Вода и ее полезные свойства реферат

ООО Учебный центр

«ПРОФЕССИОНАЛ»

Реферат по дисциплине:

«Химия: теория и методика преподавания в образовательной организации»

По теме:

«Вода и её биологическое значение»

Исполнитель:

Мелентьева Ольга Геннадьевна

Москва 2017 год

Содержание

Введение (с. 3)

Физические и химические свойства воды (c. 4)
Строение воды (с. 8)
Биологическая роль воды (с. 9)

Заключение (с. 12)

Список литературы (с. 14)

Введение

Без воды жизнь на нашей планете не могла бы существовать. Вода важна для живых организмов по двум причинам. Во-первых, она является необходимым компонентом живых клеток, и, во-вторых, для многих организмов она служит еще и средой обитания.

Цель данной работы – изучение воды как уникального минерального ресурса планеты, ее физико-химические свойства и как следствие значение для всех живых организмов.

Вода является основным компонентом большинства растительных клеток и тканей. Содержание воды в клетках варьирует в зависимости от типа клеток и физиологических условий. Например, в корне моркови содержится около 85 % воды, тогда как молодые листья салата на 95 % состоят из воды.

В некоторых сухих семенах и спорах содержание воды составляет всего лишь 10 %; однако, для того чтобы они стали метаболически активными, содержание воды в них должно существенно увеличиться.

Вода является средой, в которой происходит диффузия растворенных соединений по клеткам растения; представляет собой вещество, необычайно удобное для регуляции температуры; служит растворителем необходимым для протекания многих биохимических реакций; наконец, вода довольно мало сжимаема при давлениях, существующих в организме, что подчеркивает ее роль в поддержании структуры растения.

Минеральные вещества, необходимые для роста, и органические соединения, синтезируемые в ходе фотосинтеза – все они транспортируются по растению в виде водных растворов. У активно растущих растений существует непрерывный водный поток из почвы через тело растения к листьям, где вода испаряется в основном через устьица.

Вода представляет собой один из необходимых метаболитов, т.е. непосредственно участвует в метаболизме. Она служит источником кислорода, выделяемого в ходе фотосинтеза, и водорода, используемого для восстановления углекислого газа. При образовании АТФ – важного макроэргического соединения – из АДФ и фосфата происходит отщепление воды, иными словами, подобное фосфорилирование есть не что иное, как процесс дегидратации, происходящий в водном растворе в биологических условиях; вода участвует в реакциях гидролиза. Таким образом, знание уникальных свойств воды имеет громадное значение для общего понимания физиологии растений.

Если оба атома водорода заменить на атомы дейтерия (2Н), то мы получим тяжелую воду, или окись дейтерия с молекулярной массой 20.

В воду можно также ввести атом трития (3Н), который радиоактивен и имеет период полураспада 12,4 г. Такая вода оказалась полезным инструментом в изучении скорости ее диффузии в тканях растений. Возможно пометить воду замещая обычный изотоп воды 16О на тяжелый изотоп 18О. Этот тип метки был использован для доказательства того, что кислород, выделяемый в ходе фотосинтеза, происходит из воды, а не из углекислого газа. [7]

Сегодня уже не надо доказывать, какую роль играет вода в жизнедеятельности человека: от ее качества зависит состояние здоровья людей, уровень их санитарно-эпидемиологического благополучия, степень комфортности и, как следствие, социальная стабильность общества в целом.

Физические и химические свойства воды.

Молекулы воды обнаружены в межзвёздном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников.

Изотопный состав. Существуют девять устойчивых изотопных разновидностей воды. Содержание их в пресной воде в среднем следующее: 1Н216О – 99,73%, 1Н218О – 0,2%,

1Н217О – 0,04%, 1H2Н16О – 0,03%. Остальные пять изотопных разновидностей присутствуют в воде в ничтожно малых количествах.

Строение молекулы. Как известно, свойства химических соединений зависят от того, из каких элементов состоят их молекулы, и изменяются закономерно. Воду можно рассматривать как оксид водорода или как гидрид кислорода. Атомы водорода и кислорода в молекуле воды расположены в углах равнобедренного треугольника с длиной связи О – Н 0,957 нм; валентный угол Н – О – Н 104o 27’.

Физические свойства воды аномальны, что объясняется приведёнными выше данными о взаимодействии между молекулами воды.

Вода – единственное вещество на Земле, которое существует в природе во всех трёх агрегатных состояниях – жидком, твёрдом и газообразном.

Плавление льда при атмосферном давлении сопровождается уменьшением объёма на 9%. Плотность жидкой воды при температуре, близкой к нулю, больше, чем у льда. При 00С 1 грамм льда занимает объём 1,0905 кубических сантиметров, а 1 грамм жидкой воды занимает объём 1,0001 кубических сантиметров. И лёд плавает, оттого и не промерзают обычно насквозь водоёмы, а лишь покрываются ледяным покровом.

Температурный коэффициент объёмного расширения льда и жидкой воды отрицателен при температурах соответственно ниже — 2100 С и + 3,980 С.

