Vatten är en transparent vätska, färglös (i små volymer) och luktfri. Vatten är av avgörande betydelse för skapandet och underhållet av liv på jorden, i den kemiska strukturen hos levande organismer, i bildandet av klimat och väder. I fast tillstånd kallas det is eller snö och i gasform kallas det vattenånga. Cirka 71 % av jordens yta är täckt med vatten (hav, hav, sjöar, floder, is vid polerna).
Vattenegenskaper är en uppsättning fysiska, kemiska, biokemiska, organoleptiska, fysikalisk-kemiska och andra egenskaper hos vatten.
Vatten - väteoxid - är ett av de vanligaste och viktigaste ämnena. Jordens yta som upptas av vatten är 2,5 gånger större än landytan. Det finns inget rent vatten i naturen, det innehåller alltid föroreningar. Rent vatten erhålls genom destillation. Destillerat vatten kallas destillerat vatten. Vattensammansättning (i massa): 11,19 % väte och 88,81 % syre.
Rent vatten är transparent, luktfritt och smaklöst. Den har den största densiteten vid 0°C (1 g/cm3). Isens densitet är mindre än densiteten för flytande vatten, så isen flyter upp till ytan. Vatten fryser vid 0°C och kokar vid 100°C vid ett tryck på 101 325 Pa. Den leder värme dåligt och leder elektricitet mycket dåligt. Vatten är ett bra lösningsmedel. Vattenmolekylen har en vinkelform väteatomer bildar en vinkel på 104,5° med avseende på syre. Därför är en vattenmolekyl en dipol: den del av molekylen där väte finns är positivt laddad och den del där syre finns är negativt laddad. På grund av vattenmolekylernas polaritet dissocierar elektrolyterna i den till joner.
Flytande vatten, tillsammans med vanliga H20-molekyler, innehåller associerade molekyler, d.v.s. anslutna till mer komplexa aggregat (H2O)x på grund av bildandet av vätebindningar. Närvaron av vätebindningar mellan vattenmolekyler förklarar anomalierna i dess fysikaliska egenskaper: maximal densitet vid 4 ° C, hög kokpunkt (i serien H20-H2S - H2Se) och onormalt hög värmekapacitet. När temperaturen ökar bryts vätebindningar och fullständigt brott inträffar när vatten förvandlas till ånga.
Vatten är ett mycket reaktivt ämne. Under normala förhållanden reagerar den med många basiska och sura oxider, såväl som med alkali- och jordalkalimetaller. Vatten bildar många föreningar - kristallina hydrater.
Naturligtvis kan föreningar som binder vatten fungera som torkmedel. Andra torkningsämnen inkluderar P2O5, CaO, BaO, metall Ma (de reagerar också kemiskt med vatten) samt silikagel. Viktiga kemiska egenskaper hos vatten inkluderar dess förmåga att ingå hydrolytiska nedbrytningsreaktioner.
Vattens kemiska egenskaper bestäms av dess sammansättning. Vatten består av 88,81 % syre och endast 11,19 % väte. Som vi nämnde ovan fryser vatten vid noll grader Celsius, men kokar vid hundra. Destillerat vatten har en mycket låg koncentration av positivt laddade hydroniumjoner HO och H3O+ (endast 0,1 µmol/l), så det kan kallas en utmärkt isolator. Men egenskaperna hos vatten i naturen skulle inte realiseras korrekt om det inte var ett bra lösningsmedel. Vattenmolekylen är mycket liten till storleken. När ett annat ämne kommer in i vatten, attraheras dess positiva joner av syreatomerna som utgör vattenmolekylen, och de negativa jonerna attraheras av väteatomerna. Vatten verkar omge de kemiska grundämnena som är lösta i det på alla sidor. Därför innehåller vatten nästan alltid olika ämnen, särskilt metallsalter, som säkerställer ledning av elektrisk ström.
Vattnets fysiska egenskaper "gav" oss sådana fenomen som växthuseffekten och mikrovågsugnen. Cirka 60 % av växthuseffekten skapas av vattenånga, som perfekt absorberar infraröda strålar. I detta fall är det optiska brytningsindexet för vatten n=1,33. Dessutom absorberar vatten också mikrovågor på grund av dess molekylers höga dipolmoment. Dessa egenskaper hos vatten i naturen fick forskare att tänka på uppfinningen av mikrovågsugnen.
