного карбоната кальция, попадающего в воду при контакте с известняком. В горячей или кипящей воде карбонат кальция переходит в осадок в виде твердых известковых отложений на поверхностях внутри котлов. Карбонат кальция также не дает мылу пениться. Ионообменный контейнер(3), заполнен гранулами, покрытыми натрий-содержащими материалами. с которыми вода вступает в контакт. Ионы натрия как более активные, замещают ионы кальция Так как соли натрия остаются растворимыми даже при кипячении, накипь не образуется.
Научно-технический энциклопедический словарь.
Структура воды
Под структурой воды понимается определенное расположение молекул воды по отношению друг к другу. Это понятие активно используется в теории структурированной воды — читайте нашу статью СТРУКТУРИРОВАННАЯ ВОДА — БАЗОВЫЕ ПОНЯТИЯ (читать →) .
Минерализация воды
Минерализация воды :
Экологический энциклопедический словарь
МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ВОДЫ — насыщение воды неорганич. (минеральными) веществами, находящимися в ней в виде ионов и коллоидов; общая сумма неорганических солей, содержащихся преимущественно в пресной воде, степень минерализации обычно выражают в мг/л или г/л (иногда в г/кг).
Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989
Вязкость воды
Вязкость воды — характеризует внутреннее сопротивление частиц жидкости ее движению:
Геологический словарь
Вязкость воды (жидкости) — свойство жидкости, обусловливающее при движении возникновение силы трения. Является фактором, осуществляющим передачу движения от слоев воды, перемещающихся с большой скоростью, к слоям с меньшей скоростью. Вязкость воды зависит от температуры и концентрации раствора. Физически она оценивается коэф. вязкости, который входит в ряд формул движения воды.
Геологический словарь: в 2-х томах. - М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978
Различают два вида вязкости воды :
- Динамическая вязкость воды — 0,00101 Па с (при 20°C).
- Кинематическая вязкость воды — 0,01012 см 2 /с (при 20°C).
Критическая точка воды
Критической точкой воды называется ее состояние при определенном соотношении давления и температуры, когда ее свойства одинаковы в газообразном и жидком состоянии (газообразной и жидкой фазе).
Критическая точка воды: 374°C, 22,064 MПа.
Диэлектрическая проницаемость
Диэлектрическая проницаемость, в общем, является коэффициентом показывающим, во сколько сила взаимодействия между двумя зарядами в вакууме больше чем в определенной среде.
В случае с водой этот показатель необычайно высок и для статических электрических полей равняется 81.
Теплоёмкость воды
Теплоёмкость воды — вода обладает на удивление высокой теплоемкостью:
Экологический словарь
Теплоемкость — свойство веществ поглощать тепло. Выражается в количестве тепла, поглощаемого веществом при его нагреве на 1°С. Теплоемкость воды около 1 кал/г, или 4,2 Дж/г. Теплоемкость почвы (при 14,5-15,5°С) колеблется (от песчаных до торфяных почв) от 0,5 до 0,6 кал (или 2,1-2,5 Дж) на единицу объема и от 0,2 до 0,5 кал (или 0,8-2,1 Дж) на единицу массы (г).
Экологический словарь. - Алма-Ата: «Наука». Б.А. Быков. 1983
Научно-технический энциклопедический словарь
УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ (обозначение с), тепло, необходимое для того, чтобы поднять температуру 1 кг вещества на 1К. Измеряется в Дж/К.кг (где Дж -ДЖОУЛЬ). Вещества с высокой удельной теплоемкостью, такие как вода, требуют большего количества энергии для поднятия температуры, чем вещества с низкой удельной теплоемкостью.
Научно-технический энциклопедический словарь.
Теплопроводность воды
Теплопроводность вещества подразумевает его способность проводить тепло от своих более горячих частей к более холодным.
Передача тепла в воде происходит либо на молекулярном уровне, т. е. передаётся молекулами воды , либо благодаря движению / перемещению каких, либо объемов вод – турбулентная теплопроводность.
Теплопроводность воды зависит от температуры и давления.