Теплоёмкость при плавлении возрастает почти вдвое и в интервале от 00 С до 1000 С почти не зависит от температуры.

Вода имеет незакономерно высокие температуры плавления и кипения в сравнении с другими водородными соединениями элементов главной подгруппы VI группы таблицы Менделеева.

Вода, несмотря на все её аномальные свойства, является эталоном для измерения температуры, массы ( веса), количества тепла, высоты местности.

Шведский физик Андерс Цельсий, член Стокгольмской академии наук, создал в 1742 году стоградусную шкалу термометра, которой в настоящее время пользуются почти повсеместно. Точка кипения воды обозначена 100 , а точка таяния льда 0 . [1]

Из химических свойств воды особенно важны способность её молекул диссоциировать (распадаться) на ионы и способность воды растворять вещества разной химической природы.

Роль воды как главного и универсального растворителя определяется прежде всего полярностью её молекул и, как следствие, её чрезвычайно высокой диэлектрической проницаемостью. Разноимённые электрические заряды, и в частности ионы, притягиваются друг к другу в воде в 80 раз слабее, чем притягивались бы в воздухе. Силы взаимного притяжения между молекулами или атомами погружённого в воду тела также слабее, чем в воздухе. Тепловому движению в этом случае легче разбить молекулы. Оттого и происходит растворение, в том числе многих труднорастворимых веществ: капля камень точит.

Электролитическая диссоциация воды – причина гидролиза солей слабых кислот и (или) оснований. Степень электролитической диссоциации заметно возрастает при повышении температуры.

Образование воды из элементов по реакции:

Н2 + 1/2 О2 = Н2О

-242 кДж/моль для пара

-286 кДж/моль для жидкой воды

-при низких температурах в отсутствии катализаторов происходит крайне медленно, но скорость реакции резко возрастает при повышении температуры, и при 5500 С она происходит со взрывом. При понижении давления и повышении температуры равновесие сдвигается влево.

Под действием ультрафиолетового излучения происходит фотодиссоциация воды на ионы Н+ и ОН- .

При пропускании паров воды через раскалённый уголь она разлагается и образуется так называемый водяной газ:

Н2О + С = СО + Н2

При повышенной температуре в присутствии катализатора вода реагирует с СО; СН4 и другими углеводородами, например:

Н2О + СО = СО2 + Н2

Н2О + СН4 = СО + 3Н2

Эти реакции используют для промышленного получения водорода.

Фосфор при нагревании с водой под давлением в присутствии катализатора окисляется в метафосфорную кислоту:

6Н2О + 3Р = 2НРО3 + 5Н2

Вода взаимодействует со многими металлами с образованием Н2 и сответствующего гидроксида. Со щелочными и щелочно-земельными металлами ( кроме Мg ) эта реакция протекает уже при комнатной температуре. Менее активные металлы разлагают воду при повышенной температуре, например, Мg и Zn – выше 1000 С; Fe – выше 6000 С :

2Fe + 3H2O = Fe2O 3 + 3H2

При взаимодействии с водой многих оксидов образуются кислоты или основания.

Вода может служить катализатором, например, щелочные металлы и водород реагируют с CI2 только в присутствии следов воды.

Иногда вода – каталитический яд, например, для железного катализатора при синтезе NH3.

Способность молекул воды образовывать трёхмерные сетки водородных связей позволяет ей давать с инертными газами, углеводородами, СО2, CI2, (CH2)2O, CHCI3 и многими другими веществами газовые гидраты. [2]

Строение воды.

Вода — уникальное вещество и все её аномальные свойства: высокая температура кипения, значительная растворяющая и диссоциирующая способность, малая теплопроводность, высокая теплота испарения и другие обусловлены строением её молекулы и пространственной структурой.

У отдельно взятой молекулы воды есть качество, которое проявляется только в присутствии других молекул: способность образовывать водородные мостики между атомами кислорода двух оказавшихся рядом молекул, так, что атом водорода располагается на отрезке, соединяющем атомы кислорода. Свойство образовывать такие мостики обусловлено наличием особого межмолекулярного взаимодействия, в котором существенную роль играет атом водорода. Это взаимодействие называется водородной связью. [5]

Каждая из присоединённых к данной молекул воды сама способна к присоединению дальнейших молекул. Этот процесс можно называть «полимеризацией». Если только одна из двух возможных связей участвует в присоединении следующей молекулы, а другая остаётся вакантной, то «полимеризация» приведёт к образованию либо зигзагообразной цепи, либо замкнутого кольца. Наименьшее кольцо, по-видимому, может состоять из четырёх молекул, но величина угла 90° делает водородные связи крайне напряжёнными. Практически ненапряжёнными должны быть пятизвенные кольца (угол 108° ), а шестизвенные (угол 120° ), также как и семизвенные — напряжённые. [2]

Рассмотрение реальных структур гидратов показывает, что, действительно, наиболее устойчиво шестизвенное кольцо, находимое в структурах льдов. Плоские кольца являются привилегией клатратных гидратов, причём во всех известных структурах чаще всего встречаются плоские пятизвенные кольца из молекул воды. Они, как правило, чередуются во всех структурах клатратных гидратов с шестизвенными кольцами, очень редко с четырёхзвенными, а в одном случае — с плоским семизвенным. [4]

В целом структура воды представляется как смесь всевозможных гидратных структур, которые могут в ней образоваться.

