H2o какво означава h и o. Свойства на водната молекула

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

вода– водородният оксид е бинарно съединение от неорганичен характер.

Формула – H 2 O. Моларна маса – 18 g/mol. Може да съществува в три агрегатни състояния– течни (вода), твърди (лед) и газообразни (водни пари).

Химични свойства на водата

Водата е най-разпространеният разтворител. Във водния разтвор има равновесие, поради което водата се нарича амфолит:

H 2 O ↔ H + + OH — ↔ H 3 O + + OH — .

Под влиянието електрически токводата се разлага на водород и кислород:

H 2 O = H 2 + O 2.

При стайна температура водата се разтваря активни металис образуването на алкали, а също и освобождаването на водород:

2H 2 O + 2Na = 2NaOH + H 2.

Водата може да взаимодейства с флуорни и интерхалогенидни съединения, а във втория случай реакцията протича при ниски температури:

2H 2 O + 2F 2 = 4HF + O 2.

3H 2 O +IF 5 = 5HF + HIO 3.

Солите, образувани от слаба основа и слаба киселина, се подлагат на хидролиза, когато се разтварят във вода:

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S.

Водата може да разтваря някои вещества, метали и неметали, когато се нагрява:

4H2O + 3Fe = Fe3O4 + 4H2;

H 2 O + C ↔ CO + H 2 .

Водата, в присъствието на сярна киселина, влиза в реакции на взаимодействие (хидратация) с ненаситени въглеводороди - алкени с образуването на наситени едновалентни алкохоли:

CH 2 = CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH.

Физични свойства на водата

Водата е бистра течност (n.s.). Диполният момент е 1,84 D (поради силната разлика в електроотрицателностите на кислорода и водорода). Водата има най-висок специфичен топлинен капацитет сред всички вещества в течно и твърдо агрегатно състояние. Специфична топлинатопене на вода – 333,25 kJ/kg (0 C), изпарение – 2250 kJ/kg. Водата може да разтваря полярните вещества. Водата има висока повърхностно напрежениеи отрицателен електрически потенциал на повърхността.

Получаване на вода

Водата се получава чрез реакция на неутрализация, т.е. реакции между киселини и основи:

H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + H2O;

HNO3 + NH4OH = NH4NO3 + H2O;

2CH 3 COOH + Ba(OH) 2 = (CH 3 COO) 2 Ba + H 2 O.

Един от начините за получаване на вода е редукцията на метали с водород от техните оксиди:

CuO + H 2 = Cu + H 2 O.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

, гипс и др.), налични в почвата, е необходимо. компонент на всички живи организми.

Изотопен състав.Има 9 вида стабилни изотопи на водата. Средното им съдържание в прясна вода е както следва (mol%): 1 H 2 16 O - 99,13; 1H218O - 0.2; 1 N 2 17 0-0.04; 1H20160-0.03; останалите пет изотопни вида присъстват във водата в незначителни количества. В допълнение към стабилните изотопни видове, водата съдържа малко количество радиоактивен 3H2 (или T2O). Изотопен състав на природни води от различен произход. варира. Съотношението 1 H/2 H е особено променливо: in прясна водаах - средно 6900, в морска вода-5500, в лед - 5500-9000. Според физическите Свойствата на D 2 O се различават значително от обикновената вода (вижте Тежка вода). Водата, съдържаща 18 O, е по-близка до водата с 16 O.

Phys. свойствата на водата са необичайни. Ледът се топи при атм. налягането е придружено от намаляване на обема с 9%. Температурен коеф. обемното разширение на лед и течна вода е отрицателно при t-pax респ. под -210°C и 3,98°C. Топлинният капацитет C° по време на топене почти се удвоява и в диапазона 0-100°C е почти независим от температурата (има минимум при 35°C). Минимум изотермичен свиваемостта (44,9 * 10 -11 Pa -1), наблюдавана при 46 ° C, е изразена доста ясно. При ниско налягане и температури до 30 °C, вискозитетът на водата намалява с увеличаване на налягането. Висок диелектрик Пропускливостта и диполният момент на водата определят нейната добра разтворимост по отношение на полярни и йонни вещества. Поради високите стойности на C° водата е важен регулатор на климата. условия на земята, стабилизиране на т-ру на нейната повърхност. Освен това близостта ъгъл N-O-Nдо тетраедричен (109° 28") определя разхлабеността на структурите на лед и течна вода и, като следствие, аномалната зависимост на плътността от температурата. Следователно големите водни тела не замръзват до дъното, което прави възможно за да има живот в тях.

Таблица 1 - СВОЙСТВА НА ВОДАТА И ВОДНАТА ПАРА В РАВНОВЕСИЕ

Но плътността на модификациите II-VI е значително по-ниска от това, което би могъл да има ледът, ако молекулите са плътно опаковани. Само в модификации VII и VIII се постига достатъчно висока плътност на опаковане: в тяхната структура две правилни мрежи, изградени от тетраедри (подобни на тези, съществуващи в кубичен нискотемпературен лед Ic, изоструктурен с диамант) са вмъкнати една в друга; в този случай системата от прави водородни връзки се запазва и координацията. броят на кислорода се удвоява и достига 8. Подреждането на кислородните атоми в ледовете VII и VIII е подобно на разположението на атомите в желязото и много други метали. В обикновен (Ih) и кубичен (Ic) лед, както и в ледове HI, V-VII, ориентацията на молекулите не е дефинирана: и двата протона, които са най-близо до атома О, образуват ковалентни връзки с него, което може насочен към всеки два от четирите съседни кислородни атома във върховете на тетраедъра. Диелектрик пропускливостта на тези модификации е висока (по-висока от тази на течната вода). Модификации II, VIII и IX са ориентационно подредени; техния диелектрик пропускливостта е ниска (приблизително 3). Лед VIII е протонно подредена версия на лед VII, а лед IX е вариант на лед III. Плътностите на ориентационно подредените модификации (VIII, IX) са близки до плътностите на съответните неподредени (VII, III).

