Voda je průhledná kapalina, bezbarvá (v malých objemech) a bez zápachu. Voda má klíčový význam při vzniku a udržení života na Zemi, v chemické struktuře živých organismů, při utváření klimatu a počasí. V pevném skupenství se nazývá led nebo sníh a v plynném skupenství vodní pára. Asi 71 % zemského povrchu je pokryto vodou (oceány, moře, jezera, řeky, led na pólech).
Vlastnosti vody jsou souborem fyzikálních, chemických, biochemických, organoleptických, fyzikálně-chemických a dalších vlastností vody.
Voda – oxid vodíku – je jednou z nejběžnějších a nejdůležitějších látek. Povrch Země obsazený vodou je 2,5krát větší než povrch pevniny. V přírodě není čistá voda, vždy obsahuje nečistoty. Čistá voda se získává destilací. Destilovaná voda se nazývá destilovaná voda. Složení vody (hmot.): 11,19 % vodíku a 88,81 % kyslíku.
Čistá voda je průhledná, bez zápachu a chuti. Největší hustotu má při 0 °C (1 g/cm3). Hustota ledu je menší než hustota kapalné vody, takže led vyplave na povrch. Voda mrzne při 0°C a vře při 100°C při tlaku 101 325 Pa. Špatně vede teplo a velmi špatně vede elektrický proud. Voda je dobré rozpouštědlo. Molekula vody má hranatý tvar, atomy vodíku svírají s kyslíkem úhel 104,5°. Proto je molekula vody dipól: část molekuly, kde se nachází vodík, je nabitá kladně a část, kde se nachází kyslík, je nabitá záporně. Vlivem polarity molekul vody se v ní elektrolyty disociují na ionty.
Kapalná voda spolu s běžnými molekulami H20 obsahuje asociované molekuly, tedy spojené do složitějších agregátů (H2O)x v důsledku tvorby vodíkových vazeb. Přítomnost vodíkových vazeb mezi molekulami vody vysvětluje anomálie jejích fyzikálních vlastností: maximální hustotu při 4 °C, vysoký bod varu (v řadě H20-H2S - H2Se) a abnormálně vysokou tepelnou kapacitu. Jak teplota stoupá, vodíkové vazby se přeruší a dojde k úplnému roztržení, když se voda změní na páru.
Voda je vysoce reaktivní látka. Za normálních podmínek reaguje s mnoha zásaditými a kyselými oxidy a také s alkalickými kovy a kovy alkalických zemin. Voda tvoří četné sloučeniny - krystalické hydráty.
Je zřejmé, že sloučeniny, které vážou vodu, mohou sloužit jako sušící činidla. Mezi další sušící látky patří P2O5, CaO, BaO, kov Ma (chemicky reagují i s vodou) a také silikagel. Mezi důležité chemické vlastnosti vody patří její schopnost vstupovat do hydrolytických rozkladných reakcí.
Chemické vlastnosti vody jsou dány jejím složením. Voda se skládá z 88,81 % kyslíku a pouze 11,19 % vodíku. Jak jsme zmínili výše, voda zamrzne při nule stupňů Celsia, ale při stovce se vaří. Destilovaná voda má velmi nízkou koncentraci kladně nabitých hydroniových iontů HO a H3O+ (pouze 0,1 µmol/l), takže ji lze označit za vynikající izolant. Vlastnosti vody v přírodě by však nebyly správně realizovány, kdyby nebyla dobrým rozpouštědlem. Molekula vody je velmi malá. Když do vody vstoupí jiná látka, její kladné ionty jsou přitahovány atomy kyslíku, které tvoří molekulu vody, a záporné ionty jsou přitahovány atomy vodíku. Zdá se, že voda obklopuje chemické prvky v ní rozpuštěné ze všech stran. Voda proto téměř vždy obsahuje různé látky, zejména kovové soli, které zajišťují vedení elektrického proudu.