В прикладном аспекте это, например, имеет важное значение для понимания действия лекарственных веществ. Как было показано Л. Полингом структурированная клатратная форма воды в межсинаптических образованиях мозга обеспечивает, с одной стороны, передачу импульсов с нейрона на нейрон, а, с другой стороны при попадании в эти участки наркозного вещества такая передача нарушается, то есть наблюдается явление наркоза. Гидратация некоторых структур мозга является одной из основ реализации действия наркотических анальгетиков (морфина).

Биологическая роль воды.

Биологическое значение воды можно показать на примере медузы. Если высушить медузу, то остаток составит 0,1% ее живой массы. Организм форели на 84% состоит из воды, лягушки на 80%. За 9 — 10 дней вода проходит через весь организм.

Вода известна как хороший растворитель — она растворяет многие вещества. Кроме того, вода является той физико-химической средой, благодаря которой может осуществляться большинство реакций обмена веществ, обеспечивающих непрерывный процесс разрушения и восстановления живых тканей.

Таким образом, вода является основной биологической жидкостью. Она не только инертная среда, она может также вступать в соединение с другими компонентами живой материи. Необходимо особо подчеркнуть это ее значение в биологическом круговороте. Одновременно вода играет роль в регулировании температуры организма и необходима для орошения его тканей.

Взрослый человек должен выпивать около 2,5 л воды в сутки. За 60 лет своей жизни он выпивает целую цистерну пресной воды (50 т). Пить очень пресные воды вредно, ибо это вызывает выщелачивание кальция из организма, особенно детского.

Жажда является естественной потребностью, ее вызывает повышение осмотического давления внутри организма. Это так называемая » тканевая жажда «, которую невозможно утолить, смазывая слизистую оболочку рта, эту потребность можно удовлетворить только введением жидкости в организм. В течение суток в пищеварительный канал поступает 9 -10 л жидкости, которая впитывается слизистой оболочкой. Из этого количества жидкости извне поступает только 2,5 л, а остальное количество распределяется следующим образом: 1,5 л слюны, столько же желудочного сока, 3 л кишечного сока, 0,7 л сока поджелудочной железы и 0,5 л желчи. В ухе у нас есть так называемый лабиринт, наполненный жидкостью, при ходьбе он регулирует равновесие нашего тела. Питьевой центр в нашем организме — это командный пункт, ведающий водным балансом человеческого тела. Он контролирует и регулирует беспрерывный обмен воды между отдельными органами. В среднем в сутки из организма человека выделяется 2 — 2,5 л воды. Чтобы поддержать водный баланс в организме необходимо вводить в него такое же количество воды.

Отсюда, очевидно то огромное значение, которое имеет вода для всех живых существ.

Функции воды:

1) Обеспечивает подержание структуры,

2) служит растворителем и средой для диффузии.

3) участвует в реакциях гидролиза

4) является средой, где происходит оплодотворение,

5) обеспечивает распространение семян,

6) обуславливает осмос,

7) участвует в фотосинтезе

8) транспортирует неорганические ионы и органические молекулы

9) обеспечивает прорастание семян

10) обеспечивает транспорт веществ

11) обеспечивает осморегуляцию

12) способствует охлаждению

13) служит одним из компонентов смазки

14) служит опорой некоторым организмам

15) выполняет защитную функцию

16) способствует миграции организмов.

Заключение.

Вода — сок жизни. Такое определение дал воде Леонардо да Винчи. В воде зародилась жизнь, без воды не возможно вообще существование — ни растений, ни животных, ни людей. Академик Ферсман назвал воду » самым важным минералом на земле, без которого нет жизни «.

Вода — это величайшая ценность не только для жителей пустыни, но и для каждого человека. Восточная поговорка гласит: «где вода, там жизнь. Где кончается вода, там кончается земля».

Все живое вещество нашей планеты на 2/3 состоит из воды. Без воздуха жизнь возможна (анаэробные организмы), без воды – нет. Недаром академик Вернадский считал, что «вода и живое вещество – генетически связанные части организованности земной коры», а немецкий физиолог Эмиль Дюбуа писал: «Жизнь – это одушевленная вода».

Без воды человек не может жить и 3 дней. Вода составляет 60% массы человека к 50 годам. Основная часть воды, около 70%, сосредоточена внутри клеток, а 30% — это внеклеточная вода, которая разделяется на две части: меньшая часть, около 7%, — это кровь и лимфа (она является фильтром крови), а большая часть – межтканевая, омывающая клетки.