Водата като разтворител. Водата разтваря много добре. полярни и дисоцииращи на йони. Обикновено pH се увеличава с повишаване на температурата, но понякога температурната зависимост е по-сложна. И така, r-реалността е множествена. сулфати, карбонати и фосфати, когато температурата се повиши, тя намалява или първо се повишава, а след това преминава през максимум. Стойността на рН на нискополярните вещества (включително газовете, които изграждат атмосферата) във водата е ниска и когато температурата се повиши, обикновено първо намалява и след това преминава през минимум. С увеличаване на налягането pH на газовете се увеличава, преминавайки през максимум при високи налягания. Много вещества, когато се разтворят във вода, реагират с нея. Например, разтворите на NH3 могат да съдържат NH4 йони (вижте също Хидролиза). Между йони, атоми и молекули, разтворени във вода, които не взаимодействат с нея химически. области, и

Водата е едно от най-разпространените вещества в природата (хидросферата заема 71% от повърхността на Земята). Водата играе жизненоважна роля в геологията и историята на планетата. Без вода не могат да съществуват живи организми. Факт е, че човешкото тяло е почти 63% - 68% вода. Почти всички био химична реакциявъв всяка жива клетка това са реакции във водни разтвори... Повечето технологични процеси в предприятията протичат в разтвори (предимно водни) химическа индустрия, в производството на лекарства и хранителни продукти. А в металургията водата е изключително важна и то не само за охлаждане. Неслучайно хидрометалургията - извличането на метали от руди и концентрати с помощта на разтвори на различни реагенти - се превърна във важен отрасъл.

Вода, ти нямаш нито цвят, нито вкус, нито мирис,
не можеш да бъдеш описан, радваш се,
без да знам какво си. Невъзможно е да се каже
какво е необходимо за живота: вие сте самият живот.
Изпълваш ни с радост,
което не може да се обясни с нашите чувства.
С теб нашата сила се връща,
с когото вече се сбогувахме.
По твоя милост те започват отново в нас
сухите извори на нашите сърца клокочат.
(А. дьо Сент-Екзюпери. Планетата на хората)

Написах есе на тема „Водата е най невероятно веществов света." Избрах тази тема, защото е най- актуална тема, тъй като водата е най-важното вещество на Земята, без което не може да съществува нито един жив организъм и не могат да протичат никакви биологични, химични реакции или технологични процеси.

Водата е най-удивителното вещество на Земята

Водата е познато и необичайно вещество. Известният съветски учен академик И. В. Петрянов нарече научно-популярната си книга за водата „най-необикновеното вещество в света“. А „Занимателната физиология“, написана от доктора на биологичните науки Б. Ф. Сергеев, започва с глава за водата – „Веществото, което създаде нашата планета“.
Учените са абсолютно прави: няма вещество на Земята, което да е по-важно за нас от обикновената вода и в същото време няма друго вещество, чиито свойства биха имали толкова много противоречия и аномалии, колкото неговите свойства.

Почти 3/4 от повърхността на нашата планета е заета от океани и морета. Твърдата вода - сняг и лед - покрива 20% от земята. Климатът на планетата зависи от водата. Геофизиците твърдят, че Земята отдавна щеше да е изстинала и да се е превърнала в безжизнен камък, ако не беше водата. Има много висок топлинен капацитет. При нагряване поглъща топлина; изстивайки, той го раздава. Водата на Земята абсорбира и връща много топлина и по този начин „изравнява“ климата. А това, което предпазва Земята от космическия студ, са тези водни молекули, които са разпръснати в атмосферата – в облаци и под формата на пари... Без вода не може – това е най-важното вещество на Земята.
Структура на водна молекула

Поведението на водата е "нелогично". Оказва се, че преходът на водата от твърдо към течно и газообразно състояние се извършва при температури, много по-високи от би трябвало. Намерено е обяснение за тези аномалии. Водната молекула H 2 O е изградена под формата на триъгълник: ъгълът между двете кислородно-водородни връзки е 104 градуса. Но тъй като и двата водородни атома са разположени от една и съща страна на кислорода, електрически зарядиса разпръснати в него. Молекулата на водата е полярна, което е причината за особеното взаимодействие между различните й молекули. Водородните атоми в молекулата на H 2 O, имащи частичен положителен заряд, взаимодействат с електроните на кислородните атоми на съседните молекули. Такива химическа връзканаречен водород. Той комбинира H 2 O молекули в уникални полимери с пространствена структура; равнината, в която са разположени водородните връзки, е перпендикулярна на равнината на атомите на една и съща молекула H 2 O. Взаимодействието между водните молекули се обяснява предимно неправилно високи температуринеговото топене и кипене. Трябва да се достави допълнителна енергия, за да се разхлабят и след това да се разрушат водородните връзки. И тази енергия е много значима. Ето защо, между другото, топлинният капацитет на водата е толкова висок.