Fyzikální vlastnosti vody nám „daly“ takové jevy, jako je skleníkový efekt a mikrovlnná trouba. Asi 60 % skleníkového efektu vytváří vodní pára, která dokonale pohlcuje infračervené paprsky. V tomto případě je optický index lomu vody n=1,33. Kromě toho voda také absorbuje mikrovlny díky vysokému dipólovému momentu jejích molekul. Tyto vlastnosti vody v přírodě přiměly vědce k zamyšlení nad vynálezem mikrovlnné trouby.
Role vody v přírodě a lidském životě je nezměrně velká. Můžeme říci, že všechno živé se skládá z vody a organických látek. Aktivně se podílí na utváření fyzikálního a chemického prostředí, klimatu a počasí. Zároveň ovlivňuje i ekonomiku, průmysl, zemědělství, dopravu a energetiku.
Bez jídla vydržíme několik týdnů, ale bez vody jen 2-3 dny. Pro zajištění normální existence musí člověk do těla vnést přibližně 2krát více vody na váhu než živin. Ztráta více než 10 % vody lidským tělem může vést ke smrti. Tělo rostlin a živočichů obsahuje v průměru více než 50 % vody, v těle medúzy je to až 96 %, v řasách 95-99 %, ve sporách a semenech od 7 do 15 %. Půda obsahuje minimálně 20 % vody, zatímco v lidském těle tvoří voda asi 65 %. Různé části lidského těla obsahují nestejné množství vody: sklivec oka se skládá z 99% vody, krev obsahuje 83%, tuková tkáň 29%, kostra 22% a dokonce i zubní sklovina 0,2%. Člověk po celý život ztrácí vodu z těla, snižuje se jeho bioenergetický potenciál. V šestitýdenním lidském embryu je obsah vody až 97%, u novorozence - 80%, u dospělého - 60-70% a v těle starší osoby - pouze 50-60%.
Voda je naprosto nezbytná pro všechny klíčové systémy podpory lidského života. Voda a látky v ní obsažené se stávají živným médiem a dodávají živým organismům mikroelementy nezbytné pro život. Je obsažen v krvi (79 %) a usnadňuje transport oběhovým systémem v rozpuštěném stavu tisíců esenciálních látek a prvků (geochemické složení vody se blíží složení krve zvířat a lidí.).
V lymfě, která provádí výměnu látek mezi krví a tkáněmi živého organismu, tvoří voda 98 %.
Voda vykazuje vlastnosti univerzálního rozpouštědla silněji než jiné kapaliny. Po určité době dokáže rozpustit téměř jakoukoli pevnou látku.
Tato komplexní role vody je dána jejími jedinečnými vlastnostmi.
V poslední době se úsilí výzkumníků zaměřuje na zrychlené studium procesů probíhajících na rozhraní. Ukázalo se, že voda v hraničních vrstvách má mnoho zajímavých vlastností, které se v objemové fázi neprojevují. Tyto informace jsou mimořádně potřebné pro řešení řady důležitých praktických problémů. Příkladem může být vytvoření zásadně nové základny prvků pro mikroelektroniku, kde další miniaturizace obvodů bude založena na principu samoorganizace makromolekul na vodní hladině. Vyvinutý povrch je také charakteristický pro biologické systémy, vzhledem k důležitosti povrchových jevů pro jejich fungování. Téměř vždy má přítomnost vody významný vliv na povahu procesů probíhajících v oblasti blízkého povrchu. Na druhé straně se pod vlivem povrchu radikálně mění vlastnosti vody samotné a voda v blízkosti hranice musí být považována za zásadně nový fyzikální objekt studia. Je velmi pravděpodobné, že studium molekulárně statistických vlastností vody v blízkosti povrchu, které v podstatě teprve začíná, umožní efektivně řídit mnoho fyzikálních a chemických procesů.