Без воды невозможно питание и развитие организма. Для жизни необходимо, чтобы питательные вещества попадали в кровь, которая разносит их по всему организму. Сама кровь, как показано, также содержит большое количество воды. В каждом органе нашего тела, в каждой живой клетке идут превращения одних веществ в другие. Из поступающей в организм пищи вырабатываются сложные вещества, необходимые для его нормальной работы. Все эти превращения возможны только тогда, когда различные вещества в организме находятся в растворе. Вот почему так много воды в нашем теле. [6]

Среди многих полезных свойств воды едва ли не самым важным является ее способность утолять жажду. «Вода…- это живая кровь, которая создает жизнь там, где ее не было» (А.А.Карпинский). Человек очень быстро ощущает нарушение водного баланса. Если количество воды в человеческом организме уменьшится на 1-2% (0,5-1л) против нормы, человек испытывает жажду; при уменьшении на 5-8% (2-3 л) его кожа сморщивается, во рту пересыхает, сознание затемняется, могут появиться галлюцинации; потеря 10% влаги (~5 л) вызывает расстройство психического аппарата, нарушение глотательного рефлекса; при потере 14-15% (7-8 л) человек умирает.

Таким образом, очевидно, что жизнедеятельность человеческого организма прочно связана с водой.

Список литературы.

Антонченко В. Я., Ильин В. В. Проблемные вопросы физики воды и гомеопатии. Вестник биофизической медицины, 1992 №1, с.11-13.
Андреев В. Г. Влияние протонного обменного взаимодействия на строение молекулы воды и прочность водородной связи. Материалы V Международной конференции «Актуальные проблемы науки в России». — Кузнецк 2008, т.3 С. 58-62.
Бышевский А. Ш., Терсенов О. А. Биохимия для врача, Екатеринбург: изд. «Уральский рабочий», 1994. — 378 с.
Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов. — М.: МАКС-Пресс. 2008. 200 с. Предисловие члена-корр. РАН В. В. Малахова. (Серия: Наука. Образование. Инновации. Выпуск 9).
Дерпгольц В. Ф. Вода во вселенной. — Л.: «Недра», 2000. – 287 с.
Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. Учебное пособие для вузов. — Ростов /на/Дону. Феникс, 2005. – 423 с.
О некоторых вопросах поддержания качества воды и её самоочищения // Водные ресурсы. 2005. т. 32. № 3. С. 337—347.
https://www.studfiles.ru/preview/5694910/page:6/

Источник

Èññëåäîâàíèå èçîòîïíîãî ñîñòàâà âîäû è ñòðîåíèÿ åå ìîëåêóë. Õàðàêòåðèñòèêà õèìè÷åñêèõ è ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ âîäû è èõ àíîìàëüíîñòè: àãðåãàòíûå ñîñòîÿíèÿ, ïëîòíîñòü âîäû â òâ¸ðäîì è æèäêîì ñîñòîÿíèè, òåïëî¸ìêîñòü, òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ è êèïåíèÿ âîäû.

Ñòóäåíòû, àñïèðàíòû, ìîëîäûå ó÷åíûå, èñïîëüçóþùèå áàçó çíàíèé â ñâîåé ó÷åáå è ðàáîòå, áóäóò âàì î÷åíü áëàãîäàðíû.

ÌÓÍÈÖÈÏÀËÜÍÀßÎÁÙÅÎÁÐÀÇÎÂÀÒÅËÜÍÀßÑÐÅÄÍßßØÊÎËÀ¹4

ÐÅÔÅÐÀÒ

ïî õèìèè íà òåìó:

Âîäà è å¸ ñâîéñòâà

Âûïîëíèëà:

ó÷åíèöà 11Á êëàññà

Ïåòðóíèíà Åëåíà

ÏÅÍÇÀ 2001ã.

Âîäà — âåùåñòâî ïðèâû÷íîå è íåîáû÷íîå. Èçâåñòíûé ñîâåòñêèé ó÷åíûé àêàäåìèê È.Â. Ïåòðÿíîâ ñâîþ íàó÷íî — ïîïóëÿðíóþ êíèãó î âîäå íàçâàë Ñàìîå íåîáûêíîâåííîå âåùåñòâî â ìèðå. À äîêòîð áèîëîãè÷åñêèõ íàóê Á.Ô.Ñåðãååâ íà÷àë ñâîþ êíèãó Çàíèìàòåëüíàÿ ôèçèîëîãèÿ ñ ãëàâû î âîäå — Âåùåñòâî, êîòîðîå ñîçäàëî íàøó ïëàíåòó.

Ó÷åíûå ïðàâû: íåò íà Çåìëå âåùåñòâà áîëåå âàæíîãî äëÿ íàñ, ÷åì îáûêíîâåííàÿ âîäà, è â òî æå âðåìÿ íå ñóùåñòâóåò äðóãîãî òàêîãî æå âåùåñòâà, â ñâîéñòâàõ êîòîðîãî áûëî áû ñòîëüêî ïðîòèâîðå÷èé è àíîìàëèé, ñêîëüêî â å¸ ñâîéñòâàõ.