Vattnets roll i naturen och människolivet är omåttligt stor. Vi kan säga att allt levande består av vatten och organiska ämnen. Hon är en aktiv deltagare i bildandet av den fysiska och kemiska miljön, klimat och väder. Samtidigt påverkar det också ekonomi, industri, jordbruk, transporter och energi.
Vi kan leva utan mat i flera veckor, men utan vatten - bara 2-3 dagar. För att säkerställa normal existens måste en person införa i kroppen cirka 2 gånger mer vatten i vikt än näringsämnen. Förlust av mer än 10 % av vattnet i människokroppen kan leda till döden. I genomsnitt innehåller kroppen av växter och djur mer än 50% vatten, i kroppen av en manet är det upp till 96%, i alger 95-99%, i sporer och frön från 7 till 15%. Jorden innehåller minst 20 % vatten, medan vatten i människokroppen utgör cirka 65 %. Olika delar av människokroppen innehåller olika mängder vatten: ögats glaskropp består av 99% vatten, blodet innehåller 83%, fettvävnad 29%, skelettet 22% och även tandemaljen 0,2%. Under hela sitt liv förlorar en person vatten från kroppen, och hans bioenergetiska potential minskar. I ett sexveckors mänskligt embryo är vattenhalten upp till 97%, hos en nyfödd - 80%, hos en vuxen - 60-70% och i en äldre persons kropp - endast 50-60%.
Vatten är absolut nödvändigt för alla viktiga mänskliga livsuppehållande system. Vatten och de ämnen det innehåller blir ett näringsmedium och förser levande organismer med mikroelement som är nödvändiga för livet. Det finns i blodet (79%) och underlättar transporten genom cirkulationssystemet i ett upplöst tillstånd av tusentals väsentliga ämnen och element (den geokemiska sammansättningen av vatten är nära sammansättningen av blodet hos djur och människor.).
I lymfan, som utför utbyte av ämnen mellan blod och vävnader i en levande organism, utgör vatten 98%.
Vatten uppvisar egenskaperna hos ett universellt lösningsmedel starkare än andra vätskor. Efter en viss tid kan det lösa upp nästan vilken fast substans som helst.
Denna omfattande roll för vatten beror på dess unika egenskaper.
På senare tid har forskarnas ansträngningar fokuserats på att påskynda studier av processer som sker i gränssnittet. Det visade sig att vatten i gränsskikten har många intressanta egenskaper som inte framträder i bulkfasen. Denna information är oerhört nödvändig för att lösa ett antal viktiga praktiska problem. Ett exempel skulle vara skapandet av en fundamentalt ny elementbas för mikroelektronik, där ytterligare miniatyrisering av kretsar kommer att baseras på principen om självorganisering av makromolekyler på en vattenyta. En utvecklad yta är också karakteristisk för biologiska system, på grund av ytfenomens betydelse för deras funktion. Nästan alltid har närvaron av vatten ett betydande inflytande på karaktären av de processer som sker i den ytnära regionen. I sin tur, under påverkan av ytan, förändras vattnets egenskaper radikalt, och vatten nära gränsen måste betraktas som ett fundamentalt nytt fysiskt studieobjekt. Det är mycket troligt att studiet av de molekylära statistiska egenskaperna hos vatten nära ytan, som i princip bara har börjat, kommer att göra det möjligt att effektivt kontrollera många fysikaliska och kemiska processer.