Текучесть
Под текучестью веществ понимают их способность менять свою форму под влиянием постоянного напряжения или постоянного давления.
Текучесть жидкостей, так же определяется подвижностью их частиц, которые в состоянии покоя неспособны воспринимать касательные напряжения.
Индуктивность
Индуктивность определяет магнитные свойства замкнутых цепей электрического тока. Вода, за исключением некоторых случаев, электрический ток проводит, а следовательно и обладает определенной индуктивностью.
Плотность воды
Плотность воды — определяется отношением ее массы к объему при определенной температуре. Подробнее читайте в нашем материале — ЧТО ТАКОЕ ПЛОТНОСТЬ ВОДЫ (читать →) .
Сжимаемость воды
Сжимаемость воды – очень мала и зависит от солености воды и давления. Например у дистиллированной воды она равняется 0,0000490. В естественных природных условиях вода практически несжимаемая, но в промышленном производстве для технических целей воду сильно сжимают. Например, для резки твердых материалов, в том числе и таких как металлы.
Электропроводность воды
Электропроводность воды — во многом зависит от количества растворенных в них солей.
Радиоактивность
Радиоактивность воды – зависит от содержания в ней радона, эманации радия.
Физико-химические свойства воды
Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ — параметры, определяющие физико-химические особенности природных вод. К ним относятся показатели концентрации водородных ионов (рН) и окислительно-восстановительный потенциал (Eh).
Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии. - М.: Гостоптехиздат. Составитель: А. А. Маккавеев, редактор О. К. Ланге. 1961
Растворимость
Разные источники данное свойство классифицируют по разному - одни относят его к физическим, другие к химическим свойствам вещества. Поэтому на данном этапе мы отнесли его к физико-химическим свойствам воды, что и подтверждается одним из определений растворимости, приведённом ниже.
Большой Энциклопедический словарь
РАСТВОРИМОСТЬ - способность вещества в смеси с одним или несколькими другими веществами образовывать растворы. Мера растворимости вещества в данном растворителе - концентрация его насыщенного раствора при данных температуре и давлении. Растворимость газов зависит от температуры и давления, растворимость жидких и твердых тел практически от давления не зависит.
Большой Энциклопедический словарь. 2000
Справочник дорожных терминов
Растворимость – свойство материала (веществ) образовывать однородные системы, имеющие одинаковый химический состав и физические свойства.
Справочник дорожных терминов, М. 2005
Общая химия
Растворимость – свойство газообразных, жидких и твердых веществ переходить в растворенное состояние; выражается равновесным массовым отношением растворенного вещества и растворителя при данной температуре.
Общая химия: учебник А. В. Жолнин; под ред. В. А. Попкова, А. В. Жолнина. 2012
Физическая энциклопедия
Растворимость - способность вещества образовывать с др. веществом растворы. Количественно характеризуется концентрацией вещества в насыщенном растворе. Растворимость определяется физ. и хим. сродством молекул растворителя и растворённого вещества, к-рое характеризуется т. н. энергией взаимообмена молекул раствора. Как правило, растворимость велика, если молекулы растворяемого вещества и растворителя обладают сходными свойствами («подобное растворяется в подобном»).
Зависимость растворимости от температуры и давления устанавливается с помощью Ле Шателъе- Брауна принципа. Растворимость возрастает с ростом давления и проходит через максимум при высоких давлениях; растворимость газов в жидкостях с ростом температуры падает, в металлах растёт.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988
Кислотно-щелочное равновесие (pH воды)
Кислотно-щелочной баланс воды определяется pH показателем, значение которого может изменяться от 0 до 14. Значение 7 — определяет кислотно-щелочной баланс воды как нейтральный, если меньше 7 — вода кислотная, более 7 — щелочная вода.
Окислительно-восстановительный потенциал воды
Окислительно-восстановительный потенциал воды (ОВП) — способность воды вступать в биохимические реакции.
Химические свойства воды
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА – это свойства, которые проявляются в результате химических реакций.
