Физические свойства применения воды - Vosvet.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Физические свойства применения воды

Уникальные свойства воды

У тверждение, что вода играет основополагающую роль в жизнедеятельности всего живого на нашей планете, совершенно обоснованно, поскольку:

  • поверхность Земли на 70 % состоит из воды;
  • 70 % воды содержится и в организме человека;
  • поразительно, однако, находясь на стадии эмбриона, человек практически полностью состоит из воды — более 95 %;
  • в теле младенца треть воды;
  • в организме взрослого человека — 60 % воды. И только когда человек находится в преклонном возрасте, уровень воды в организме начинает активно снижаться.

Все эти факты и цифры как нельзя лучше подтверждают уникальные свойства воды.

Уникальные свойства воды: кратко

Вода является прозрачной, безвкусной жидкостью, которая не имеет никакого запаха, но при этом основные её характеристики поистине поразительны:

  • показатель молекулярной массы равен 18,0160;
  • уровень плотности — 1 г/см³;
  • вода является уникальным растворителем: она окисляет практически все известные виды металла и способна разрушить любую твёрдую горную породу;
  • сферическая капля воды отличается наименьшей (оптимальной) поверхностью объёма;
  • коэффициент поверхностного натяжения равен 72,75*10‾³Н/м;
  • вода превосходит большинство веществ по степени удельной теплоёмкости;
  • удивительно и то, что вода способна поглощать огромное количество тепла и при этом сама очень мало нагревается;
  • вода отличается и полимеризационными способностями. В таком случае свойства её становятся несколько иными, например, кипение полимеризованной воды происходит при более высоких температурах (порядка 6–7 раз выше), чем обычной.

Уникальные физические свойства воды

Уникальные свойства воды находятся в прямой зависимости от способности её молекул к образованию межмолекулярных ассоциатов. Такую возможность обеспечивают водородные связи, а также ориентационные, дисперсионные и индукционные взаимодействия (взаимодействия Ван-дер-Ваальса). Молекулы воды — это продукт как ассоциативных образований (которые, по сути, лишены организованной структуры), так и кластеров (которые как раз таки и отличаются наличием упорядоченной структуры). Под кластером (англ. cluster) принято понимать интеграцию нескольких идентичных по составу элементов. Такая интеграция становится самостоятельной единицей и характеризуется наличием определённых свойств. Если речь идёт о состоянии жидкости, то тогда интегрированные соседствующие молекулы воды способны к образованию непостоянных и быстротечных структур. Когда же речь заходит о состоянии замороженном, то отдельная молекула имеет прочную связь с четырьмя другими такими же молекулами.

В этом смысле к впечатляющим выводам пришёл доктор биологических наук С.В. Зенин. Он обнаружил константные кластеры, которые способны на долгое существование. Выяснилось, что вода — это не что иное, как иерархически упорядоченные объёмные структуры. В основе таких структур положены кристаллообразные соединения. Каждое такое соединение — это совокупность 57-ми самостоятельных молекул. Естественно, это ведёт к образованию структурных объединений в виде шестигранника, которые, в свою очередь, характеризуются как более сложные и высокие. Каждый такой шестигранник состоит из 912-ти самостоятельных молекул воды. Акциденция кластера — это соотношение кислорода и водорода, которые выступают на поверхность. Форма такого образования даёт реакцию на любое воздействие извне, а также на появление примесей. Все грани элементов каждого кластера подвержены влиянию кулоновских сил напряжения. Именно этот факт и даёт возможность идентифицировать упорядоченное состояние воды как особую информационную матрицу. Внутри этих образований молекулы воды взаимодействуют между собой по схеме комплементарности зарядов. Данная схема широко известна в ДНК-исследованиях. В отношении воды касательно принципа комплементарности можно утверждать, что структурные элементы жидкости собираются в клатраты, или ячейки.

Уникальные физико-химические свойства воды

Для того чтобы ещё раз убедиться в уникальных свойствах воды, необходимо рассмотреть более подробно принцип комплементарности. Итак, молекулярная биология определяет комплементарность как взаимность соответствия элементов. Такое соответствие обеспечивает связь структур, которые дополняют друг друга, — это могут быть и радикалы, и макромолекулы, и молекулы — а также определяется их химическими свойствами. Что касается клатратов (от лат. сlathratus ‘защищённый решёткой’), то они определяются как самостоятельные соединения, или включения. Образуются клатраты в результате молекулярных включений. Проще говоря, это «гости» в полости кристаллических каркасов, в составе которых — решётчатые клатраты или молекулы иного рода (это «хозяева»). Кроме того, включения могут происходить и в полость молекулярных клатратов, которые представляют собой одну большую молекулу-хозяина.

