Кой знае формулата на водата от ученическите дни? Разбира се, всичко. Вероятно от целия курс по химия, за мнозина, които тогава не я изучават специално, единственото, което остава, е знанието за това какво означава формулата H2O. Но сега ще се опитаме да разберем възможно най-подробно и дълбоко какво е водата? Кои са основните му свойства и защо точно без него животът на планетата Земя е невъзможен.
Водата като вещество
Молекулата на водата, както знаем, се състои от един кислороден атом и два водородни атома. Формулата му е написана така: H2O. Това вещество може да има три състояния: твърдо - под формата на лед, газообразно - под формата на пара и течно - като вещество без цвят, вкус и мирис. Между другото, това е единственото вещество на планетата, което може да съществува и в трите състояния едновременно в естествени условия. Например: на полюсите на Земята - лед, в океаните - вода, а изпарението под слънчевите лъчи е пара. В този смисъл водата е аномална.
Освен това водата е най-разпространеното вещество у наспланета. Той покрива повърхността на планетата Земя с почти седемдесет процента - това са океани и многобройни реки с езера и ледници. Повечето от водата на планетата е солена. Не е подходящ за пиене и за отглеждане. Прясната вода съставлява само два процента и половина от общото количество вода на планетата.
Водата е много силен и висококачествен разтворител. Поради това химичните реакции във водата протичат с огромна скорост. Същото това свойство влияе върху метаболизма в човешкото тяло. Добре известен факт е, че тялото на възрастен е седемдесет процента вода. При дете този процент е още по-висок. До напреднала възраст тази цифра намалява от седемдесет на шестдесет процента. Между другото, тази характеристика на водата ясно показва, че тя е в основата на човешкия живот. Колкото повече вода има в тялото – толкова по-здравословно, по-активно и по-младо е то. Ето защо учените и лекарите от всички страни неуморно повтарят, че трябва да пиете много. Това е вода в чист вид, а не заместители под формата на чай, кафе или други напитки.
Водата оформя климата на планетата и това не е преувеличение. Топлите течения в океана загряват цели континенти. Това се дължи на факта, че водата абсорбира много слънчева топлина и след това я отдава, когато започне да се охлажда. Така той регулира температурата на планетата. Много учени казват, че Земята би се охладила и превърнала в камък отдавна, ако не беше толкова много вода на зелената планета.
Свойства на водата
Водата има много много интересни свойства.
Например, водата е най-подвижното вещество след въздуха. От училищния курс мнозина със сигурност си спомнят такова нещо като кръговрата на водата в природата. Например: поток се изпарява под въздействието на пряка слънчева светлина, превръща се във водна пара. Освен това тази пара се носи някъде от вятъра, събира се в облаци и дори в гръмотевични облаци и пада в планините под формата на сняг, градушка или дъжд. По-нататък, от планините, потокът отново тече надолу, частично се изпарява. И така - в кръг - цикълът се повтаря милиони пъти.
Освен това водата има много висок топлинен капацитет. Именно поради това водните тела, особено океаните, се охлаждат много бавно по време на прехода от топъл сезон или време на деня към студен. И обратно, когато температурата на въздуха се повиши, водата се нагрява много бавно. Благодарение на това, както бе споменато по-горе, водата стабилизира температурата на въздуха в цялата ни планета.
След живака, водата има най-високото повърхностно напрежение. Невъзможно е да не забележите, че капка, случайно разлята върху равна повърхност, понякога се превръща в впечатляващо петънце. Това показва пластичността на водата. Друго свойство се проявява, когато температурата падне до четири градуса. Веднага след като водата се охлади до този знак, тя става по-лека. Следователно ледът винаги плува на повърхността на водата и замръзва в кора, покривайки реки и езера. Благодарение на това рибите не замръзват във водоеми, които замръзват през зимата.
Водата като проводник на електричество
Първо, трябва да научите какво е електрическата проводимост (включително водата). Електрическата проводимост е способността на aили веществата провеждат електричество през себе си. Съответно, електрическата проводимост на водата е способността на водата да провежда ток. Тази способност директно зависи от количеството соли и други примеси в течността. Например, електрическата проводимост на дестилираната вода е почти сведена до минимум поради факта, че такава вода се пречиства от различни добавки, които са толкова необходими за добра електрическа проводимост. Отличен проводник на ток е морската вода, където концентрацията на соли е много висока. Електрическата проводимост зависи и от температурата на водата. Колкото по-висока е температурата, толкова по-голяма е електрическата проводимост на водата. Този модел беше разкрит благодарение на множеството експерименти на физици.
Измерване на електрическата проводимост на водата
Има такъв термин - кондуктометрия. Това е името на един от методите за електрохимичен анализ, базиран на електрическата проводимост на разтворите. Този метод се използва за определяне на концентрацията в разтвори на соли или киселини, както и за контрол на състава на някои промишлени разтвори. Водата има амфотерни свойства. Тоест, в зависимост от условията, той е в състояние да проявява както киселинни, така и основни свойства - да действа и като киселина, и като основа.
Уредът, използван за този анализ, има много подобно име - кондуктометър. С помощта на кондуктометър се измерва електрическата проводимост на електролитите в разтвор, чийто анализ се извършва. Може би си струва да обясним друг термин - електролит. Това е вещество, което при разтваряне или разтопяване,се разпада на йони, поради което впоследствие се провежда електрически ток. Йонът е електрически заредена частица. Всъщност кондуктометърът, вземайки за основа определени единици за електрическа проводимост на водата, определя нейната електрическа проводимост. Тоест, той определя електрическата проводимост на специфичен обем вода, взет като начална единица.