V poslední době se zvýšil zájem o studium vlastností vody na mikroskopické úrovni. Pro pochopení mnoha problémů fyziky povrchových jevů je tedy nutné znát vlastnosti vody na rozhraní. Nedostatek striktních představ o struktuře vody a organizaci vody na molekulární úrovni vede k tomu, že při studiu vlastností vodných roztoků jak v objemové fázi, tak v kapilárních systémech je voda často považována za bezstrukturní médium. Je však známo, že vlastnosti vody v hraničních vrstvách se mohou výrazně lišit od vlastností vody ve vrstvě. Pokud tedy vodu považujeme za kapalinu bez struktury, ztrácíme unikátní informace o vlastnostech hraničních vrstev, které, jak se ukazuje, do značné míry určují povahu procesů probíhajících v tenkých pórech. Například iontová selektivita membrán z acetátu celulózy je vysvětlena speciální molekulární organizací vody v pórech, což se odráží zejména v konceptu „objemu nerozpouštědel“. Další rozvoj teorie, která bere v úvahu specifika mezimolekulárních interakcí, které jsou základem selektivního membránového transportu, přispěje k úplnějšímu pochopení membránového odsolování roztoků. To umožní poskytovat informovaná doporučení pro zlepšení účinnosti procesů odsolování vody. Z toho vyplývá důležitost a nutnost studia vlastností kapalin v mezních vrstvách, zejména v blízkosti povrchu pevného tělesa.
2. října 2012
Voda- nejen nejběžnější, ale také nejúžasnější látka v přírodě. Toto tvrzení je založeno na jeho přirozených fyzikálních, chemických a jedinečných vlastnostech, které zajišťují výjimečné postavení, které zaujímá v biosféře.
Vědci na základě četných vědeckých experimentů prokázali, že voda hraje vedoucí roli ve vývoji geologických procesů a vzniku života na planetě. Obrovské množství vody ve vázaném stavu je přítomno v útrobách Země, zejména v některých minerálech a horninách. Jeho hlavní zásoby jsou soustředěny v plášti zemské kůry – asi 15 miliard km3.
Voda nachází se ve volném stavu v tekutých médiích našeho těla – krvi, lymfě, trávicích šťávách a mezibuněčném prostoru. Ve tkáních je přítomen ve vázané formě, takže pokud je orgán poškozen nebo vypreparován, nevylučuje se. Voda je hlavním prostředím lidského těla, ve kterém probíhají všechny druhy metabolismu a probíhají enzymatické biochemické reakce.
Voda(oxid vodíku, H2O) je sloučenina vodíku a kyslíku, která je za normálních podmínek stabilní. Tato tekutina nemá žádnou barvu, žádnou vůni, žádnou chuť. Namodralou barvu má jen v silných vrstvách, například v oceánech a mořích. Molekulová hmotnost vody (18,016 amu) je rozdělena následovně: vodík - 11,9 %, kyslík - 88,81 %.
Vlastnosti vody určeno vlastnostmi jeho struktury. Molekula vody má 3 jádra tvořící rovnoramenný trojúhelník. Na jeho základně jsou protony vodíku a nahoře je atom kyslíku.
Elektrony v molekule vody jsou uspořádány tak, že tvoří 2 párové póly s opačným nábojem: atomy vodíku vytvářejí 2 kladné póly a atomy kyslíku 2 záporné póly.
Vysoká polarita molekuly vody umožňuje atomům kyslíku přitahovat atomy vodíku sousedních molekul a vytvářet 4 vodíkové vazby, což je jasně viditelné na ledových krystalech. Struktura posledně jmenovaného má šestiúhelníkovou mřížku, ve které je mnoho dutin. Když led taje, sousední molekuly H2O vyplňují dutiny, což vede ke zvýšení hustoty. Další zahřívání zvyšuje pohyb molekul. Dutiny se rozšiřují a hustota klesá.
Voda V přírodě existuje v kapalném, pevném (led) a plynném (pára) skupenství. Při přechodu z pevné látky na kapalinu hustota molekuly vody oproti očekávanému účinku spíše roste než klesá. Maximum hustota vody dosáhne při 4 ℃, když hmotnost jednotky objemu vody překročí stejnou hodnotu při 0 ℃. S dalším ohřevem hustota vody klesá. Pokud teplota klesne, voda pomalu klesá ke dnu a na jejím povrchu se tvoří led. Vzhledem k tomu, že jeho hustota je nižší, stoupá, ale pod jeho spodní hranicí je vždy voda.
Další unikátní vlastností vody je její vysoká tepelná kapacita. Má nejvyšší tepelnou kapacitu ze všech kapalin. To vysvětluje pomalé ochlazování vody na podzim a prodloužené zahřívání na jaře. S touto vlastností vody souvisí další její funkce – regulace teploty na planetě.