Вывод напрашивается сам собой: информационная матрица ДНК-синтеза — это вода, а это значит, что она же и является информационной основой жизни во всей Вселенной. Взяв во внимание статистические расчёты, в которых принимали активное участие д. х. н. В. И. Слесарев, И. Н. Серова, д. б. н. А. В. Каргополова, д. м. н. А. В. Шабров, обычная вода имеет в своём составе:

  • 60 % самостоятельных молекул и ассоциатов (деструктурированная часть);
  • 40 % кластеров (структурированная часть).

Тот факт, что вода способна к образованию кластеров, в структуру которых положена закодированная информация относительно взаимодействий, является аргументированной почвой для утверждения того, что вода обладает некой памятью. Вода — это открытая, самоорганизующаяся и динамичная система. Внутри этой системы при каждом внешнем воздействии происходит смещение стационарного равновесия.

Какие уникальные свойства есть у воды

На сегодняшний день существует множество техник, которые позволяют получать структурированную воду:

  • намагничивание;
  • электролитический способ разделения воды на «мёртвую» (анолит) и «живую» (католит);
  • заморозка воды с её последующим таянием естественным путём.

Другими словами, можно изменять свойства воды, при этом химический способ исключён, меняются волновые (полевые) характеристики.

Японский исследователь, Масару Эмото, доказал, что вода, подвергаясь различным внешним воздействиям, способна менять свою кристаллическую структуру. И изменения эти зависят, в первую очередь, от той информации, которая была внесена, а не от степени загрязнённости самой среды.

Удивительно, но вода — это неотъемлемый атрибут обрядов многих мировых культур:

  • таинство крещения в православии;
  • омовение в Ганге у индусов;
  • обряды очищения в язычестве.

По всей видимости, представители этих культур, инициировавшие эти обряды, были осведомлены об информационных свойствах воды, тогда сам собой напрашивается вопрос: откуда им пришло это знание? Или они всё-таки уповали на чудо?

Имена всех удивительных людей, так или иначе, имеют «водную» составную. Так может быть, все учёные нашей современности бьются в попытках выяснить то, что уже давно известно древним поколениям?

Примечательно, что Род — это древнейший славянский бог. Не вдаваясь в подробности правочтения древних рун, можно утверждать, что исследователи старины так и не сошлись в едином мнении, как правильно произносить: «Род» или «Вод». Это значит, что обе версии имеют право на существование. Бог один, просто имена разные. Бог (Род или Вод) — это безоговорочное следование принципу двойственности, или «бинерности». А ведь и вода, как мы знаем, двойственна: в её составе и кислород, и водород.

В наш век высоких технологий, когда миром правит информация, мы не можем не знать, что все точные науки, как всемирная паутина, имеют в своём основании информационный бинер — «ноль и единичку». Если взглянуть на жизнь человека более пространственно, то откроется истина — всё наше бытие основано на бинере. Основополагающий принцип Рода (Бога) — это начало самого мелкого и одновременно основа всей Вселенной. Вод (Род) является основой (информационной матрицей) всего, что есть на Земле.

Вне всяких сомнений, Род представляет собой живую бесконечную сущность. На сегодняшний день научные исследователи вплотную подошли к выводу, что именно вода — это живая матрица жизни. Теперь человечеству предстоит исследовать полевую (волновую) суть воды. Дальнейшее изучение уникальных свойств воды становится невозможным без философских обоснований, которые носят герметический характер. Поскольку без актуальности современной парадигмы научный подход выстроить невозможно. А может это всё-таки парадигма древности? На сегодняшний день, те учёные, которые мыслят свободно и пытаются найти ответы скорее иррациональным способом, приходят к тому, что вглядываться необходимо именно в древность.

Все мы знаем, что молекулы воды состоят из двух целых (атомы) водорода и одной целой кислорода. Учёные-математики (в частности можно обратиться к работам А. Корнеева) доказали, что все фрактальные формулы имеют в своей основе математическую конструкцию следующего вида: [2+1]. Данная формула признана изначальным математическим принципом фрактальных (голографичных) развёртываемостей. Эта закономерность лежит в основе Вселенной. Наличие фрактального кода Вселенной подтверждено рунами и арканами полевого генома.