Какви връзки има H 2 O?

Водната молекула съдържа две полярни ковалентни връзки H-O.

Те се образуват поради припокриването на два едноелектронни p облака на кислородния атом и едноелектронни S облаци на два водородни атома.

Във водната молекула кислородният атом има четири електронни двойки. Два от тях участват в образуването на ковалентни връзки, т.е. са задължителни. Другите две електронни двойки са несвързващи.

В една молекула има четири полюсни заряда: два са положителни и два са отрицателни. Положителните заряди са концентрирани върху водородните атоми, тъй като кислородът е по-електроотрицателен от водорода. Двата отрицателни полюса идват от две несвързани електронни двойки кислород.

Подобно разбиране на структурата на молекулата позволява да се обяснят много свойства на водата, по-специално структурата на леда. IN кристална решеткаот лед, всяка молекула е заобиколена от четири други. В планарно изображение това може да бъде представено по следния начин:

Диаграмата показва, че връзката между молекулите се осъществява чрез водороден атом:
Положително зареденият водороден атом на една водна молекула е привлечен от отрицателно заредения кислороден атом на друга водна молекула. Тази връзка се нарича водородна връзка (означава се с точки). Силата на водородната връзка е приблизително 15-20 пъти по-слаба от ковалентната връзка. Поради това водородната връзка лесно се разрушава, което се наблюдава например при изпаряване на вода.

Структурата на течната вода наподобява тази на леда. В течната вода молекулите също са свързани една с друга чрез водородни връзки, но структурата на водата е по-малко „твърда“ от тази на леда. Поради термичното движение на молекулите във водата някои водородни връзки се разкъсват и се образуват други.

Физични свойства на H 2 O

Вода, H 2 O, без мирис, вкус, безцветна течност (синкава в дебели слоеве); плътност 1 g/cm 3 (при 3,98 градуса), t pl = 0 градуса, t кипене = 100 градуса.
Има различни видове вода: течна, твърда и газообразна.
Водата е единственото вещество в природата, което при земни условия съществува и в трите агрегатни състояния:

течност - вода
твърдо - лед
газообразно - пара

Съветският учен В. И. Вернадски пише: "Водата стои отделно в историята на нашата планета. Няма естествено тяло, което да може да се сравни с него по влияние върху хода на основните, най-амбициозни геоложки процеси. Няма земна субстанция - скала минерал, живо тяло, което не би го съдържало. Цялата земна материя е проникната и обгърната от него."

Химични свойства H2O

Сред химичните свойства на водата особено важни са способността на нейните молекули да се дисоциират (разпадат) на йони и способността на водата да разтваря вещества с различно химично естество. Ролята на водата като основен и универсален разтворител се определя преди всичко от полярността на нейните молекули (разместване на центровете на положителните и отрицателните заряди) и, като следствие, нейната изключително висока диелектрична константа. Противоположните електрически заряди, и по-специално йоните, се привличат един към друг във вода 80 пъти по-слабо, отколкото биха били привлечени във въздуха. Силите на взаимно привличане между молекулите или атомите на тялото, потопени във вода, също са по-слаби, отколкото във въздуха. Топлинно движениев този случай е по-лесно да се разделят молекулите. Ето защо се получава разтваряне, включително на много трудно разтворими вещества: една капка износва камък...

Дисоциация (разпадане) на водни молекули в йони:
H 2 O → H + +OH, или 2H 2 O → H 3 O (хидрокси йон) +OH
при нормални условия е изключително незначително; Средно се разпада една молекула от 500 000 000. Трябва да се има предвид, че първото от дадените уравнения е чисто условно: то не може да съществува в водна средапротон Н, лишен от електронна обвивка.Той веднага се комбинира с водна молекула, образувайки хидрокси йон Н 3 О. Дори се смята, че асоциираните водни молекули всъщност се разпадат на много по-тежки йони, като например
8H 2 O → HgO 4 +H 7 O 4, а реакцията H 2 O → H + +OH - е само силно опростена диаграма на реалния процес.

Реактивността на водата е относително ниска. Вярно е, че някои активни метали са способни да изместят водорода от него:
2Na+2H 2 O → 2NaOH+H 2,

а в атмосфера на свободен флуор водата може да гори:
2F 2 +2H 2 O → 4HF+O 2.

Кристалите са изградени от подобни молекулни асоциати на молекулни съединения. обикновен лед. „Опаковката“ на атомите в такъв кристал не е йонна и ледът не провежда топлина добре. Плътността на течната вода при температури близки до нулата е по-голяма от тази на леда. При 0°C 1 g лед заема обем от 1,0905 cm3, а 1 g течна вода заема обем от 1,0001 cm3. И ледът плава, поради което водните тела не замръзват, а само се покриват с лед. Това разкрива друга аномалия на водата: след като се стопи, тя първо се свива и едва след това, при завой от 4 градуса, по време на по-нататъшния процес започва да се разширява. При високо налягане обикновеният лед може да се превърне в така наречените лед - 1, лед - 2, лед - 3 и т.н. - по-тежки и по-плътни кристални форми на това вещество. Най-твърдият, плътен и огнеупорен лед досега е 7, получен при налягане 3 kiloPa. Топи се на 190 градуса.