Още преди началото на седемдесетте години на миналия век мерната единица "мо" се използваше за обозначаване на проводимостта на електричеството, тя беше производна на друга величина - Ом, която е основната единица за съпротивление. Електрическата проводимост е величина, която е обратно пропорционална на съпротивлението. Сега се измерва в Siemens. Тази стойност получи името си в чест на физика от Германия - Вернер фон Сименс.
Siemens
Siemens (може да се обозначи както с Cm, така и с S) е реципрочната стойност на ома, която е единица за електрическа проводимост. Един см е равен на електрическата проводимост на всеки проводник, чието съпротивление е 1 ом. Изразява се от Siemens чрез формулата:
Топлопроводимост на водата
Сега нека поговорим за това какво е топлопроводимост. Топлопроводимостта е способността на веществото да пренася топлинна енергия. Същността на явлението се крие във факта, че кинетичната енергия на атомите и молекулите, които определят температурата на дадено тяло или вещество, се прехвърлядруго тяло или вещество по време на тяхното взаимодействие. С други думи, топлопроводимостта е топлообмен между тела, вещества, както и между тяло и вещество.
Топлопроводимостта на водата също е много висока. Хората ежедневно използват това свойство на водата, без да го забелязват. Например, наливане на студена вода в съд и охлаждане на напитки или храни в него. Студената вода отнема топлина от бутилката, контейнера, вместо да дава студ, възможна е и обратната реакция.
Сега същият феномен може лесно да си представим в планетарен мащаб. Океанът се нагрява през лятото, а след това - с настъпването на студеното време, той бавно се охлажда и отдава топлината си на въздуха, като по този начин загрява континентите. След като се охлади през зимата, океанът започва да се затопля много бавно в сравнение със сушата и предава своята прохлада на континентите, изтощени от лятното слънце.
Плътност на водата
По-горе беше казано, че рибите живеят в езерце през зимата поради факта, че водата замръзва с коричка по цялата им повърхност. Знаем, че водата започва да се превръща в лед при температура от нула градуса. Поради факта, че плътността на водата е по-голяма от плътността на леда, ледът плува и замръзва на повърхността.
Какви са редокс свойствата на водата
Също така, при различни условия, водата може да бъде както окислител, така и редуциращ агент. Това означава, че водата, отделяйки своите електрони, е положително заредена и окислена. Или придобива електрони и се зарежда отрицателно, което означава, че се възстановява. В първия случай водата се окислява и се нарича мъртва. Тя притежавамного мощни бактерицидни свойства, но не е нужно да го пиете. Във втория случай водата е жива. То ободрява, стимулира тялото да се възстанови, носи енергия на клетките. Разликата между тези две свойства на водата се изразява в термина "редокс потенциал".
С какво може да реагира водата
Водата е в състояние да реагира с почти всички вещества, които съществуват на Земята. Единственото нещо е, че за появата на тези реакции трябва да осигурите подходяща температура и микроклимат.
Например при стайна температура водата реагира добре с метали като натрий, калий, барий - те се наричат активни. Халогените са флуор и хлор. При нагряване водата реагира добре с желязо, магнезий, въглища, метан.
С помощта на различни катализатори водата реагира с амиди, естери на карбоксилни киселини. Катализаторът е вещество, което сякаш подтиква компонентите към взаимна реакция, ускорявайки я.
Има ли вода другаде, освен Земята?
Досега вода не е открита на нито една планета в Слънчевата система, освен Земята. Да, предполагат присъствието му върху спътниците на такива планети-гиганти като Юпитер, Сатурн, Нептун и Уран, но засега учените нямат точни данни. Има още една хипотеза, която все още не е напълно проверена, за подземните води на планетата Марс и на спътника на Земята – Луната. По отношение на Марс бяха изтъкнати редица теории, че някога на тази планета е имало океан и възможният му модел дори е проектиран от учени.
Извън слънчевата система има много големи и малки планети, където според учените може да има вода. Но засега няма и най-малкия начин да сте сигурни в това.
Как да използваме топлинната и електрическа проводимост на водата за практически цели
Поради факта, че водата има висок топлинен капацитет, тя се използва в отоплителните мрежи като топлоносител. Осигурява пренос на топлина от производителя към потребителя. Много атомни електроцентрали също използват вода като отлична охлаждаща течност.
В медицината ледът се използва за охлаждане, а парата се използва за дезинфекция. Ледът се използва и в системата за хранене.
В много ядрени реактори водата се използва като модератор за успешна ядрена верижна реакция.
Водата под налягане се използва за разцепване, пробиване и дори рязане на скали. Това се използва активно при изграждането на тунели, подземни съоръжения, складове, подлези.
Заключение
От статията следва, че водата по своите свойства и функции е най-незаменимото и удивително вещество на Земята. Животът на човек или друго живо същество на Земята зависи ли от водата? Със сигурност да. Това вещество допринася ли за човешката научна дейност? да. Водата има ли електрическа проводимост, топлопроводимост и други полезни свойства? Отговорът също е да. Друго нещо е, че на Земята има все по-малко вода и още повече чиста вода. И нашата задача е да го запазим и защитим (и следователно всички нас) отизчезване.