Уникальные свойства воды в природе были известны издревле, вот почему представители тех малочисленных народов, которые до настоящего времени прибегают к методам шаманизма, с удивительным почтением относятся и к природе в целом, и к воде в частности. Только вдумайтесь в этимологию слова «природа»: это то, что находится при Роде! Это значит, что, относясь пренебрежительно к воде, мы относимся соответствующим образом к самому Богу. Современное общество — это общество потребителей, его члены потребительски относятся друг к другу, что уж там говорить о какой-то воде, а зря…

К слову сказать, многие философские учения приходят к тому, что между отношением человека к воде и его здоровьем на генетическом уровне — самая непосредственная связь. Значит, и судьба в том числе, зависит от того, как мы относимся к воде. Это легко объясняется, поскольку то, что вода обладает памятью — факт. Это значит, что все наши мысли и эмоции — позитивные и негативные — оказывают сильнейшее влияние на воду, которая находится внутри нас (как мы помним, воды в нашем организме 60 %). Вода представляет собой живую сущность, информационную матрицу бытия, она способна поглощать, запоминать и отдавать информацию. Не удивляйтесь, однако поставленный перед вами стакан воды очень тонко реагирует на ваше внутреннее состояние, мысли, эмоции. А запоминая эти мысли и эмоции, выстраивает геометрические (в том числе и полевые, и волновые) структуры. Вариантов таких структур — огромное количество. Другими словами, вы можете сделать из этого стакана воды как лекаря, так и отравителя. Вода — это символ нашего

Читайте также:  Холодная вода польза и вред

подсознания (бессознательного), не зря ведь карты Таро содержат изображение «вод подсознания». Наверное, уже ни у кого не осталось сомнений, что вода является информационным источником, хранителем и распространителем.

Несколько слов о психолингвистике

То, что между человеческим духом и рассудком — прямая связь, объяснять не надо. Не подвергается сомнению и понятийность человеческого мышления. Как следствие, качественный уровень нашего мышления находится в прямой зависимости от того языка, на котором мы думаем. Может быть, поэтому и возникает непонимание между народами, разговаривающими на разных языках?

Например, исконно русское мышление носит характер голографичности, поскольку русский/славянский язык, а вместе с ним и азбука, основываются на принципе фрактальности. Вот почему одно и то же слово может быть записано самостоятельными рунами или их сочетаниями, относящимися к разным участкам цепей генома. Опять же рассмотрим слово «вода»: если записать его рунами получится вercana-dagaz. Совокупность второго и четвёртого арканов — это понятийная формула [И + Э] («информация + энергия в информации»). А это уже элемент, относящийся к уравнению Троицы. Попробуем расшифровать: вода — это «со-общение (с-ведение) + энергетика прироста». На языке простого обывателя такое понятийное сочетание звучит как «информация к действию».

Русская душа, русский дух — это энигма для иноземцев, загадка, которую им вряд ли когда-то удастся разгадать. Мы думаем парадоксально, живём эмоциями, совершаем безрассудные поступки. Широта нашей души не подлежит никаким логическим объяснениям для иностранцев. Мы иронизируем относительно себя самих — достаточно открыть сказки про Иванушку-дурачка — а на самом деле мировоззрение внутри нас не имеет ничего общего с плоской расчётливостью. Но для многих других национальностей это является чем-то вроде другого измерения.

К сожалению, за суетой повседневных дел и забот, мы не вслушиваемся в собственную речь, не вдумываемся в её сакральное значение. Современные молодые люди и вовсе недооценивают богатство и многогранность своей родной культуры, старясь показательно использовать модные иностранные фразы. Может быть, пора нам уже перестать портить свой собственный язык иностранными словечками, а пользоваться тем, что нам подарено древностью. Ведь в нашем РОДном языке столько Бога!

Свойства воды: физические и химические

Благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам, часто аномальным, вода сделала возможной жизнь на Земле. Так в чем состоят эти уникальные характеристики?

Физические свойства воды

Вода имеет высокую удельную теплоемкость, т.е. ей нужно много тепла, чтобы нагреться, и потребуется много времени, чтобы потерять накопленное тепло и остыть. Вот почему она используется в системах охлаждения (например, в автомобильных радиаторах или для охлаждения промышленного оборудования). Эта характеристика объясняет также то, почему в прибрежных (или озерных) регионах температура воздуха мягче: в этих местах, когда времена года меняются, температура воды «смягчает» температуру воздуха, так как она уменьшается или увеличивается медленнее.

При ответе на вопрос: какие физические свойства воды определяют ее особое биологическое значение, первым делом нужно вспомнить, что она имеет высокое поверхностное натяжение. Это означает, что после наливания на гладкую поверхность она имеет тенденцию образовывать сферические капли, а не растекаться в тонкую пленку. И это свойство во многом объясняет высокую биологическую активность воды. Без гравитации капля ее была бы совершенно сферической. Поверхностное натяжение позволяет растениям поглощать воду, содержащуюся в почве, через корни. И поверхностное натяжение делает кровь такой «проникающей» через ткани нашего организма.