Кръговрат на водата в природата

Човешкото тяло е пронизано от милиони кръвоносни съдове. Големите артерии и вени свързват основните органи на тялото един с друг, по-малките ги преплитат от всички страни, а най-фините капиляри достигат до почти всяка отделна клетка. Независимо дали копаете дупка, седите в час или спите блажено, кръвта непрекъснато тече през тях, свързвайки мозъка и стомаха, бъбреците и черния дроб, очите и мускулите в една система на човешкото тяло. За какво е необходима кръвта?

Кръвта пренася кислород от белите дробове до всяка клетка в тялото ви. хранителни веществаот стомаха. Кръвта събира отпадъчни продукти от всички, дори и най-затънтените ъгли на тялото, освобождавайки го от въглероден диоксид и други ненужни, включително опасни вещества. Кръвта пренася в тялото специални вещества - хормони, които регулират и координират работата на различни органи. С други думи, кръвта свързва различни части на тялото в една система, в един съгласуван и ефективен организъм.

Нашата планета също има кръвоносна система. Кръвта на Земята е вода, а кръвоносните съдове са реки, потоци, потоци и езера. И това не е просто сравнение, художествена метафора. Водата на Земята играе същата роля като кръвта в човешкото тяло и както наскоро отбелязаха учените, структурата на речната мрежа е много подобна на структурата на човешката кръвоносна система. „Колесничарят на природата“ - така великият Леонардо да Винчи нарече водата, тя е тази, която преминава от почвата към растенията, от растенията към атмосферата, тече по реките от континентите към океаните и се връща обратно с въздушни течения, свързвайки различни компоненти на природата един с друг, превръщайки ги в единна географска система. Водата не се движи просто от едно естествен компонентна друг. Подобно на кръвта, той носи със себе си огромно количество химикали, изнасяйки ги от почвата към растенията, от земята към езерата и океаните, от атмосферата към земята. Всички растения могат да консумират хранителни вещества, съдържащи се в почвата, само с вода, където са в разтворено състояние. Ако не беше притокът на вода от почвата в растенията, всички билки, дори тези, които растат в най-богатите почви, биха умрели „от глад“, както търговец, умрял от глад върху сандък със злато. Водата доставя хранителни вещества на обитателите на реки, езера и морета. Потоци, течащи весело от ниви и ливади по време на пролетното топене на снега или след летни дъждове, събирайки по пътя си това, което се съхранява в почвата химически веществаи ги предава на жителите на резервоари и морета, като по този начин свързва сушата и водните площи на нашата планета. Най-богатата „маса“ се формира на онези места, където реки, носещи хранителни вещества, се вливат в езера и морета. Следователно такива райони на брега - устия - се отличават с бунт от подводен живот. И кой премахва отпадъците, генерирани в резултат на жизнената дейност на различни географски системи? Отново водата и като ускорител работи много по-добре от човешката кръвоносна система, която само частично изпълнява тази функция. Пречистващата роля на водата е особено важна сега, когато хората тровят околната среда с отпадъци от градове, промишлени и селскостопански предприятия. Тялото на възрастен човек съдържа приблизително 5-6 кг. кръв, по-голямата част от която непрекъснато циркулира между в различни частитялото му. От колко вода се нуждае животът на нашия свят?

Цялата вода на земята, която не е част от скалите, се обединява от понятието "хидросфера". Теглото му е толкова голямо, че обикновено се измерва не в килограми или тонове, а в кубични километри. Един кубичен километър е куб с всеки ръб с размери 1 км, постоянно зает от вода. Теглото на 1 км 3 вода е равно на 1 милиард тона.Цялата земя съдържа 1,5 милиарда км 3 вода, което по тегло е приблизително 15000000000000000000 тона! За всеки човек има 1,4 km 3 вода, или 250 милиона тона.Пия, не искам!
Но за съжаление всичко не е толкова просто. Факт е, че 94% от този обем се състои от водите на световния океан, които не са подходящи за повечето икономически цели. Само 6% е сухоземната вода, от която само 1/3 е прясна, т.е. само 2% от общия обем на хидросферата. По-голямата част от тази прясна вода е концентрирана в ледниците. Значително по-малко от тях се съдържат под земната повърхност (в плитки подземни водни хоризонти, в подземни езера, в почви, както и в атмосферни изпарения. Делът на реките, от които хората основно черпят вода, е много малък - 1,2 хил. км. 3. Общият обем на водата, съдържаща се едновременно в живите организми, е абсолютно незначителен.Така че на нашата планета няма толкова вода, която да може да се консумира от хората и другите живи организми.Но защо не свършва?В крайна сметка хората и животните Те постоянно пият вода, растенията я изпаряват в атмосферата, а реките я носят в океана.

Защо Земята не остава без вода?