Ïî÷òè ¾ ïîâåðõíîñòè íàøåé ïëàíåòû çàíÿòî îêåàíàìè è ìîðÿìè. Òâ¸ðäîé âîäîé — ñíåãîì è ëüäîì — ïîêðûòî 20% ñóøè. Èç îáùåãî êîëè÷åñòâà âîäû íà Çåìëå, ðàâíîãî 1 ìëðä. 386 ìëí. êóáè÷åñêèõ êèëîìåòðîâ, 1 ìëðä. 338 ìëí. êóáè÷åñêèõ êèëîìåòðîâ ïðèõîäèòñÿ íà äîëþ ñîë¸íûõ âîä Ìèðîâîãî îêåàíà, è òîëüêî 35 ìëí. êóáè÷åñêèõ êèëîìåòðîâ ïðèõîäèòñÿ íà äîëþ ïðåñíûõ âîä. Âñåãî êîëè÷åñòâà îêåàíè÷åñêîé âîäû õâàòèëî áû íà òî, ÷òîáû ïîêðûòü åþ çåìíîé øàð ñëîåì áîëåå 2,5 êèëîìåòðîâ. Íà êàæäîãî æèòåëÿ Çåìëè ïðèáëèçèòåëüíî ïðèõîäèòñÿ 0,33 êóáè÷åñêèõ êèëîìåòðîâ ìîðñêîé âîäû è 0,008 êóáè÷åñêèõ êèëîìåòðîâ ïðåñíîé âîäû. Íî òðóäíîñòü â òîì, ÷òî ïîäàâëÿþùàÿ ÷àñòü ïðåñíîé âîäû íà Çåìëå íàõîäèòñÿ â òàêîì ñîñòîÿíèè, êîòîðîå äåëàåò å¸ òðóäíîäîñòóïíîé äëÿ ÷åëîâåêà. Ïî÷òè 70% ïðåñíûõ âîä çàêëþ÷åíî â ëåäíèêîâûõ ïîêðîâàõ ïîëÿðíûõ ñòðàí è â ãîðíûõ ëåäíèêàõ, 30% — â âîäîíîñíûõ ñëîÿõ ïîä çåìë¸é, à â ðóñëàõ âñåõ ðåê ñîäåðæàòñÿ îäíîâðåìåííî âñåãî ëèøü 0,006% ïðåñíûõ âîä.

Ìîëåêóëû âîäû îáíàðóæåíû â ìåæçâ¸çäíîì ïðîñòðàíñòâå. Âîäà âõîäèò â ñîñòàâ êîìåò, áîëüøèíñòâà ïëàíåò ñîëíå÷íîé ñèñòåìû è èõ ñïóòíèêîâ.

Èçîòîïíûé ñîñòàâ. Ñóùåñòâóþò äåâÿòü óñòîé÷èâûõ èçîòîïíûõ ðàçíîâèäíîñòåé âîäû. Ñîäåðæàíèå èõ â ïðåñíîé âîäå â ñðåäíåì ñëåäóþùåå:

1Í216Î — 99,73%, 1Í218Î — 0,2%,

1Í217Î — 0,04%, 1H2Í16Î — 0,03%.

Îñòàëüíûå ïÿòü èçîòîïíûõ ðàçíîâèäíîñòåé ïðèñóòñòâóþò â âîäå â íè÷òîæíî ìàëûõ êîëè÷åñòâàõ.

Ñòðîåíèå ìîëåêóëû. Êàê èçâåñòíî, ñâîéñòâà õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé çàâèñÿò îò òîãî, èç êàêèõ ýëåìåíòîâ ñîñòîÿò èõ ìîëåêóëû, è èçìåíÿþòñÿ çàêîíîìåðíî. Âîäó ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê îêñèä âîäîðîäà èëè êàê ãèäðèä êèñëîðîäà. Àòîìû âîäîðîäà è êèñëîðîäà â ìîëåêóëå âîäû ðàñïîëîæåíû â óãëàõ ðàâíîáåäðåííîãî òðåóãîëüíèêà ñ äëèíîé ñâÿçè Î — Í 0,957 íì; âàëåíòíûé óãîë Í — Î — Í 104o 27′.