Ниже приведены Химические свойства воды по учебнику «Основы химии. Интернет-учебник» авторов А. В. Мануйлова, В. И. Родионова.
Взаимодействие воды с металлами
При взаимодействии воды с большинством металлов происходит реакция с выделением водорода:
- 2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH (бурно);
- 2K + 2H2O = H2 + 2KOH (бурно);
- 3Fe + 4H2O = 4H2 + Fe3O4 (только при нагревании).
Не все, а только достаточно активные металлы могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях этого типа. Наиболее легко реагируют щелочные и щелочноземельные металлы I и II групп.
При взаимодействии воды с благородными металлами, такими как золото, платина …, реакция отсутствует.
Взаимодействие воды с неметаллами
Из неметаллов с водой реагируют, например, углерод и его водородное соединение (метан). Эти вещества гораздо менее активны, чем металлы, но все же способны реагировать с водой при высокой температуре:
- C + H2O = H2 + CO (при сильном нагревании);
- CH4 + 2H2O = 4H2 + CO2 (при сильном нагревании).
Взаимодействие воды с электрическим током
При воздействии электрическим током вода разлагается на водород и кислород. Это также окислительно-восстановительная реакция, где вода является одновременно и окислителем, и восстановителем.
Взаимодействие воды с оксидами неметаллов
Вода вступает в реакцию со многими оксидами неметаллов и некоторыми оксидами металлов. Это не окислительно-восстановительные реакции, а реакции соединения:
- SO2 + H2O = H2SO3 (сернистая кислота);
- SO3 + H2O = H2SO4 (серная кислота);
- CO2 + H2O = H2CO3 (угольная кислота).
Взаимодействие воды с оксидами металлов
Некоторые оксиды металлов также могут вступать в реакции соединения с водой.
Примеры таких реакций мы уже встречали:
CaO + H2O = Ca(OH)2 (гидроксид кальция (гашеная известь).
Не все оксиды металлов способны реагировать с водой. Часть из них практически не растворима в воде и поэтому с водой не реагирует. Например: ZnO, TiO2, Cr2O3, из которых приготовляют, например, стойкие к воде краски. Оксиды железа также не растворимы в воде и не реагируют с ней.
Гидраты и кристаллогидраты
Вода образует соединения, гидраты и кристаллогидраты, в которых полностью сохраняется молекула воды.
Например:
- CuSO4 + 5 H2O = CuSO4.5H2O;
- CuSO4 — вещество белого цвета (безводный сульфат меди);
- CuSO4.5H2O — кристаллогидрат (медный купорос), синие кристаллы.
Другие примеры образования гидратов:
- H2SO4 + H2O = H2SO4.H2O (гидрат серной кислоты);
- NaOH + H2O = NaOH.H2O (гидрат едкого натра).
Соединения, связывающие воду в гидраты и кристаллогидраты, используют в качестве осушителей. С их помощью, например, удаляют водяные пары из влажного атмосферного воздуха.
Био-синтез
Вода участвует в био-синтезе в результате, которого образуется кислород:
6n CO 2 + 5n H 2 O = (C 6 H 10 O 5) n + 6n O 2 (при действии света)
Заключение
Мы видим, что свойства воды разнообразны и охватывают практически все аспекты жизни на Земле. Как сформулировал один из ученых … изучать воду необходимо комплексно, а не в контексте отдельных ее проявлений.
При подготовке материала использовалась информация с книг – Ю. П. Рассадкина «Вода обыкновенная и необыкновенная», Ю. Я. Фиалкова «Необычные свойства обычных растворов», Учебника «Основы химии. Интернет-учебник» авторов А. В. Мануйлова, В. И. Родионова и др.
Когда ученые пытаются найти жизнь на других планетах, они часто задают вопрос: «А есть ли там вода?» Как мы знаем, без воды жизнь существовать не может.
Вода - это жидкость без вкуса, запаха, цвета, которая входит в состав всех живых существ. Она имеется в почве и в воздухе. Живые организмы потребляют только ту пищу, которая растворена в воде. Живые ткани в основном состоят из воды. Что входит в состав воды? Это простое соединение двух газов: очень легкого газа водорода и более тяжелого, активного газа кислорода.