Човешката кръвоносна система е затворена верига, през които непрекъснато тече кръв, пренасяйки кислород и въглероден двуокис, хранителни вещества и отпадъчни продукти. Този поток никога не свършва, защото е кръг или пръстен, а както знаем, „пръстенът няма край“. Водната мрежа на нашата планета е проектирана по същия принцип. Водата на Земята е в постоянен цикъл и загубата й в една връзка незабавно се попълва от приема от друга. Движеща силаводният цикъл е слънчева енергияи гравитацията. Благодарение на водния цикъл всички части на хидросферата са тясно обединени и свързват други компоненти на природата. В самата общ изгледВодният цикъл на нашата планета изглежда така. Под въздействието на слънчевата светлина водата се изпарява от повърхността на океана и сушата и навлиза в атмосферата, а изпарението от повърхността на сушата се извършва както от реките и резервоарите, така и от почвата и растенията. Част от водата веднага се връща с дъжд обратно в океана, а част се носи от ветровете на сушата, където пада под формата на дъжд и сняг. Попадайки в почвата, водата се абсорбира частично в нея, попълвайки запасите от почвена влага и подземни води; почвената влага частично тече по повърхността в реки и резервоари; почвената влага частично преминава в растенията, които я изпаряват в атмосферата и частично тече в реките, само че с по-ниска скорост. Реките, захранвани от повърхностни потоци и подпочвени води, пренасят вода в океаните, попълвайки нейните загуби. Водата се изпарява от повърхността му, връща се обратно в атмосферата и цикълът се затваря. Еднакво движение на водата между всички компоненти на природата и всички области земната повърхностсе случва постоянно и непрекъснато в продължение на много милиони години.

Трябва да се каже, че водният цикъл не е напълно затворен. Част от него, попадайки в горните слоеве на атмосферата, се разлага под въздействието на слънчевата светлина и отива в космоса. Но тези незначителни загуби непрекъснато се допълват от доставката на вода от дълбоките слоеве на земята по време на вулканични изригвания. Поради това обемът на хидросферата постепенно се увеличава. Според някои изчисления преди 4 милиарда години неговият обем е бил 20 милиона км 3, т.е. е бил седем хиляди пъти по-малък от съвременния. В бъдеще количеството вода на Земята очевидно също ще се увеличи, като се има предвид, че обемът на водата в мантията на Земята се оценява на 20 милиарда км 3 - това е 15 пъти повече от сегашния обем на хидросферата. Чрез сравняване на обема на водата в отделните части на хидросферата с притока на вода в тях и съседните части на цикъла е възможно да се определи активността на водния обмен, т.е. времето, през което обемът на водата в Световния океан, атмосферата или почвата може да бъде напълно обновен. Най-бавно (веднъж на 8 хиляди години) се обновяват водите в полярните ледници. А най-бързо се обновява речната вода, която във всички реки на Земята се променя напълно за 11 дни.

Водният глад на планетата

„Земята е планета с удивителна синева“! — Американски астронавти, завърнали се от далечния Космос след кацане на Луната, съобщиха с ентусиазъм. И би ли могла нашата планета да изглежда различно, ако повече от 2/3 от нейната повърхност е заета от морета и океани, ледници и езера, реки, езера и резервоари. Но тогава какво означава феноменът, чието име е в заглавията? Какъв вид „глад“ може да има, ако на Земята има такова изобилие от водни тела? Да, на Земята има повече от достатъчно вода. Но не трябва да забравяме, че животът на планетата Земя, според учените, първо се е появил във водата и едва след това е излязъл на сушата. Организмите са запазили своята зависимост от водата по време на еволюцията в продължение на много милиони години. Водата е основната" строителни материали", от които се състои тялото им. Това може лесно да се провери, като се анализират числата в следващите таблици:

Последното число на тази таблица показва, че човек тежи 70 кг. съдържа 50 кг. вода! Но има още повече от него в човешкия ембрион: в тридневен ембрион - 97%, в тримесечен ембрион - 91%, в осеммесечен ембрион - 81%.

Проблемът с „глада за вода“ е необходимостта от задържане на определено количество вода в тялото, тъй като има постоянна загуба на влага по време на различни физиологични процеси. За нормално съществуване в умерен климат човек трябва да получава около 3,5 литра вода на ден от пиене и храна, в пустинята тази норма се увеличава до най-малко 7,5 литра. Човек може да съществува без храна около четиридесет дни, а без вода много по-малко - 8 дни. Според специални медицински експерименти, при загуба на влага в размер на 6-8% от телесното тегло, човек изпада в полуприпадък, при загуба на 10% започват халюцинации, при 12% човек не може да по-дълго се възстановяват без специални медицински грижи и със загуба от 20%, неизбежна смърт. Много животни се адаптират добре към липсата на влага. Най-известният и ярък пример за това е „корабът на пустинята“, камилата. Може да живее много дълго време в гореща пустиня, без да консумира питейна вода и да губи до 30% от първоначалното си тегло, без да компрометира работата си. И така, в един от специалните тестове камила работи 8 дни под жаркото лятно слънце, губейки 100 кг. от 450 кг. началното му тегло. И когато го доведоха до водата, той изпи 103 литра и върна теглото си. Установено е, че камилата може да получи до 40 литра влага чрез преобразуване на мазнините, натрупани в гърбицата. Пустинните животни като тушканчетата и кенгуровите плъхове изобщо не консумират питейна вода - те се нуждаят само от влагата, която получават от храната и водата, образувана в телата им при окисляването на собствената им мазнина, точно като камилите. | Повече ▼ повече водаконсумирани от растенията за техния растеж и развитие. Една глава зеле "изпива" повече от един литър вода на ден, средно едно дърво изпива повече от 200 литра вода. Разбира се, това е доста приблизителна цифра - различните видове дървета са различни природни условияТе консумират много, много различни количества влага. Ето как харчи саксаулът, растящ в пустинята минимално количествовлага, а евкалиптът, който на някои места наричат ​​„помпено дърво“, пропуска огромни количества вода през себе си и поради тази причина насажденията му се използват за отводняване на блата. Ето как блатистите маларийни земи на Колхидската низина са превърнати в просперираща територия.