Íî ïîñêîëüêó îáà âîäîðîäíûõ àòîìà ðàñïîëîæåíû ïî îäíó ñòîðîíó îò êèñëîðîäíîãî, ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû â íåé ðàññðåäîòî÷èâàþòñÿ. Ìîëåêóëà âîäû ïîëÿðíà, ÷òî ÿâëÿåòñÿ ïðè÷èíîé îñîáîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ðàçíûìè å¸ ìîëåêóëàìè. Àòîìû âîäîðîäà â ìîëåêóëå âîäû, èìåÿ ÷àñòè÷íûé ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä, âçàèìîäåéñòâóþò ñ ýëåêòðîíàìè àòîìîâ êèñëîðîäà ñîñåäíèõ ìîëåêóë. Òàêàÿ õèìè÷åñêàÿ ñâÿçü íàçûâàåòñÿ âîäîðîäíîé. Îíà îáúåäèíÿåò ìîëåêóëû âîäû â ñâîåîáðàçíûå ïîëèìåðû ïðîñòðàíñòâåííîãî ñòðîåíèÿ. Â âîäÿíîì ïàðå ïðèñóòñòâóåò îêîëî 1% äèìåðîâ âîäû. Ðàññòîÿíèå ìåæäó àòîìàìè êèñëîðîäà — 0,3 íì. Â æèäêîé è òâ¸ðäîé ôàçàõ êàæäàÿ ìîëåêóëà âîäû îáðàçóåò ÷åòûðå âîäîðîäíûå ñâÿçè: äâå — êàê äîíîð ïðîòîíîâ è äâå — êàê àêöåïòîð ïðîòîíîâ. Ñðåäíÿÿ äëèíà ýòèõ ñâÿçåé — 0, 28 íì, óãîë Í — Î — Í ñòðåìèòñÿ ê 1800 .×åòûðå âîäîðîäíûå ñâÿçè ìîëåêóëû âîäû íàïðàâëåíû ïðèáëèçèòåëüíî ê âåðøèíàì ïðàâèëüíîãî òåòðàýäðà.

Ñòðóêòóðà ìîäèôèêàöèé ëüäà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òð¸õìåðíóþ ñåòêó. Â ìîäèôèêàöèÿõ, ñóùåñòâóþùèõ ïðè íèçêèõ äàâëåíèÿõ, òàê íàçûâàåìûé ë¸ä — I , ñâÿçè Í — Î — Í ïî÷òè ïðÿìîëèíåéíû è íàïðàâëåíû ê âåðøèíàì ïðàâèëüíîãî òåòðàýäðà. Íî ïðè âûñîêèõ äàâëåíèÿõ îáû÷íûé ë¸ä ìîæíî ïðåâðàòèòü â òàê íàçûâàåìûå ë¸ä — II, ë¸ä — III òàê äàëåå — áîëåå òÿæ¸ëûå è ïëîòíûå êðèñòàëëè÷åñêèå ôîðìû ýòîãî âåùåñòâà. Ñàìûå òâ¸ðäûå, ïëîòíûå è òóãîïëàâêèå ïîêà — ë¸ä — VII è ë¸ä — VIII. Ë¸ä — VII ïîëó÷åí ïîä äàâëåíèåì 3 ìëðä Ïà, îí ïëàâèòñÿ ïðè òåìïåðàòóðå + 1900 C . Â ìîäèôèêàöèÿõ — ë¸ä — II — ë¸ä — VI — ñ âÿçè Í — Î — Í èñêðèâëåíû è óãëû ìåæäó íèìè îòëè÷àþòñÿ îò òåòðàýäðè÷åñêîãî, ÷òî îáóñëîâëèâàåò óâåëè÷åíèå ïëîòíîñòè ïî ñðàâíåíèþ ñ ïëîòíîñòüþ îáû÷íîãî ëüäà. Òîëüêî â ìîäèôèêàöèÿõ ë¸ä — VII è ë¸ä — VIII äîñòèãàåòñÿ ñàìàÿ âûñîêàÿ ïëîòíîñòü óïàêîâêè: â èõ ñòðóêòóðå äâå ïðàâèëüíûå ñåòêè, âûñòðîåííûå èç òåòðàýäðîâ, âñòàâëåíû îäíà â äðóãóþ, ïðè ýòîì ñîõðàíÿåòñÿ ñèñòåìà ïðÿìîëèíåéíûõ âîäîðîäíûõ ñâÿçåé.

Òð¸õìåðíàÿ ñåòêà âîäîðîäíûõ ñâÿçåé, ïîñòðîåííàÿ èç òåòðàýäðîâ, ñóùåñòâóåò è â æèäêîé âîäå âî âñ¸ì èíòåðâàëå îò òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ äî êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû, ðàâíîé + 3,980 Ñ. Óâåëè÷åíèå ïëîòíîñòè ïðè ïëàâëåíèè, êàê è â ñëó÷àå ïëîòíûõ ìîäèôèêàöèé ëüäà, îáúÿñíÿåòñÿ èñêðèâëåíèåì âîäîðîäíûõ ñâÿçåé.

Èñêðèâëåíèå âîäîðîäíûõ ñâÿçåé óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû è äàâëåíèÿ, ÷òî âåä¸ò ê âîçðàñòàíèþ ïëîòíîñòè. Ñ äðóãîé ñòîðîíû ïðè íàãðåâàíèè ñðåäíÿÿ äëèíà âîäîðîäíûõ ñâÿçåé ñòàíîâèòñÿ áîëüøå, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ïëîòíîñòü óìåíüøàåòñÿ. Ñîâìåñòíîå äåéñòâèå äâóõ ôàêòîâ îáúÿñíÿåò íàëè÷èå ìàêñèìóìà ïëîòíîñòè âîäû ïðè òåìïåðàòóðå + 3, 980 Ñ.

Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà âîäû àíîìàëüíû, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ ïðèâåä¸ííûìè âûøå äàííûìè î âçàèìîäåéñòâèè ìåæäó ìîëåêóëàìè âîäû.

Âîäà — åäèíñòâåííîå âåùåñòâî íà Çåìëå, êîòîðîå ñóùåñòâóåò â ïðèðîäå âî âñåõ òð¸õ àãðåãàòíûõ ñîñòîÿíèÿõ — æèäêîì, òâ¸ðäîì è ãàçîîáðàçíîì.

Ïëàâëåíèå ëüäà ïðè àòìîñôåðíîì äàâëåíèè ñîïðîâîæäàåòñÿ óìåíüøåíèåì îáú¸ìà íà 9%. Ïëîòíîñòü æèäêîé âîäû ïðè òåìïåðàòóðå, áëèçêîé ê íóëþ, áîëüøå, ÷åì ó ëüäà. Ïðè 00Ñ 1 ãðàìì ëüäà çàíèìàåò îáú¸ì 1,0905 êóáè÷åñêèõ ñàíòèìåòðîâ, à 1 ãðàìì æèäêîé âîäû çàíèìàåò îáú¸ì 1,0001 êóáè÷åñêèõ ñàíòèìåòðîâ. È ë¸ä ïëàâàåò, îòòîãî è íå ïðîìåðçàþò îáû÷íî íàñêâîçü âîäî¸ìû, à ëèøü ïîêðûâàþòñÿ ëåäÿíûì ïîêðîâîì.

Òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò îáú¸ìíîãî ðàñøèðåíèÿ ëüäà è æèäêîé âîäû îòðèöàòåëåí ïðè òåìïåðàòóðàõ ñîîòâåòñòâåííî íèæå — 2100 Ñ è + 3,980 Ñ.

Òåïëî¸ìêîñòü ïðè ïëàâëåíèè âîçðàñòàåò ïî÷òè âäâîå è â èíòåðâàëå îò 00 Ñ äî 1000 Ñ ïî÷òè íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû.

Âîäà èìååò íåçàêîíîìåðíî âûñîêèå òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ è êèïåíèÿ â ñðàâíåíèè ñ äðóãèìè âîäîðîäíûìè ñîåäèíåíèÿìè ýëåìåíòîâ ãëàâíîé ïîäãðóïïû VI ãðóïïû òàáëèöû Ìåíäåëååâà.

Íóæíî ïîäâåñòè äîïîëíèòåëüíóþ ýíåðãèþ, ÷òîáû ðàñøàòàòü, à çàòåì ðàçðóøèòü âîäîðîäíûå ñâÿçè. È ýíåðãèÿ ýòà î÷åíü çíà÷èòåëüíà. Âîò ïî÷åìó òàê âåëèêà òåïëî¸ìêîñòü âîäû. Áëàãîäàðÿ ýòîé îñîáåííîñòè âîäà ôîðìèðóåò êëèìàò ïëàíåòû. Ãåîôèçèêè óòâåðæäàþò, ÷òî Çåìëÿ äàâíî áû îñòûëà è ïðåâðàòèëàñü â áåçæèçíåííûé êóñîê êàìíÿ, åñëè áû íå âîäà. Íàãðåâàÿñü, îíà ïîãëîùàåò òåïëî, îñòûâàÿ, îòäà¸ò åãî. Çåìíàÿ âîäà è ïîãëîùàåò, è âîçâðàùàåò î÷åíü ìíîãî òåïëà, è òåì ñàìûì âûðàâíèâàåò êëèìàò. Îñîáåííî çàìåòíî íà ôîðìèðîâàíèå êëèìàòà ìàòåðèêîâ âëèÿþò ìîðñêèå òå÷åíèÿ, îáðàçóþùèå â êàæäîì îêåàíå çàìêíóòûå êîëüöà öèðêóëÿöèè. Íàèáîëåå ÿðêèé ïðèìåð — âëèÿíèå Ãîëüôñòðèìà, ìîùíîé ñèñòåìû ò¸ïëûõ òå÷åíèé, èäóùèõ îò ïîëóîñòðîâà Ôëîðèäà â Ñåâåðíîé Àìåðèêå äî Øïèöáåðãåíà è Íîâîé Çåìëè. Áëàãîäàðÿ Ãîëüôñòðèìó ñðåäíÿÿ òåìïåðàòóðà ÿíâàðÿ íà ïîáåðåæüå Ñåâåðíîé Íîðâåãèè, çà Ïîëÿðíûì êðóãîì, òàêàÿ æå, êàê â ñòåïíîé ÷àñòè Êðûìà, — îêîëî 00 Ñ, ò. å. ïîâûøåíà íà 15 — 200 Ñ. À â ßêóòèè íà òîé æå øèðîòå, íî âäàëè îò Ãîëüôñòðèìà — ìèíóñ 400 Ñ. À îò êîñìè÷åñêîãî õîëîäà ïðåäîõðàíÿþò Çåìëþ òå ìîëåêóëû âîäû, êîòîðûå ðàññåÿíû â àòìîñôåðå — â îáëàêàõ è â âèäå ïàðîâ. Âîäÿíîé ïàð ñîçäà¸ò ìîùíûé ïàðíèêîâûé ýôôåêò, êîòîðûé çàäåðæèâàåò äî 60% òåïëîâîãî èçëó÷åíèÿ íàøåé ïëàíåòû, íå äà¸ò åé îõëàæäàòüñÿ. Ïî ðàñ÷¸òàì Ì.È. Áóäûêî, ïðè óìåíüøåíèè ñîäåðæàíèÿ âîäÿíîãî ïàðà â àòìîñôåðå âäâîå ñðåäíÿÿ òåìïåðàòóðà ïîâåðõíîñòè Çåìëè ïîíèçèëàñü áû áîëåå ÷åì íà 50 Ñ (ñ 14,3 äî 90 Ñ). Íà ñìÿã÷åíèå çåìíîãî êëèìàòà, â ÷àñòíîñòè íà âûðàâíèâàíèå òåìïåðàòóðû âîçäóõà â ïåðåõîäíûå ñåçîíû — âåñíó è îñåíü, çàìåòíîå âëèÿíèå îêàçûâàþò îãðîìíûå âåëè÷èíû ñêðûòîé òåïëîòû ïëàâëåíèÿ è èñïàðåíèÿ âîäû.