При сгорании водорода в кислороде образуется вода. Но по своим характеристикам вода не похожа на составляющие ее элементы. Она обладает своими свойствами.
Вода имеет, как и многие другие вещества, три основных состояния: жидкое (ее обычное), твердое, называемое «лед», и газообразное, или «водяные пары». Состояние воды зависит от ее температуры.
При 0°С вода из жидкого переходит в твердое состояние, или замерзает. При температуре 100°С вода из жидкого переходит в газообразное состояние. Такой переход из видимого в невидимое состояние называется «испарение».
Если принести в теплую комнату кусок льда, он начинает таять. Если в комнате достаточно тепло, лужица воды, оставшаяся ото льда, вскоре исчезнет. Жидкость превратилась в пары воды. При охлаждении вода увеличивается в объеме.
Вода в природе никогда не бывает чистой в прямом смысле этого понятия. Она содержит растворенные минеральные соли, газы, частицы микроорганизмов.
Вода – это жизнь. Без воды не может существовать ни одно творение природы – ни человек, ни животные, ни растения. Вода есть в каждом живом существе. Без пищи можно прожить гораздо дольше, чем без воды. Человек и многие животные почти на 2/3 состоят из воды. А некоторые растения состоят из воды примерно на 4/5. Вода занимает 2/3 поверхности земного шара, и лишь 1/3 приходится на сушу. Вода – в океанах и морях, реках и озерах, под землей и в почве. Ледники и айсберги1 тоже вода, только замерзшая. Много воды в атмосфере2: это облака, туман, пар, дождь, снег.
В своей работе я попытался найти ответ на вопрос, что такое вода и каковы её свойства.
1Айсберг – в переводе на русский язык слово «айсберг» значит «ледяная гора». Плавающая в море ледяная глыба, образованная сползающими в море ледниками.
2Атмосфера – воздушная оболочка земли.
Методика проведения исследования
Наблюдение;
Получение информации из книг;
Просмотр телепередач;
Опрос других людей;
Проведение опытов;
Выводы на основе собственных размышлений и сравнения результатов наблюдений.
В начале учебного года моим классным руководителем мне была предложена работа по теме «Вода». Эта тема мне очень понравилась. Я поставил себе цель – узнать, какие свойства имеет вода, ведь она бывает разной в различных погодных условиях. Ответив на этот вопрос, я смогу больше узнать о воде, природе, мире. В моем исследовании мне помогла мама, с ней вместе мы проводили опыты и наблюдения, фотографировали и совершали экскурсию, а направляла и предложила интересные книги и диски классный руководитель Максимова Галина Александровна.
Результаты исследования
Я знал, что твердый лед – это вода, замерзшая при холодной температуре. Но в один из зимних дней я увидел, как лопнула стеклянная банка, заполненная водой и замерзшая на морозе. Мама рассказала мне, что вода способна разорвать даже железо, так как при охлаждении она увеличивается в объеме и не помещается в сосуд. Я решил провести опыты, чтобы убедиться, действительно ли вода при охлаждении превращается в лед, при нагревании – в пар, и является растворителем. Результаты опытов подтвердили это.
Легкий, как газ, пар – это тоже вода. Когда закипает вода, например, в чайнике, из носика его вырывается пар. Это вода под воздействием высокой температуры испаряется через отверстия чайника. При длительном кипении она может испариться вся. При этом воздух в помещении становится влажным, так как его заполняют мельчайшие частички воды, висящие в воздухе. Еще такое свойство воды можно наблюдать в дни, когда землю покрывает туман – это та же вода, то есть мельчайшие её частички, которые замерзают в воздухе при высокой его влажности. Чаще всего эту картину можно наблюдать по утрам летом, после дождей, когда воздух ещё холодный и наполнен влагой.
Значит, вода может быть жидкой, твердой (лёд) и газообразной (пар). Есть у воды еще важное свойство – она легко растворяет в себе многие вещества5. Все, конечно, видели, как растворяется поваренная соль в супе. Также мы растворяем водой, например, краски, чтобы нарисовать что-нибудь. В жидком состоянии воду можно налить в любую посуду, и она принимает форму сосуда.