Вода обычно находится в жидком состоянии, но может легко стать твердой или газообразной. Чистая вода переходит из жидкой в ​​твердую, то есть замерзает при 0° С, а на уровне моря она кипит при 100 ° С (чем выше уровень, тем ниже температура, при которой вода начинает кипеть). Значения кипения и замерзания воды берут в качестве контрольной точки для калибровки термометров: в градусах Цельсия 0 ° по шкале Цельсия — это точка замерзания, а 100 ° — это точка кипения.

При замерзании вода расширяется, то есть ее плотность уменьшается, а объем остается неизменным: поэтому лед плывет по поверхности или лопается бутылка, наполненная водой и помещенная в морозильник.

Вода является особым природным ресурсом, поскольку она является единственным на Земле веществом, которое можно найти во всех трех физических состояниях в зависимости от температуры окружающей среды: жидкой, твердой (лед) и газообразной (пар).

Химические свойства воды

Химическая формула молекулы воды — H2O: два атома водорода (H2) связаны с одним атомом кислорода (O). Электроны атома (частицы с отрицательным зарядом) устанавливают связи между собой. Кислород способен держать их ближе к нему, чем водород. Молекула эта оказывается заряженной отрицательно вблизи атома кислорода и положительно вблизи атомов водорода. Поскольку противоположности притягиваются, молекулы воды имеют тенденцию соединяться вместе, как магниты.

Вода может растворять многие вещества

Воду называют универсальным растворителем, поскольку она может растворять больше веществ, чем любая другая жидкость. И нам очень с этим повезло: если бы не это химическое свойство, мы не могли бы выпить чашку горячего подслащенного чая, потому что сахар остался бы на дне чашки. Вот почему воды рек, ручьев, озер, морей и океанов, которые выглядят чистыми на первый взгляд, на самом деле содержат огромное количество растворенных элементов и минералов, выделяемых камнями или атмосферой.

Везде, где течет вода, над землей, под землей или внутри нашего тела, вода растворяет в себе и несет чрезвычайно большое количество различных веществ. Таким образом, она выполняет драгоценную задачу: переносить иногда на большие расстояния вещества, с которыми она сталкивается на своем пути. Причем, с водой при обычных климатических условиях не реагирует большинство этих веществ.

Чистая вода, как и дистиллированная вода, имеет рН 7 (средний). Морская вода в основном щелочная, имеет рН около 8. Чистая вода реагирует с немногими веществами, например, серой, некоторыми солями и металлами. Также возможен гидролиз (распад) воды при реакции с какими-то химическими веществами.

Вода может содержать огромное количество взвешенных частиц разных веществ, в т.ч. и радиоактивных. Именно этим и объясняется превращение чистой воды в радиоактивную. И в наш век вездесущей атомной энергетики глубокая и своевременная дезактивация воды – уже глобальная проблема.

Физико-химические свойства воды

То, какими свойствами обладает чистая вода, во многих случаях зависит от водородных связей внутри ее молекул. При сравнении этих свойств со свойствами атомов или не связанных с водородом молекулярных жидкостей с аналогичными размерами молекул некоторые особенности воды заслуживают внимания:

  • Точка плавления льда исключительно высока среди гидридов шестой основной группы.
  • Во время таяния льда при атмосферном давлении объем вещества уменьшается на 8,2%. Это аномальное сокращение объема, ведь большинство веществ расширяется во время плавления. Снижению температуры замерзания способствует увеличение давления.
  • Зависимость молярного объема жидкой воды от давления и температуры показывает крайности. Плотность жидкой воды имеет максимум при 3,98 ° С.
  • Коэффициент теплового расширения α жидкой воды на порядок меньше по сравнению с другими молекулярными жидкостями. Изотермическая сжимаемость χT показывает, что для молекулярной жидкости вода довольно несжимаема.
  • Динамическая вязкость воды выше, чем у сопоставимых, не связанных водородом жидкостей. Более того, зависимость вязкости от давления аномальна: вязкость уменьшается с давлением и достигает минимума около 60 МПа (это давление эквивалентно толще воды в 6 км).
  • Поверхностное натяжение воды выше, чем у других жидкостей, включая большинство других жидкостей, связанных водородом. В диапазоне температур от 0 до 130°С вода жидкая.
  • Теплопроводность увеличивается с ростом температуры. Жидкая вода обладает высокой удельной теплоемкостью при постоянном давлении, которое изменяется незначительно до 100°C.
  • Энтальпия испарения воды аномально высока. Аналогично удельной теплоемкости, она почти в четыре раза выше, чем для других сопоставимых жидкостей, не связанных с водородом. Эта разница приписывается водородной связи. Кроме того, энтальпия испарения воды очень велика по сравнению с энтальпией таяния.