På senare tid har intresset för att studera vattnets egenskaper på mikroskopisk nivå ökat. För att förstå många frågor i ytfenomens fysik är det därför nödvändigt att känna till vattnets egenskaper vid gränssnittet. Bristen på strikta idéer om vattnets struktur och organiseringen av vatten på molekylär nivå leder till att när man studerar egenskaperna hos vattenlösningar både i bulkfasen och i kapillärsystem betraktas vatten ofta som ett strukturlöst medium. Det är dock känt att vattnets egenskaper i gränsskikten kan skilja sig markant från de i bulken. Därför, med tanke på vatten som en strukturlös vätska, förlorar vi unik information om egenskaperna hos gränsskikten, som, som det visar sig, till stor del bestämmer arten av de processer som sker i tunna porer. Till exempel förklaras jonselektiviteten hos cellulosaacetatmembran av den speciella molekylära organisationen av vatten i porerna, vilket i synnerhet återspeglas i konceptet "icke-lösningsmedelsvolym". Ytterligare utveckling av teorin, som tar hänsyn till de specifika intermolekylära interaktioner som ligger bakom selektiv membrantransport, kommer att bidra till en mer fullständig förståelse av membranavsaltning av lösningar. Detta kommer att göra det möjligt att ge informerade rekommendationer för att förbättra effektiviteten av vattenavsaltningsprocesser. Detta innebär vikten och nödvändigheten av att studera egenskaperna hos vätskor i gränsskikt, i synnerhet nära ytan av en fast kropp.
2 oktober 2012
Vatten- inte bara det vanligaste utan också det mest fantastiska ämnet i naturen. Detta uttalande är baserat på dess inneboende fysikaliska, kemiska och unika egenskaper, som säkerställer den exceptionella position den intar i biosfären.
Forskare, som ett resultat av många vetenskapliga experiment, har bevisat att vatten spelar en ledande roll i utvecklingen av geologiska processer och uppkomsten av liv på planeten. En enorm mängd vatten i bundet tillstånd finns i jordens tarmar, särskilt i vissa mineraler och stenar. Dess huvudsakliga reserver är koncentrerade i jordskorpans mantel - cirka 15 miljarder km3.
Vatten finns i ett fritt tillstånd i vår kropps flytande media - blod, lymfa, matsmältningsjuicer och intercellulärt utrymme. I vävnader är det närvarande i en bunden form, därför utsöndras det inte om organet skadas eller dissekeras. Vatten är människokroppens huvudmedium där alla typer av metabolism äger rum och enzymatiska biokemiska reaktioner äger rum.
Vatten(väteoxid, H2O) är en förening av väte och syre som är stabil under normala förhållanden. Denna vätska har ingen färg, ingen lukt, ingen smak. Den har en blåaktig färg endast i tjocka lager, till exempel i hav och hav. Molekylvikten för vatten (18,016 amu) fördelas enligt följande: väte - 11,9%, syre - 88,81%.
Vattens egenskaper bestäms av funktionerna i dess struktur. Vattenmolekyl har 3 kärnor som utgör en likbent triangel. Vid dess bas finns väteprotoner, och överst finns en syreatom.
Elektronerna i en vattenmolekyl är ordnade på ett sådant sätt att de bildar 2 parade poler med motsatta laddningar: väteatomer skapar 2 positiva poler och syreatomer skapar 2 negativa poler.
Vattenmolekylens höga polaritet tillåter syreatomer att attrahera väteatomer från angränsande molekyler och bilda 4 vätebindningar, vilket är tydligt synligt i iskristaller. Strukturen av den senare har ett sexkantigt gitter, i vilket det finns många tomrum. När isen smälter fyller närliggande H2O-molekyler tomrummen, vilket resulterar i en ökning av densiteten. Ytterligare uppvärmning ökar molekylernas rörelse. Hålrummen expanderar och densiteten minskar.
Vatten I naturen finns den i flytande, fast (is) och gasformig (ånga). Vid övergång från fast till flytande ökar vattenmolekylens densitet, tvärtemot den förväntade effekten, snarare än minskar. Maximal vattentäthet når 4℃, när vikten av en volymenhet vatten överstiger samma värde vid 0℃. Vid ytterligare uppvärmning minskar vattnets densitet. Om temperaturen sjunker sjunker vattnet långsamt till botten och det bildas is på dess yta. Eftersom densiteten är lägre stiger den, men det finns alltid vatten under dess bottenlinje.
En annan unik egenskap hos vatten är dess höga värmekapacitet. Den har den högsta värmekapaciteten av alla vätskor. Detta förklarar den långsamma kylningen av vatten under hösten och långvarig uppvärmning på våren. Denna egenskap hos vatten är förknippad med en annan av dess funktioner - temperaturreglering på planeten.