Я хочу вам задать несколько вопросов:
1. Почему грязная посуда, белье, становятся чистыми, если их моют и стирают в воде? (Вода – растворитель)
2. Почему о соли говорят «В воде родится, а воды боится?» (Она растворяется в воде)
Совсем чистой воды в природе нет. Её удается получить только в лаборатории. Такая вода невкусная, в ней нет солей, нужных живому организму. Её можно купить в аптеке. Она называется дистиллированной. А в морской воде растворено слишком много разных солей, поэтому она тоже для питья не годится. Это я узнал из книги «Что такое? Кто такой?» (энциклопедия для младших школьников). А в природе есть такая вода, в которой растворено много полезных для человека солей и минералов, и источники с такой водой являются целебными. Таких источников много у нас, в Горном Алтае. Но подробнее на этой теме я хочу остановиться в 4 классе.
Общее количество воды на Земле не меняется. С поверхности морей и океанов, рек и озер вода испаряется, образуются облака. Они проливаются дождем или сыплют снегом – и опять возвращают воду суше и океанам.
Но чистой воды на Земле становится все меньше. Люди все больше пользуются водой для нужд промышленности, загрязняют воду отходами производства. Инженеры уже придумали разные способы очистки воды. В нашей стране запрещается спускать в водоемы промышленные отходы и сточные воды. Мы все должны помнить: воду нужно беречь!
Заключение
Обзор полученных данных
Итак, используя перечисленные методы, я пришел к выводу, что вода имеет следующие свойства: она может быть в жидком, твердом и газообразном состоянии. Её свойства меняются в зависимости от температуры.
Все природные воды не похожи друг на друга. В каждой реке, каждом озере, болоте, море – своя, особая вода. И это потому, что состав природной воды – а это газовые и газосолевые растворы, - постоянно меняется при её перемешивании, при переходе из одного состояния в другое, даже при изменении температуры. Попробуйте выпить стакан холодной и очень теплой воды – и вы заметите, что у неё разный вкус.
Вода на Земле может существовать одновременно в твердом, жидком и газообразном состоянии. Если бы Земля находилась ближе к Солнцу, вся вода на планете испарилась бы, а если дальше от Солнца – превратилась бы в лед.
Вода – самая загадочная жидкость на земле. Поэты посвящали ей удивительные строки. Даже о капле воды написано множество страниц. А ученые по сей день, как и сотни лет назад, не могут дать ответа на, казалось бы, несложный вопрос – что такое вода? Французский писатель и летчик Антуан де Сент-Экзюпери, автор замечательных книг «Планета людей» и «Маленький принц», ответил на этот вопрос так:
Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты – сама жизнь. Ты наполняешь нас невыразимой радостью Ты – самое большое богатство на свете.
С физико-химической точки зрения вода (Н2О) представляет собой бесцветную жидкость без вкуса и запаха, с температурой кипения 100 °С, при 0 °С превращается в лед. Вода входит в состав множества минералов и горных пород, присутствует в почве. На поверхности Земли 1,39х1018 т воды, в атмосфере немного меньше - 1,3х1013 т. Все живые организмы на Земле содержат воду (от 45 до 98%).
В человеке количество воды непостоянно. Чем человек моложе, тем он «водянистее». В утробе матери плод представляет собой почти одну сплошную жидкость - 80-90%, новорожденный значительно плотнее - около 70% воды, в среднестатистическом подростке и молодом человеке 65% воды, к старости мы «усыхаем» процентов на 20.
Сильный пол тверже слабого - согласно исследованиям физиологов при одинаковой комплекции у мужчин доля скелета в общей массе больше, чем у женщин.
Полные люди «жиже» худых, потому что жировая ткань аккумулирует воду. Сидяче-лежачий образ жизни способствует застаиванию жидкости, а стоячая вода не отличается хорошим составом и энергетикой ни в природе, ни в человеке. Скопление стоячей жидкости в организме ведет к «заболачиванию» организма и развитию различных заболеваний. Постоянная смена водной среды - залог здоровья и хорошего самочувствия.