Тот факт, что вода увеличивается в объеме при замерзании, приводит ко многим последствиям в природе. Именно вода и ее свойство легко проникать в расщелины скал, когда она замерзает, приводит к разрушению скал. Постепенно происходит физическое и химическое выветривание скальных пород. И, в конечном итоге, физические свойства и химические функции воды сформировали почву на нашей планете.

Тот факт, что вода имеет самую высокую плотность при 4°С, а не в точке замерзания, имеет важное значение для термического расслоения и циркуляции воды в природе. Это химико-физическое свойство воды приводит к замерзанию водоемов от их поверхности в направлении дна. Это важно не только для жизни внутренних водоемов, но и для океанов. Если бы самые холодные районы океанов должны были замерзать снизу-вверх, то солнечной энергии, полученной за время лета, было бы достаточно только для оттаивания самого верхнего слоя. Так осуществляется круговорот энергии и материи, которая опирается на циркуляции океанов частично или даже полностью.

Огромная удельная теплоемкость воды ответственна за его способность хранить огромное количество энергии. Таким образом, водные потоки, например, Гольфстрим, способны нести огромное количество тепла из более теплых климатических зон в более холодные. Таким образом, океаны работают как огромные термостаты. Не только климат Земли, но и температурное регулирование живых организмов зависит от высокой теплоемкости воды. Это способствует, например, поддержанию постоянной температуры тела у теплокровных организмов. Кроме того, относительно высокая теплопроводность воды предотвращает серьезные локальные колебания температуры.

Абсолютно чистая вода имеет электрическую проводимость 0,03 мкСм / см это связано с автопротолизом. Электропроводность, однако, на реальных водоемах значительно выше, из-за растворенных ионных компонентов. Вода, будучи сильным диэлектриком (водный диэлектрик – константа), является одним из самых лучших растворителей для солей и газов, которые способны к сольволизу с последующей диссоциацией (например, CO2).

Читайте также:  Черная смородина полезные свойства и противопоказания

Еще одна особенность воды, которая важна для гидрологического цикла — ее энтальпия испарения. С этим тесно связана летучесть воды. Она определяет количество воды, которое переходит в газовую фазу и может транспортироваться в атмосферу.

Таким образом, можно сделать вывод, что вода уникальна в физическом и химическом плане. Особые свойства воды сделали ее колыбелью и абсолютным условием жизни на Земле. Зная основные характеристики этого вещества, можно делать вывод: благодаря каким своим химическим и физико-химическим свойствам вода стала жидкой основой жизни.

Физические свойства применения воды

Ключевые слова конспекта: вода, физические и химические свойства воды, водные растворы.

Физические свойства воды

Чистая вода — прозрачная жидкость, без цвета, вкуса и запаха, плотность 1 кг/л, температура кипения 100 °С при 1 атм, температура плавления 0°С. У воды высокая удельная теплоемкость — 4,12 кДж/кг К), поэтому она долго нагревается и медленно остывает. У воды большая теплота испарения. На испарение 1 г воды требуется 2,25 кДж теплоты.

Атомы Н и О в молекуле воды соединены полярными ковалентными связями. На атоме водорода в молекуле Н2О имеется небольшой положительный заряд δ+, а на атоме кислорода — небольшой отрицательный δ-. Поскольку молекула воды имеет уголковое строение, она представляет собой двухполюсную частицу — диполь: . Между молекулами воды существует межмолекулярная водородная связь: Н2O ··· Н2O.

Химические свойства воды

Вода реагирует со многими металлами по типу реакций замещения.

С наиболее активными металлами — от Li по Аl в ряду активности металлов при комнатной температуре протекают реакции замещения одного атома Н в молекуле Н2O. С магнием реакция идет при нагревании, с алюминием — после снятия защитной оксидной пленки. В реакции образуются гидроксиды металлов — соединения, содержащие гидроксогруппу ОН, и водород:

2Li + 2Н2O = 2LiOH + Н2↑,
Са + 2Н2O = Са(ОН)2 + Н2↑.

Менее активные металлы — Zn, Mo, W, Fe — взаимодействуют с водой при высокой температуре (400-600 °С). В этих реакциях образуются оксиды металлов и водород:

Zn + Н2O = ZnO + Н2↑,
3Fe + 4Н2O = Fe3O4 + 4Н2

Вода реагирует с оксидами активных металлов (реакция гидратации). При этом получаются растворимые в воде гидроксиды металлов — щелочи:

Na2O + Н2O = 2NaOH,
СаО + Н2O = Са(ОН)2.

Вода соединяется с оксидами многих неметаллов. При этом получаются растворимые в воде гидроксиды неметаллов — кислоты:

СO2 + Н2O = Н2СO3,
SO3 + Н2O = H2SO4.