Вече около 10% от населението на нашата планета няма нужда от чиста вода. И ако вземете предвид, че 800 милиона домакинства в селските райони, където живее около 25% от цялото човечество, нямат течаща вода, тогава проблемът с „водния глад“ става наистина глобален. Това е особено остро в развиващите се страни, където приблизително 90% от населението използва лоша вода. Липсата на чиста вода се превръща в един от най-важните факториограничава прогресивното развитие на човечеството.

Закупени въпроси за опазване на водата

Водата се използва във всички сфери на стопанската дейност на човека. Почти невъзможно е да се назове някой производствен процес, които не биха използвали вода. Поради бързото развитие на промишлеността и нарастването на градското население потреблението на вода нараства. Въпросите за опазване на водните ресурси и източници от изчерпване, както и от замърсяване с отпадъчни води са от първостепенно значение. Всеки знае какви щети причиняват отпадъчни водиобитатели на резервоари. Още по-ужасно за хората и всички живи същества на Земята е появата на токсични химикали в речните води, отмити от полетата. Така че наличието на 2,1 части пестицид (ендрин) във вода на милиард части вода е достатъчно, за да убие всички риби в нея. Непречистените отпадъчни води, изхвърляни в реките, представляват огромна заплаха за човечеството. селища. Този проблем се решава чрез внедряване на технологични процеси, при които отпадъчните води не се заустват във водоеми, а след пречистване се връщат обратно в технологичния процес.

В момента се обръща голямо внимание на защитата заобикаляща средаи по-специално естествени резервоари. Отчитайки значимостта на този проблем, страната ни няма приет закон за защита и рационално използване природни ресурси. Конституцията гласи: „Гражданите на Русия са длъжни да се грижат за природата и да защитават нейните богатства“.

Видове вода

Бромна вода -наситен разтвор на Br 2 във вода (3,5% тегл. Br 2). Бромната вода е окислител, бромиращ агент в аналитичната химия.

Амонячна вода -се образува, когато суровият коксов газ влезе в контакт с вода, която се концентрира поради охлаждане на газа или се инжектира специално в него за измиване на NH3. И в двата случая се получава така наречената слаба, или промивна, амонячна вода. Чрез дестилация на тази амонячна вода с водна пара и последваща обратен хладник и кондензация се получава концентрирана амонячна вода (18 - 20% тегловни NH3), която се използва при производството на сода, като течен тор и др.

Отражения (не учебен материал!!!) по темата

свойства на водната молекула

Най-често срещаното вещество на нашата планета. Без нея нямаше да има живот. Всички живи структури, с изключение на вирусите, са съставени предимно от вода. По нейния пример структурата на молекулите и химичните формули се обясняват на децата в училище. Свойствата, характерни само за водата, се използват в живата природа, както и в стопанския живот на човека.

Това вещество ни е познато от детството и никога не е предизвиквало въпроси. Е, вода, какво от това? И в такава на пръв поглед проста субстанция има скрити много мистерии.

Водата е основният естествен разтворител. Всички реакции в живите организми по един или друг начин протичат във водна среда, веществата реагират в разтворено състояние.

Водата има отличен топлинен капацитет, но доста ниска топлопроводимост. Това позволява водата да се използва като пренос на топлина. Охлаждащият механизъм на много организми се основава на този принцип. И в ядрената енергетика водата, благодарение на това свойство, се използва като охлаждаща течност.

Във водата не само протичат реакции, тя самата влиза в реакции. Хидратация, фотолиза и др.

Това са само част от свойствата; никое вещество не може да се похвали с такъв набор от свойства. Наистина това вещество е уникално.

Е, сега по-близо до темата.

Винаги, навсякъде, дори в училищните часове по химия, тя се нарича просто „вода“.

И ето какво химично наименование и свойства на водната молекула?

В интернет и учебна литератураможете да намерите следните имена: водороден оксид, водороден хидроксид, хидроксилна киселина. Това са най-често срещаните.

И така, какъв клас? неорганични веществасе отнася за вода?

Нека разгледаме този въпрос.

По-долу е диаграмата:

Тази версия е по-правдоподобна: хидроксилната група ясно намеква за нещо подобно. Но кой хидроксид? Нека отново да разгледаме свойствата на хидроксидите:

Свойства на основните хидроксиди (бази):

За разтворими основи (алкали):

Разтворимите основи (алкали) се характеризират с йонообменни реакции.

Взаимодействие на разтворими основи (алкали) с киселинни основи.

Взаимодействие с амфотерни хидроксиди.

Неразтворимите основи се разлагат при нагряване.

Молекулата на водата не проявява никакви свойства, освен че при силно нагряване тя ще се разложи, но това е случаят с всички вещества - има определен температурен праг, над който връзките вече не могат да съществуват и се разрушават.

Има и аргумент "против" амфотерни и основни хидроксиди - основни и амфотерни хидроксиди се образуват само от метали.

Сега стигаме до най-интересната част. Оказва се, че водата е

киселинен хидроксид, това е кислородна киселина.

Нека разгледаме имотите.

Киселинните хидроксиди се характеризират с:

Реакции с метали.

Реакции с основни и амфотерни оксиди.

Реакции с основи и амфотерни хидроксиди.

Реакции със соли.

За силните киселини има и йонообменни реакции.