В организме вода осуществляет множество функций: очищает его от различных шлаков, продуктов распада клеток, а для этого она сама должна быть чистой, то есть не содержать элементов, вредных для нашего организма. В то же время искусственно очищенная вода I частично теряет свои полезные для организма свойства. Ведь все полезные вещества усваиваются только в виде раствора, да и самые главные жидкости организма представляют растворы различных органических и неорганических элементов и соединений в воде. Работа нервной системы базируется на передаче нервных импульсов, а это происходит с помощью электролитов - ионов калия, натрия, магния, хлора и т.д., которые находятся в воде. Глюкоза - основной источник пищевой энергии - поступает в каждый орган человеческого тела, растворяясь в крови. Поэтому вода - главный химический элемент в человеческом организме, как по количеству, так и по значению.
Теплорегуляция организма в значительной степени зависит от воды, она позволяет адаптироваться к перепадам температуры окружающей среды. Повышение температуры увеличивает испарение воды с поверхности тела, и оно охлаждается. Понижение температуры воздуха резко сокращает испарение воды, и тепло в организме сохраняется. Потеря большого количества воды (путем испарения, в результате рвоты, поноса) нарушает постоянство внутренней среды (вместе с водой теряются и соли), поэтому нормальная жизнедеятельность организма немыслима без сохранения водно-солевого баланса.
Важно учитывать количество не только введенной в организм воды, но и выделенной. Если количество выделенной воды меньше введенной, это может свидетельствовать об ухудшении функции почек, сердечно-сосудистой недостаточности.
Исходя из химического состава природной воды выделяют две большие группы: вода пресная и вода морская. Природную пресную воду, содержащую повышенное количество минеральных солей, газы, различные химические элементы, принято называть минеральной водой. По наблюдениям японских ученых свойства воды могут влиять на формирование плода при зачатии. Они предполагают, что избыток щелочи в питьевой воде приводит к рождению преимущественно мальчиков, преобладание кислот - девочек.
Изменение химико-физического состояния воды, ее электропроводности приводит к изменению обмена веществ, усиливая либо тормозя ход биохимических реакций. Подобные трансформации наблюдаются в талой, намагниченной воде и в воде, полученной с помощью электролиза. Влияние на организм ионизированной воды в последние годы интенсивно изучается. Исходя из того что растительная пища ощелачивает организм (а это благоприятно влияет на физиологические функции), можно ожидать, что и отрицательно заряженная вода, обладая щелочными свойствами, тоже благотворно действует на организм. Эксперименты на животных и наблюдения над людьми подтверждают эти предположения.
В Индии различные водные процедуры предписывались больным как при наружных, так и при внутренних заболеваниях. Очень распространено было потогонное лечение при отеках на лице, конечностях, при общей водянке и во всех случаях, когда орга-0 низм больного переполнялся сыростью, влагой. Популярными были втирание, ванны, окуривание парами, согревающие компрессы, горячие влажные и сухие припарки. При кожных болезнях, в особенности если они сопровождались зудом, больных купали в искусственных серных ваннах или природных минеральных источниках.
По большому счету для лечения может быть использована любая природная вода, если она не отравлена продуктами жизнедеятельности человека, ведь ее свойства не ограничиваются физическим уровнем. Вода таит в себе много загадок. Она обладает свойством фиксирования биополя, записи и хранения результатов воздействия этого биополя. Поэтому ее свойства могут меняться в зависимости от информации, полученной от окружающих живых и неживых предметов.
Память воды можно использовать для лечения. Для этого нужно необходимое вам лекарство (таблетку, пилюлю, лекарственные травы) положить в пробирку или колбочку и поболтать ею в воде, налитой в стеклянный либо глиняный сосуд. Эта вода употребляется как лекарство, так как в нее записываются вибрации лекарственного средства. При этом можно избавиться от аллергии на лекарства.