Гидролиз — это обратимая реакция обмена, например соли с водой. При этом происходит расщепление молекул воды на Н и ОН, которые входят в состав двух новых веществ:

К2СO3 + Н2O = КНСО3 + КОН,
РС
l3 + ЗН2O = Н3РО3 + ЗНСl.

Вода в жизнедеятельности человека. Водные растворы

Вода — жизненная среда всех живых организмов. Человек живет на суше, но его организм на 65-70% состоит из воды. Все процессы в живой клетке осуществляются в водной среде. В сутки человеку необходимо 2 л питьевой воды. Кроме того, вода нужна, чтобы варить пищу, стирать белье, умываться. Большие количества пресной воды расходуются в промышленности и сельском хозяйстве (растворитель). Отметим, что соленая вода морей и океанов для этих целей непригодна. Доля пресной воды в общих запасах воды на Земле составляет менее 3% от всех водных ресурсов.

Вода — химический реагент. Соединяясь с оксидами активных металлов, вода образует щелочи, а в реакциях с оксидами неметаллов дает кислоты — два больших и важных в деятельности человека класса веществ. Один из способов синтеза этилового спирта (этанола) C2H5OH — реакция этилена С2Н4 с водой:

Жесткость воды — это свойства воды, обусловленные содержанием в ней ионов Са 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ . Если концентрация этих ионов велика, то воду называют жесткой, если мала — мягкой. При стирке с мылом в жесткой воде образуются осадки, часть мыла уходит в осадок и ухудшается качество ткани. Такая вода непригодна для охлаждения в радиаторах автомобилей, в паровых котлах и стиральных машинах. При нагревании жесткой воды образуется накипь, которая забивает трубы и ускоряет изнашивание механизмов. Различают временную и постоянную жесткость воды.

Временная или карбонатная жесткость вызвана присутствием растворенных гидрокарбонатов кальция Са(НСО3)2, магния Mg(HCO3)2 и железа Fe(HCO3)2. При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка карбоната, и жесткость воды снижается:

Са(НСO3)2 = СаСО3↓ + СO2↓ + Н2O,
Fe(HCO3)2 = FeCO3↓ + CO2↓ + Н2O.

Другой способ устранения временной жесткости — действие известкового молока или соды:

Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в ней хлоридов, сульфатов и других растворимых солей кальция, магния и железа. Ее устраняют действием соды:

СаСl2 + Na2CO3 = СаСO3↓ + 2NaCl.

Водный раствор — разновидность раствора, в котором растворителем служит вода. Будучи превосходным растворителем, именно вода используется для приготовления большинства растворов в химии.

Вещества, которые плохо растворяются в воде, называют гидрофобными (‘боящимися воды’), а хорошо в ней растворяющиеся — гидрофильными (‘любящими воду’). Примером типичного гидрофильного соединения может служить хлорид натрия (поваренная соль).

Если вещество образует водный раствор, который хорошо проводит электрический ток, то он называется сильным электролитом; в противном случае — слабым.

Конспект урока по химии «Вода. Свойства воды. Водные растворы». Выберите дальнейшее действие:

Свойства воды (стр. 1 из 3)

Вода́ (оксид водорода) — прозрачная жидкость, не имеющая цвета (в малом объёме), запаха и вкуса. Химическая формула: Н2O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, лёд на полюсах).

Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы). Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды.

Почти 70% 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.

Состав воды (по массе): 11,19 % водорода и 88,81 % кислорода. Чистая вода прозрачна, не имеет запаха и вкуса. Наибольшую плотность она имеет при 0° С (1 г/см3). Плотность льда меньше плотности жидкой воды, поэтому лед всплывает на поверхность. Вода замерзает при 0° С и кипит при 100° С при давлении 101 325 Па. Она плохо проводит теплоту и очень плохо проводит электричество. Вода — хороший растворитель. Молекула воды имеет угловую форму атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол, равный 104,5°. Поэтому молекула воды — диполь: та часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно, а часть, где находится кислород, — отрицательно. Благодаря полярности молекул воды электролиты в ней диссоциируют на ионы.

В жидкой воде наряду с обычными молекулами Н20 содержатся ассоциированные молекулы, т. е. соединенные в более сложные агрегаты (Н2О)x благодаря образованию водородных связей. Наличием водородных связей между молекулами воды объясняются аномалии ее физических свойств: максимальная плотность при 4° С, высокая температура кипения (в ряду Н20—Н2S — Н2Sе) аномально высокая теплоемкость [4,18 кДж/(г • К)]. С повышением температуры водородные связи разрываются, и полный разрыв наступает при переходе воды в пар.