Изместване на по-слаби и летливи киселини от соли.

Почти всички тези свойства са характерни за водната молекула.

Нека го разгледаме подробно.

• Реакции с метали. Не всички метали са способни да реагират с вода. Водата като киселина е много слаба, но въпреки това проявява това свойство:

HOH + Na → NaOH + H 2 - водородът се измества от водата - водата се държи като повечето киселини.

• Реакции с основни и амфотерни оксиди. Той не реагира с амфотерни оксиди, тъй като киселинните свойства са слаби, но реагира с основни оксиди (не с всички, но това се обяснява със слабите киселинни свойства):

HOH + Na 2 O → 2NaOH

• Реакции с основи и амфотерни хидроксиди. Тук водата не може да се похвали с подобни реакции - поради слабостта си на киселина.
• Реакции със соли. Някои соли претърпяват хидролиза - точно същите реакции с водата.

Тази реакция също така илюстрира последното свойство - изместване на киселина; водата се оказва, че измества сероводорода.

От определението: „ киселина е съединение, състоящ се от водород и киселинен остатък, когато се дисоциира на Н + катиона и катиона на киселинния остатък«.

Всичко пасва. И се оказва, че киселинният остатък е хидроксилната група ОН.

И както казах по-рано, водата образува соли, оказва се, че водно-киселинните соли са основни и амфотерни хидроксиди: метал, комбиниран с киселинен остатък (ОН).

И схемите за реакция:

киселина + метал → сол + водород (като цяло)

HOH + Na → NaOH + H2

киселина + основен оксид→ солена вода

HOH + Na 2 O → 2NaOH (образува се сол, но не се образува вода и защо изведнъж ще се образува в резултат на реакция с вода?)

сол + киселина → друга киселина + друга сол

Al 2 S 3 + HOH → Al(OH) 3 ↓ + H 2 S

И така, стигнахме до извода, че амфотерните и основните хидроксиди са соли на вода - киселини.

Тогава как да ги наречем?

Терминът "хидроксид" се отнася и за киселини, съдържащи кислород. Според правилата се оказва:

име на йон + at = Hydrox + at.

Водните соли са хидроксати.

Водата е толкова слаба киселина, че проявява някои амфотерни свойства, като реакции с киселинни оксиди.

И водата има неутрална среда, а не кисела, както във всички киселини - това е изключение от правилото.

Но в крайна сметка, както каза прекрасният руски химик-органик, „Няма неосъществими реакции и ако реакцията не се случи, тогава катализаторът все още не е намерен“.

Обобщете.

Нека формулираме основните разпоредби теория "Вода - киселина":

Свойствата на водната молекула са на слаба (много слаба) киселина.

Водата е толкова слаба, че проявява амфотерни свойства и има неутрална реакция към околната среда.

Водата, като киселина, образува соли - хидроксати.

Хидроксатите включват амфотерни и основни хидроксиди.

Формула на водата: HOH.

Правилните имена на вода: водороден хидроксид, хидроксилна киселина.

О.В.Мосин

Тежка вода (деутериев оксид) – има същото химична формула, като обикновената вода, но вместо водородни атоми съдържа два тежки изотопа на водорода - атоми на деутерий. Формулата за тежка водородна вода обикновено се записва като: D2O или 2H2O. Външно тежката вода изглежда като обикновена вода - безцветна течност без вкус и мирис.

По своите свойства тежката вода се различава значително от обикновената вода. Реакциите с тежка вода протичат по-бавно, отколкото с обикновена вода; константите на дисоциация на молекулата на тежка вода са по-малки от тези на обикновената вода.

Водните молекули с тежък водород са открити за първи път в естествена вода от Харолд Юри през 1932 г. И още през 1933 г. Гилбърт Луис получава чиста тежка водородна вода чрез електролиза на обикновена вода.

В природните води съотношението между тежка и обикновена вода е 1:5500 (ако приемем, че целият деутерий е под формата на тежка вода D2O, въпреки че в действителност е частично в полутежката вода HDO).

Тежката вода е само леко токсична, химичните реакции в нейната среда протичат малко по-бавно в сравнение с обикновената вода, а водородните връзки, включващи деутерий, са малко по-силни от обикновено. Експерименти с бозайници показват, че заместването на 25% от водорода в тъканите с деутерий води до стерилност; по-високите концентрации водят до бърза смърт на животното. Някои микроорганизми обаче могат да живеят в 70% тежка вода (протозои) и дори в чиста тежка вода (бактерии). Човек може да изпие чаша тежка вода без видима вреда за здравето; целият деутерий ще бъде отстранен от тялото за няколко дни. В това отношение тежката вода е по-малко токсична от например готварската сол.

Тежката вода се натрупва в електролитния остатък по време на многократна електролиза на водата. На открито тежката вода бързо абсорбира парите от обикновената вода, така че можем да кажем, че е хигроскопична. Производството на тежка вода е много енергоемко, така че цената му е доста висока (приблизително 200-250 долара на кг).

Физични свойства на обикновена и тежка вода

Физични свойства

Молекулна маса

Плътност при 20°C (g/cm3)

температура на кристализация (°C)

точка на кипене (°C)

Свойства на тежката вода

Най-важното свойство на тежката вода е, че тя практически не абсорбира неутрони, поради което се използва в ядрени реакториза неутронно спиране и като охлаждаща течност. Използва се и като изотопен индикатор в химията и биологията. Във физиката елементарни частицитежка вода се използва за откриване на неутрино; Така най-големият детектор на слънчеви неутрино в Канада съдържа 1 килотона тежка вода.