Vědci to zjistili tepelná kapacita vody klesá při zahřátí z 0 na 37 ℃ a pak se tento parametr naopak zvyšuje. Proto je nejoptimálnější teplota, při které se voda rychle ohřívá a ochlazuje, 37℃, což je téměř normální teplota lidského těla. Pro tuto skutečnost zatím neexistuje vysvětlení, ale souvislost s termoregulací lidského těla je zřejmá. Předpokládá se, že se jedná o ochrannou funkci vody, která je zaměřena na eliminaci účinků vysoké teploty.
Podle původu, molekulárního složení nebo aplikačních charakteristik se rozlišují základní a speciální druhy vod. První zahrnuje podzemní a odpadní vodu, vodu z tání, sladkou vodu, mořskou vodu, minerální vodu, těžkou vodu, lehkou vodu, destilovanou vodu, dešťovou vodu atd. A speciální druhy vody jsou obklopeny aurou tajemství a jsou určeny přítomnost jakýchkoli jedinečných vlastností. Mluvíme o svaté a strukturované, živé a mrtvé vodě.
opravdu úžasné. Tato sloučenina sama o sobě nemá žádné analogy, protože voda je oxid vodíku.
Voda není nikdy absolutně čistá - nutně obsahuje nečistoty jiných chemikálií. Nejčastěji se jedná o kovy nebo jejich sloučeniny. Proto jsme zvyklí věřit, že voda dobře vede elektřinu. Ve skutečnosti elektrická vodivost vody přímo závisí na její čistotě. V laboratoři lze získat naprosto čistou vodu. Tento proces se nazývá destilace. Destilovaná voda je bez chuti, bez zápachu a vůbec nevede proud.
Fyzikální a chemické vlastnosti vody jsou nejen zajímavé, ale také velmi důležité pro zajištění normálního fungování veškerého života na Zemi. Opakovaně jsme slyšeli větu: voda je kolébkou života. Mezitím to není jen kolébka, ale také přirozený termostat. S úžasně vysokou tepelnou kapacitou (4,1868 kJ/kg) se voda pomalu ochlazuje a pomalu ohřívá. Přechody ze zimy do léta, z noci do dne jsou proto pro všechny živé věci plynulejší. Tím úžasné vlastnosti vody v přírodě nekončí. Voda místo ztráty hustoty při přechodu z pevné látky do kapaliny ji naopak získává. Voda má největší hustotu při teplotách od 0 do 4 stupňů Celsia. Jak víte, při nule voda zamrzne. Co jste ale možná neslyšeli, je, že nejvyšší povrchové napětí má voda. V tomto ukazateli je na druhém místě za rtutí. Takže si představte: pokud byste padali naplocho z výšky 10 metrů, bylo by lepší, kdyby pod vámi byl led, a ne jen roztátá voda.
Chemické vlastnosti vody díky svému složení. Voda se skládá z 88,81 % kyslíku a pouze 11,19 % vodíku. Jak jsme zmínili výše, voda zamrzne při nule stupňů Celsia, ale při stovce se vaří. Destilovaná voda má velmi nízkou koncentraci kladně nabitých hydroniových iontů HO a H3O+ (pouze 0,1 µmol/l), takže ji lze označit za vynikající izolant. Vlastnosti vody v přírodě by však nebyly správně realizovány, kdyby nebyla dobrým rozpouštědlem. Molekula vody je velmi malá. Když do vody vstoupí jiná látka, její kladné ionty jsou přitahovány atomy kyslíku, které tvoří molekulu vody, a záporné ionty jsou přitahovány atomy vodíku. Zdá se, že voda obklopuje chemické prvky v ní rozpuštěné ze všech stran. Voda proto téměř vždy obsahuje různé látky, zejména kovové soli, které zajišťují vedení elektrického proudu.