Вода — весьма реакционноспособное вещество. При обычных условиях она взаимодействует со многими основными и кислотными оксидами, а также со щелочными и щелочно-земельными металлами. Вода образует многочисленные соединения – кристаллогидраты.

Очевидно, соединения, связывающие воду, могут служить в качестве осушителей. Из других осушающих веществ можно указать Р205, СаО, ВаО, металлический Ма (они тоже химически взаимодействуют с водой), а также силикагель. К важным химическим свойствам воды относится ее способность вступать в реакции гидролитического разложения.

Физические свойства воды.

Вода обладает рядом необычных особенностей:

1. При таянии льда его плотность увеличивается (с 0,9 до 1 г/см³). Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.

2. При нагревании от 0 °C до 4 °C (точнее, 3,98 °C) вода сжимается. Соответственно, при остывании – плотность падает. Благодаря этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода как менее плотная остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.

3. Высокая температура и удельная теплота плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг), температура кипения (100 °C) и удельная теплота парообразования (2250 КДж/кг [1]), по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом.

4. Высокая теплоёмкость жидкой воды.

5. Высокая вязкость.

6. Высокое поверхностное натяжение.

7. Отрицательный электрический потенциал поверхности воды.

Все эти особенности связаны с наличием водородных связей. Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По причине этого, а также того, что ион водорода (протон) не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома соседней молекулы. Благодаря этому, каждый атом кислорода притягивается к атомам водорода других молекул и наоборот. Определенную роль играет протонное обменное взаимодействие между молекулами и внутри молекул воды. Каждая молекула воды может участвовать максимум в четырёх водородных связях: 2 атома водорода — каждый в одной, а атом кислорода — в двух; в таком состоянии молекулы находятся в кристалле льда. При таянии льда часть связей рвётся, что позволяет уложить молекулы воды плотнее; при нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4 °С этот эффект становится слабее, чем тепловое расширение. При испарении рвутся все оставшиеся связи. Разрыв связей требует много энергии, отсюда высокая температура и удельная теплота плавления и кипения и высокая теплоёмкость. Вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

Читайте также:  Ванна с эфирным маслом лаванды

По сходным причинам вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества.

Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде. Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

Чистая (не содержащая примесей) вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H3O+) и гидроксильных ионов HO− составляет 0,1 мкмоль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия микроволновой печи.

Агрегатные состояния.

1. По состоянию различают:

4. Газообразное — водяной пар

Рис.1 «Типы снежинок»

При атмосферном давлении вода замерзает (превращается в лёд) при температуре в 0 °C и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 °C. При снижении давления температура плавления воды медленно растёт, а температура кипения — падает. При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01 °C. Такое давление и температура называются тройной точкой воды. При более низком давлении вода не может находиться в жидком состоянии, и лёд превращается непосредственно в пар. Температура возгонки льда падает со снижением давления.

При росте давления температура кипения воды растёт, плотность водяного пара в точке кипения тоже растёт, а жидкой воды — падает. При температуре 374 °C (647 K) и давлении 22,064 МПа (218 атм) вода проходит критическую точку. В этой точке плотность и другие свойства жидкой и газообразной воды совпадают. При более высоком давлении нет разницы между жидкой водой и водяным паром, следовательно, нет и кипения или испарения.

Так же возможны метастабильные состояния — пересыщенный пар, перегретая жидкость, переохлаждённая жидкость. Эти состояния могут существовать длительное время, однако они неустойчивы и при соприкосновении с более устойчивой фазой происходит переход. Например, нетрудно получить переохлаждённую жидкость, охладив чистую воду в чистом сосуде ниже 0 °C, однако при появлении центра кристаллизации жидкая вода быстро превращается в лёд.

Изотопные модификации воды.

И кислород, и водород имеют природные и искусственные изотопы. В зависимости от типа изотопов, входящих в молекулу, выделяют следующие виды воды:

1. Лёгкая вода (просто вода).

2. Тяжёлая вода (дейтериевая).

3. Сверхтяжёлая вода (тритиевая).

Химические свойства воды.

Вода является наиболее распространённым растворителем на Земле, во многом определяющим характер земной химии, как науки. Большая часть химии, при её зарождении как науки, начиналась именно как химия водных растворов веществ. Её иногда рассматривают, как амфолит — и кислоту и основание одновременно (катион H+ анион OH-). В отсутствие посторонних веществ в воде одинакова концентрация гидроксид-ионов и ионов водорода (или ионов гидроксония), pKa ≈ ок. 16.

Урок 27. Состав и физические свойства воды

В уроке 27 «Состав и физические свойства воды» из курса «Химия для чайников» узнаем, что из себя представляет вода, выясним её состав, а также физические свойства.