Руски учени от PNPI разработиха оригинални технологии за производство и пречистване на тежка вода в пилотни инсталации. През 1995 г. е пусната в експлоатация първата в Русия и една от първите в света пилотна инсталация, базирана на метода на изотопния обмен в системата вода-водород и електролизата на водата (EVIO).

Високата ефективност на инсталацията EVIO дава възможност за получаване на тежка вода със съдържание на деутерий > 99,995% при. Доказаната технология осигурява високо качествотежка вода, включително дълбоко пречистване на тежка вода от тритий до остатъчна активност, което позволява неограничената употреба на тежка вода за медицински и научни цели. Възможностите на инсталацията позволяват напълно да задоволят нуждите на руските предприятия и организации от тежка вода и деутерий, както и да експортират част от продуктите. По време на експлоатацията му са произведени повече от 20 тона тежка вода и десетки килограми газ деутерий за нуждите на Росатом и други руски предприятия.

Има и полутежка (или деутериева) вода, в която само един водороден атом е заменен с деутерий. Формулата на такава вода е написана по следния начин: DHO.

Терминът тежка вода се използва и за означаване на вода, в която някой от атомите е заменен с тежък изотоп:

Към тежка кислородна вода (в която лекият изотоп на кислорода 16O е заменен с тежки изотопи 17O или 18O),

Към тритий и свръхтежка вода (съдържаща вместо 1H атоми своя радиоактивен изотоп тритий 3H).

Ако преброим всички възможни различни връзки с обща формула H2O, тогава общият брой на възможните „тежки води“ ще достигне 48. От тях 39 варианта са радиоактивни и има само девет стабилни варианта: H216O, H217O, H218O, HD16O, HD17O, HD18O, D216O, D217O, D218O. Към днешна дата не всички варианти на тежка вода са получени в лаборатории.

Тежката вода играе значителна роля в различни биологични процеси . Руски изследователи отдавна са открили, че тежката вода потиска растежа на бактерии, водорасли, гъбички, висши растения и животински тъканни култури. Но водата с намалена до 50% концентрация на деутерий (така наречената вода без деутерий) има антимутагенни свойства, увеличава биомасата и броя на семената, ускорява развитието на репродуктивните органи и стимулира сперматогенезата при птиците.

В чужбина се опитаха да нахранят мишки с тежка вода злокачествени тумори. Тази вода се оказа наистина мъртва: убиваше и тумори, и мишки. Различни изследователи са установили, че тежката вода има отрицателен ефект върху растенията и живите организми. На експериментални кучета, плъхове и мишки е дадена вода, една трета от която е заменена с тежка вода. След кратко време започнаха метаболитни нарушения на животните и бъбреците бяха унищожени. Когато делът на тежката вода се увеличи, животните умряха. Обратно, намаляването на съдържанието на деутерий до 25% под нормалното във водата, давана на животните, има благоприятен ефект върху тяхното развитие: прасетата, плъховете и мишките раждат многократно по-многобройно и по-голямо потомство от обикновено, а производството на яйца при пилетата удвоени.

Тогава руски изследователи се заеха с „леката“ вода. Проведени са експерименти върху 3 модела трансплантируеми тумори: белодробен карцином на Луис, бързо растящ сарком на матката и рак на шийката на матката, който се развива бавно. Изследователите получиха вода без деутерий, използвайки технология, разработена в Института по космическа биология. Методът се основава на електролиза на дестилирана вода. В експерименталните групи животните с трансплантирани тумори получават вода с намалено съдържание на деутерий, в контролните групи - обикновена вода. Животните започнаха да пият „лека“ и контролна вода в деня на инокулацията на тумора и я получаваха до последен денживот.

Водата с ниско съдържание на деутерий забавя появата на първите възли на мястото на присаждане на рак на маточната шийка. По време на развитието на възли от други видове тумори, олекотената вода няма ефект. Но във всички експериментални групи, започвайки от първия ден на измерванията и почти до края на експеримента, обемът на туморите е по-малък, отколкото в контролната група. За съжаление, въпреки че тежката вода потиска развитието на всички изследвани тумори, тя не удължава живота на опитни мишки.

И тогава се чуха гласове в полза на пълното отстраняване на деутерия от водата, консумирана като храна. Това би довело до ускоряване на метаболитните процеси в човешкия организъм, а оттам и до повишаване на неговата физическа и интелектуална активност. Но скоро се появиха опасения, че пълното отстраняване на деутерий от водата ще доведе до намаляване на общата продължителност човешки живот. В крайна сметка е известно, че тялото ни се състои от почти 70% вода. И тази вода съдържа 0,015% деутерий. По количествено съдържание (в атомен процент) той се нарежда на 12-то място сред химичните елементи, изграждащи човешкото тяло. В тази връзка трябва да се класифицира като микроелемент. Съдържанието на микроелементи като мед, желязо, цинк, молибден, манган в нашето тяло е десетки и стотици пъти по-малко от деутерия. Какво се случва, ако целият деутерий бъде премахнат? Науката все още не е отговорила на този въпрос. Междувременно няма съмнение, че чрез промяна на количественото съдържание на деутерий в растителен или животински организъм можем да ускорим или забавим хода на жизнените процеси.