Fyzikální vlastnosti vody nám „dal“ takové jevy, jako je skleníkový efekt a mikrovlnná trouba. Asi 60 % skleníkového efektu vytváří vodní pára, která dokonale pohlcuje infračervené paprsky. V tomto případě je optický index lomu vody n=1,33. Kromě toho voda také absorbuje mikrovlny díky vysokému dipólovému momentu jejích molekul. Tyto vlastnosti vody v přírodě přiměly vědce k zamyšlení nad vynálezem mikrovlnné trouby.
Pokud nejste silní ve fyzice nebo chemii, ale máte velkou touhu porozumět těmto těžkým vědám, pak máte vždy možnost najmout si lektora. V naší době informačních technologií to lze skutečně provést, aniž byste vstali ze židle, protože lektoři jsou nyní k dispozici na internetu. Stačí přejít na požadovaný web a vybrat si vhodného učitele.
Voda je jedinou přírodní látkou, která v pozemských podmínkách existuje ve třech stavech agregace – pevné, kapalné, plynné. Teploty varu a tání jsou brány jako referenční body na Celsiově teplotní stupnici. To je 0 °C – bod tání ledu a 100 °C – bod varu vody.
Hustota vody je -1 g/cm. Hustota ledu je 0,92 g/cm. Led, plovoucí na vodě, zachraňuje nádrže před zamrznutím v zimě. V roce 1793 francouzský chemik Antoine Lavoisier dokázal, že voda je chemická sloučenina vodíku a kyslíku – oxid vodíku.
Molekula vody má hranatý tvar: atomy vodíku svírají vůči kyslíku úhel 104,5˚. Proto je molekula vody dipól: část molekuly, kde se nachází vodík, je nabitá kladně a část, kde se nachází kyslík, je nabitá záporně. Vlivem polarity molekul vody se v ní elektrolyty disociují na ionty.
Kapalná voda spolu s běžnými molekulami H2O obsahuje asociované molekuly, tedy spojené do složitějších agregátů v důsledku tvorby vodíkových vazeb. Přítomnost vodíkových vazeb mezi molekulami vody vysvětluje anomálie jejích fyzikálních vlastností: maximální hustota při 4˚C, vysoký bod varu, abnormálně vysoká tepelná kapacita. S rostoucí teplotou se vodíkové vazby ruší a při přeměně vody na páru dochází k jejich úplnému roztržení.
Univerzální struktura vody jí poskytuje schopnost přecházet z jednoho stavu agregace do druhého. K tomu dochází tavením, odpařováním, varem, kondenzací a mrazem.
Vlastnosti vody
Fyzikální vlastnosti:
Voda je průhledná kapalina, která nemá žádný zápach ani chuť. Hmotnost 1 ml čisté vody se považuje za jednotku hmotnosti a nazývá se gram. Nízká tepelná vodivost vody a vysoká tepelná kapacita vysvětlují její použití jako chladicí kapaliny. Díky své vysoké tepelné kapacitě se v zimě dlouho ochladí a v létě se pomalu ohřívá, takže je přirozeným regulátorem teploty na zeměkouli. Zvláštní vlastnosti vody, které ji odlišují od jiných těles, se nazývají anomálie vody:
- Při zahřátí vody z 0°C na 4°C se objem vody zmenšuje a dosahuje maximální hustoty 1g/ml.
- Voda se při zamrzání roztahuje a nestahuje, jako u všech ostatních těles klesá /14,15/.
- Bod tuhnutí vody se zvyšujícím se tlakem klesá a nezvyšuje se, jak by se dalo očekávat.
- Voda má díky dipólovému momentu větší rozpouštěcí a disociační schopnost než jiné kapaliny.
- Voda má po rtuti nejvyšší povrchové napětí. Povrchové napětí a hustota určují výšku, do které může kapalina vystoupat v kapilárním systému, když je filtrována přes jednoduché bariéry.
Význam vody v přírodě
Voda je nejdůležitější minerál na Zemi a nelze ji nahradit žádnou jinou látkou. Tvoří většinu každého organismu, rostlinného i živočišného, zejména u člověka tvoří 60-80 % tělesné hmotnosti. Voda je domovem mnoha organismů, určuje klimatické a klimatické změny, pomáhá čistit atmosféru od škodlivých látek, rozpouští, vyluhuje horniny a minerály a přenáší je z jednoho místa na druhé.