Det har forskare funnit vattnets värmekapacitet minskar vid uppvärmning från 0 till 37 ℃, och då ökar denna parameter tvärtom. Därför är den mest optimala temperaturen vid vilken vatten snabbt värms upp och kyls ner 37 ℃, vilket nästan är den normala mänskliga kroppstemperaturen. Det finns ingen förklaring till detta faktum ännu, men sambandet med termoregleringen av människokroppen är uppenbart. Det antas att detta är vattens skyddande funktion, som syftar till att eliminera effekterna av hög temperatur.
Beroende på ursprung, molekylär sammansättning eller applikationsegenskaper särskiljs grundläggande och speciella typer av vatten. Det första inkluderar underjords- och avloppsvatten, smältvatten, sötvatten, havsvatten, mineralvatten, tungt vatten, lättvatten, destillerat vatten, regnvatten etc. Och speciella typer av vatten omges av en aura av mystik och bestäms av förekomsten av några unika egenskaper. Vi pratar om heligt och strukturerat, levande och dött vatten.
Verkligen fantastiskt. Denna förening i sig har inga analoger, eftersom vatten är väteoxid.
Vatten är aldrig helt rent - det innehåller nödvändigtvis föroreningar av andra kemikalier. Oftast är dessa metaller eller deras föreningar. Därför är vi vana vid att tro att vatten leder elektricitet bra. I själva verket beror den elektriska ledningsförmågan hos vatten direkt på dess renhet. Absolut rent vatten kan fås i laboratoriet. Denna process kallas destillation. Destillerat vatten har ingen smak, ingen lukt och leder inte ström alls.
De fysiska och kemiska egenskaperna hos vatten är inte bara intressanta, utan också mycket viktiga för att säkerställa att allt liv på jorden fungerar normalt. Vi har upprepade gånger hört frasen: vatten är livets vagga. Samtidigt är det inte bara en vagga, utan också en naturlig termostat. Med en otroligt hög värmekapacitet (4,1868 kJ/kg) kyls vattnet långsamt och värms upp långsamt. Därför är övergångarna från vinter till sommar, från natt till dag, smidigare för allt levande. Vattnets fantastiska egenskaper i naturen slutar inte där. Istället för att förlora densitet under övergången från fast till flytande, får vatten tvärtom den. Vatten har sin största densitet vid temperaturer från 0 till 4 grader Celsius. Som ni vet, vid noll fryser vattnet. Men vad du kanske inte har hört är att vatten har den högsta ytspänningen. I denna indikator är den näst efter kvicksilver. Så tänk dig: om du faller platt från en höjd av 10 meter, skulle det vara bättre om det fanns is under dig, och inte bara smält vatten.
Vattens kemiska egenskaper på grund av dess sammansättning. Vatten består av 88,81 % syre och endast 11,19 % väte. Som vi nämnde ovan fryser vatten vid noll grader Celsius, men kokar vid hundra. Destillerat vatten har en mycket låg koncentration av positivt laddade hydroniumjoner HO och H3O+ (endast 0,1 µmol/l), så det kan kallas en utmärkt isolator. Men egenskaperna hos vatten i naturen skulle inte realiseras korrekt om det inte var ett bra lösningsmedel. Vattenmolekylen är mycket liten till storleken. När ett annat ämne kommer in i vatten, attraheras dess positiva joner av syreatomerna som utgör vattenmolekylen, och de negativa jonerna attraheras av väteatomerna. Vatten verkar omge de kemiska grundämnena som är lösta i det på alla sidor. Därför innehåller vatten nästan alltid olika ämnen, särskilt metallsalter, som säkerställer ledning av elektrisk ström.
Vattens fysiska egenskaper"gav" oss sådana fenomen som växthuseffekten och mikrovågsugnen. Cirka 60 % av växthuseffekten skapas av vattenånga, som perfekt absorberar infraröda strålar. I detta fall är det optiska brytningsindexet för vatten n=1,33. Dessutom absorberar vatten också mikrovågor på grund av dess molekylers höga dipolmoment. Dessa egenskaper hos vatten i naturen fick forskare att tänka på uppfinningen av mikrovågsugnen.