Наиболее распространенным оксидом на Земле является оксид водорода H2O, или вода. Без воды, как и без кислорода, невозможна жизнь человека, животных и растений.

Вода — единственное вещество, существующее на Земле одновременно в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Она является основным компонентом морей и океанов, ледников и айсбергов, облаков и тумана.

Около 70 % поверхности Земли покрыто океанами, морями, реками и озерами — природными хранилищами воды. Из космоса толстый слой воды имеет голубой цвет (рис. 104), вот почему нашу планету называют голубой. Вода входит в состав всех живых организмов, а также очень многих минералов.

Состав и строение воды

Как вы уже знаете, молекула воды состоит из трех атомов — двух атомов водорода и одного атома кислорода (рис. 105). Относительная молекулярная масса воды равна:

Следовательно, молярная масса воды равна:

Вода — это вещество с молекулярным строением. В твердом (рис. 106) и жидком агрегатных состояниях молекулы воды прочно связаны друг с другом. Этим во многом объясняется целый ряд удивительных физических свойств воды.

Физические свойства воды

При комнатных условиях вода представляет собой жидкость без вкуса и запаха. В тонком слое вода не имеет цвета. Однако при толщине более 2 м она имеет голубой цвет. Совершенно чистая вода очень плохо проводит электрический ток.

На заметку: По тому, как проводит электрический ток вода, можно судить о ее чистоте — чем ниже электропроводность, тем чище вода.

У большинства веществ в твердом состоянии плотность выше, чем в жидком. В отличие от них вода в твердом агрегатном состоянии (лед) имеет более низкую плотность, чем в жидком. При 0 °С плотность льда равна примерно 0,92 г/см 3 , а плотность жидкой воды — примерно 1,00 г/см 3 . Это означает, что лед легче воды, поэтому он не тонет в ней (рис. 107). Такая особенность воды объясняет, почему водоемы начинают замерзать не со дна, а с поверхности и очень редко промерзают до самого дна. Это защищает живые организмы, обитающие в реках и морях, от гибели.

У воды высокая теплоемкость, поэтому она медленно нагревается, но и медленно остывает. Это позволяет морям и океанам накапливать тепло летом (и днем) и высвобождать его зимой (и ночью), что предотвращает резкие колебания температуры воздуха на нашей планете в течение года (и суток). Моря и океаны служат своеобразными аккумуляторами тепла на нашей планете.

При нормальном давлении (101,3 кПа) температура кипения воды равна 100 °С. При понижении давления температура кипения воды понижается. Например, в горах на высоте около 5000 м давление существенно ниже нормального (примерно в два раза), поэтому вода закипает в этих условиях при температуре около 84 °С. Понятно, что варить продукты до готовности в горах необходимо более длительное время. И наоборот, в скороварке, где создается высокое давление, вода закипает при температуре выше 100 °С, что позволяет быстрее приготавливать пищу.

Вода как растворитель

С совершенно чистой водой, не содержащей никаких других веществ, большинство людей никогда не встречается. Такая вода используется только в специальных целях.

Почти все жидкости, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни и деятельности, представляют собой растворы различных веществ.

Раствор — это однородная смесь двух и более веществ.

Одно из веществ, входящих в состав раствора, называется растворителем, а остальные — растворенными веществами. Очень часто растворителем является вода. Вода может растворять твердые, жидкие и газообразные вещества.

Все природные воды содержат растворенные соли. Их легко обнаружить экспериментально, выпарив воду на часовом стекле. Кроме солей, вода может растворять различные газы. Их присутствие (правда, не всегда) можно обнаружить экспериментально. Например, поместив пробирку с холодной водой из-под крана в теплое место, через некоторое время можно заметить у стенок пробирки пузырьки. Это растворенные газы (преимущественно кислород) выделяются из раствора при его нагревании до комнатной температуры (рис. 108).

Многие жидкости также хорошо растворимы в воде. Например, серная кислота и спирт неограниченно растворяются в воде. В таком случае говорят, что вещество смешивается с водой в любых соотношениях. Из-за хорошей растворимости многих веществ в воде ее иногда называют универсальным растворителем.

Краткие выводы урока:

  1. Вода не имеет вкуса, цвета (в тонком слое) и запаха, кипит при 100 °С, а переходит в твердое состояние при 0 °С.
  2. Плотность твердой воды меньше, чем жидкой.
  3. Раствор — это однородная смесь двух и более веществ.
  4. Вода является универсальным растворителем — она хорошо растворяет многие твердые, жидкие и газообразные вещества.

Надеюсь урок 27 «Состав и физические свойства воды» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Ссылка на основную публикацию