Voda nasycuje atmosféru kyslíkem.
Voda je příčinou evoluce na Zemi. Koloběh vody je složitý proces skládající se z několika hlavních článků: vypařování, přenos vodní páry vzdušnými proudy, srážky, povrchový a podzemní odtok, voda vstupuje do oceánu. To je nejen důležitý moment pro vznik života na planetě, ale také nezbytná podmínka pro udržitelné fungování biosféry.
Druhy znečištění vod
Nádrž nebo vodní zdroj je spojen s okolním vnějším prostředím. Je ovlivňována podmínkami pro vznik povrchového nebo podzemního vodního toku, různými přírodními jevy, průmyslem, průmyslovou a komunální výstavbou, dopravou, hospodářskou a domácí činností člověka. Důsledkem těchto vlivů je vnášení nových, neobvyklých látek do vodního prostředí - škodlivin zhoršujících kvalitu vody. Znečišťující látky vstupující do vodního prostředí jsou klasifikovány různě v závislosti na přístupech, kritériích a cílech. Tímto způsobem se obvykle izolují chemické, fyzikální a biologické nečistoty.
V naší zemi existují speciální instituce, které systematicky sledují kvalitu vody. Standardy pro složení pitné a průmyslové vody byly vypracovány Výborem pro standardy.
Tvrdost vody
Tvrdost vody je soubor chemických a fyzikálních vlastností vody spojených s obsahem rozpuštěných solí kovů alkalických zemin, především vápníku a hořčíku. Tvrdost přírodních vod se může měnit v poměrně širokém rozmezí a není konstantní po celý rok. Tvrdost se zvyšuje odpařováním vody a klesá v období dešťů, stejně jako při tání sněhu a ledu.
"Paměť" vody
Po zpracování přírodní vody v magnetickém poli se změní mnoho jejích fyzikálně-chemických vlastností. A k podobným změnám vlastností vody dochází nejen při působení magnetického pole, ale i pod vlivem řady dalších fyzikálních faktorů – zvukových signálů, elektrických polí, teplotních změn, záření, turbulencí atd. Jaký by mohl být mechanismus takových vlivů?
Kapaliny, stejně jako plyny, se obvykle vyznačují chaotickým uspořádáním molekul v nich. Ale to není povaha „nejúžasnější tekutiny“. Rentgenová analýza struktury vody ukázala, že kapalná voda byla strukturou blíže pevným látkám než plynům, protože uspořádání molekul vody jasně vykazovalo určitou pravidelnost charakteristickou pro pevné látky. Vědci zároveň zjistili, že voda získaná například v důsledku tání ledu a voda získaná kondenzací páry budou mít strukturu jiného molekulárního řádu, což znamená, že některé její vlastnosti se budou lišit. Zkušenosti ukazují, že voda z tání má příznivý vliv na živé organismy.
Strukturální rozdíly vody přetrvávají po určitou dobu, což vědcům umožnilo mluvit o záhadném mechanismu „paměti“ této úžasné kapaliny. Není pochyb o tom, že voda si po určitou dobu „pamatuje“ fyzikální dopad na ni, a tato informace „zaznamenaná“ ve vodě ovlivňuje živé organismy včetně člověka. A není vůbec překvapivé, že člověku, jako každému jinému organismu, není vůbec lhostejné, jaké vnější vlivy se vtiskly do „paměti“ vody, kterou pije.
Voda zaznamenává informace, které jí předávají naše myšlenky, pocity a slova.
Jsme zodpovědní za to, co do prostoru předáme.
Kdysi platilo staré přesvědčení: je dobré napájet dobytek hromovou vodou. A letní déšť a bouřky jsou pro úrodu skutečně životodárné. Taková voda se od obyčejné vody liší především velkým množstvím nabitých pozitivních a negativních částic, které mají pozitivní vliv na průběh celé řady biologických procesů.
Voda je tedy schopna ukládat do své „paměti“ různé fyzické efekty a může být i „strážcem“ účinků duchovních. Vzpomeňme na rituály svěcení vody na Zjevení Páně. Voda, nad kterou se modlitba četla, pravděpodobně ne nadarmo, je považována za zvláštní.