Om du inte är stark i fysik eller kemi, men har en stor vilja att förstå dessa svåra vetenskaper, så har du alltid möjlighet att anlita en handledare. I vår tid av informationsteknologi kan detta faktiskt göras utan att resa sig från stolen, eftersom lärare nu finns tillgängliga på Internet. Du behöver bara gå till önskad webbplats och välja en lämplig lärare.
Vatten är naturens enda substans som under jordiska förhållanden existerar i tre aggregationstillstånd - fast, flytande, gasformig. Kok- och smältpunkter tas som referenspunkter på Celsius-temperaturskalan. Detta är 0 °C - smältpunkten för is och 100 °C - kokpunkten för vatten.
Vattnets densitet är -1 g/cm. Isdensiteten är 0,92 g/cm. Is, som flyter på vattnet, räddar reservoarer från att frysa på vintern. År 1793 bevisade den franske kemisten Antoine Lavoisier att vatten är en kemisk förening av väte och syre - väteoxid.
Vattenmolekylen har en vinkelform: väteatomer bildar en vinkel på 104,5˚ i förhållande till syre. Därför är en vattenmolekyl en dipol: den del av molekylen där väte finns är positivt laddad och den del där syre finns är negativt laddad. På grund av vattenmolekylernas polaritet dissocierar elektrolyterna i den till joner.
Flytande vatten, tillsammans med vanliga H2O-molekyler, innehåller associerade molekyler, d.v.s. kopplade till mer komplexa aggregat på grund av bildandet av vätebindningar. Närvaron av vätebindningar mellan vattenmolekyler förklarar anomalierna i dess fysikaliska egenskaper: maximal densitet vid 4˚C, hög kokpunkt, onormalt hög värmekapacitet. Med ökande temperatur bryts vätebindningar, och deras fullständiga brott uppstår när vatten omvandlas till ånga.
Vattnets universella struktur ger det förmågan att flytta från ett aggregationstillstånd till ett annat. Detta sker genom smältning, avdunstning, kokning, kondensation och frysning.
Vattens egenskaper
Fysikaliska egenskaper:
Vatten är en genomskinlig vätska som varken har lukt eller smak. Massan av 1 ml rent vatten tas som en enhet massa och kallas ett gram. Vattens låga värmeledningsförmåga och höga värmekapacitet förklarar dess användning som kylvätska. På grund av sin höga värmekapacitet tar det lång tid att svalna på vintern och värms långsamt upp på sommaren, vilket är en naturlig temperaturregulator på jordklotet. De speciella egenskaperna hos vatten som skiljer det från andra kroppar kallas vattenanomalier:
- När vattnet värms upp från 0°C till 4°C minskar vattnet i volym och når en maximal densitet på 1g/ml.
- När vatten fryser, expanderar det och drar sig inte ihop, som alla andra kroppar minskar dess densitet /14,15/.
- Vattnets fryspunkt minskar med ökande tryck, och ökar inte, som man kan förvänta sig.
- På grund av dipolmomentet har vatten en större upplösnings- och dissocieringsförmåga än andra vätskor.
- Vatten har den högsta ytspänningen efter kvicksilver. Ytspänning och densitet bestämmer till vilken höjd en vätska kan stiga i ett kapillärsystem när den filtreras genom enkla barriärer.
Betydelsen av vatten i naturen
Vatten är det viktigaste mineralet på jorden och kan inte ersättas av något annat ämne. Den utgör majoriteten av alla organismer, både växter och djur, i synnerhet hos människor står den för 60-80% av kroppsvikten. Vatten är livsmiljö för många organismer, bestämmer klimat- och väderförändringar, hjälper till att rena atmosfären från skadliga ämnen, löser upp, läcker ut stenar och mineraler och transporterar dem från en plats till en annan.
Vatten mättar atmosfären med syre.
Vatten är orsaken till evolutionen på jorden. Vattnets kretslopp är en komplex process som består av flera huvudlänkar: förångning, överföring av vattenånga genom luftströmmar, nederbörd, yt- och underjordisk avrinning, vatten kommer in i havet. Detta är inte bara ett viktigt ögonblick i uppkomsten av liv på planeten, utan också en nödvändig förutsättning för att biosfären ska fungera hållbart.
Typer av vattenföroreningar
En reservoar eller vattenkälla är kopplad till sin omgivande yttre miljö. Det påverkas av förutsättningarna för bildandet av yt- eller grundvattenflöde, olika naturfenomen, industri, industriellt och kommunalt byggande, transporter, ekonomiska och inhemska mänskliga aktiviteter. Konsekvensen av dessa påverkan är införandet av nya, ovanliga ämnen i vattenmiljön - föroreningar som försämrar vattnets kvalitet. Föroreningar som kommer in i vattenmiljön klassificeras olika beroende på tillvägagångssätt, kriterier och mål. Det är så kemiska, fysikaliska och biologiska föroreningar vanligtvis isoleras.
I vårt land finns särskilda institutioner som systematiskt övervakar vattenkvaliteten. Standarder för sammansättningen av dricksvatten och industrivatten har tagits fram av standardkommittén.
Vattnets hårdhet
Vattenhårdhet är en uppsättning kemiska och fysikaliska egenskaper hos vatten förknippade med innehållet av lösta salter av alkaliska jordartsmetaller, främst kalcium och magnesium. Hårdheten i naturliga vatten kan variera över ett ganska brett område och är inte konstant under hela året. Hårdheten ökar på grund av vattenavdunstning och minskar under regnperioden, samt vid smältning av snö och is.
"Minne" av vatten
Efter bearbetning av naturligt vatten i ett magnetfält förändras många av dess fysikalisk-kemiska egenskaper. Och liknande förändringar i vattnets egenskaper inträffar inte bara när det utsätts för ett magnetfält, utan också under påverkan av ett antal andra fysiska faktorer - ljudsignaler, elektriska fält, temperaturförändringar, strålning, turbulens, etc. Vad kan mekanismen för sådana influenser vara?
Vanligtvis kännetecknas vätskor, såväl som gaser, av ett kaotiskt arrangemang av molekyler i dem. Men detta är inte naturen hos "den mest fantastiska vätskan." Röntgenanalys av vattnets struktur visade att flytande vatten var närmare fasta ämnen än gaser, eftersom arrangemanget av vattenmolekyler tydligt visade en viss regelbundenhet som var karakteristisk för fasta ämnen. Samtidigt har forskare funnit att vatten som erhålls, till exempel som ett resultat av smältande is, och vatten som erhålls genom kondensering av ånga, kommer att ha en annan molekylär ordningsstruktur, vilket innebär att vissa av dess egenskaper kommer att vara annorlunda. Erfarenheten visar att smältvatten har en gynnsam effekt på levande organismer.
De strukturella skillnaderna i vatten kvarstår under en viss tid, vilket gjorde det möjligt för forskare att prata om den mystiska mekanismen för "minne" av denna fantastiska vätska. Det råder ingen tvekan om att vatten "minns" den fysiska påverkan som utförts på det under en tid, och denna information "inspelad" i vatten påverkar levande organismer, inklusive människor. Och det är inte alls förvånande att en person, som vilken annan organism som helst, inte alls är likgiltig för vilka yttre influenser som präglades i "minnet" av vattnet som han dricker.
Vatten registrerar informationen som överförs till det av våra tankar, känslor och ord.
Vi ansvarar för vad vi förmedlar till utrymmet.
Förr fanns en gammal tro: det är bra att vattna boskap med åskvatten. Och sommarregn och åskväder är verkligen livgivande för grödor. Sådant vatten skiljer sig från vanligt vatten, först och främst i ett stort antal laddade positiva och negativa partiklar, som har en positiv effekt på förloppet av en mängd olika biologiska processer.
Så vatten kan lagra olika fysiska effekter i sitt "minne" och kan också vara en "väktare" av andliga effekter. Låt oss komma ihåg ritualerna för invigning av vatten för trettondagen. Vattnet över vilket bönen lästes, förmodligen inte förgäves, anses speciellt.