Íî íå òîëüêî ïîýòîìó ìû ñ÷èòàåì âîäó æèçíåííî âàæíûì âåùåñòâîì. Äåëî â òîì, ÷òî òåëî ÷åëîâåêà ïî÷òè íà 63 — 68 % ñîñòîèò èç âîäû. Ïî÷òè âñå áèîõèìè÷åñêèå ðåàêöèè â êàæäîé æèâîé êëåòêå — ýòî ðåàêöèè â âîäíûõ ðàñòâîðàõ. Ñ âîäîé óäàëÿþòñÿ èç íàøåãî òåëà ÿäîâèòûå øëàêè; âîäà, âûäåëÿåìàÿ ïîòîâûìè æåëåçàìè è èñïàðÿþùàÿñÿ ñ ïîâåðõíîñòè êîæè, ðåãóëèðóåò òåìïåðàòóðó íàøåãî òåëà. Ïðåäñòàâèòåëè æèâîòíîãî è ðàñòèòåëüíîãî ìèðà ñîäåðæàò òàêîå æå îáèëèå âîäû â ñâîèõ îðãàíèçìàõ. Ìåíüøå âñåãî âîäû, ëèøü 5 — 7% âåñà, ñîäåðæàò íåêîòîðûå ìõè è ëèøàéíèêè. Áîëüøèíñòâî îáèòàòåëåé çåìíîãî øàðà è ðàñòåíèÿ ñîñòîÿò áîëåå ÷åì íà ïîëîâèíó èç âîäû. Íàïðèìåð, ìëåêîïèòàþùèå ñîäåðæàò 60 — 68 %; ðûáû — 70 %; âîäîðîñëè — 90 — 98 % âîäû.

Â ðàñòâîðàõ æå (ïðåèìóùåñòâåííî âîäíûõ) ïðîòåêàåò áîëüøèíñòâî òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íà ïðåäïðèÿòèÿõ õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè, â ïðîèçâîäñòâå ëåêàðñòâåííûõ ïðåïàðàòîâ è ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ.

Íå ñëó÷àéíî ãèäðîìåòàëëóðãèÿ — èçâëå÷åíèå ìåòàëëîâ èç ðóä è êîíöåíòðàòîâ ñ ïîìîùüþ ðàñòâîðîâ ðàçëè÷íûõ ðåàãåíòîâ — ñòàëà âàæíîé îòðàñëüþ ïðîìûøëåííîñòè.

Âîäà — ýòî âàæíûé èñòî÷íèê ýíåðãîðåñóðñîâ. Êàê èçâåñòíî, âñå ãèäðîýëåêòðè÷åñêèå ñòàíöèè ìèðà, îò ìàëåíüêèõ äî ñàìûõ êðóïíûõ, ïðåâðàùàþò ìåõàíè÷åñêóþ ýíåðãèþ âîäíîãî ïîòîêà â ýëåêòðè÷åñêóþ èñêëþ÷èòåëüíî ñ ïîìîùüþ âîäÿíûõ òóðáèí ñ ñîåäèí¸ííûìè ñ íèìè ýëåêòðîãåíåðàòîðàìè. Íà àòîìíûõ ýëåêòðîñòàíöèÿõ àòîìíûé ðåàêòîð íàãðåâàåò âîäó, âîäÿíîé ïàð âðàùàåò òóðáèíó ñ ãåíåðàòîðîì è âûðàáàòûâàåò ýëåêòðè÷åñêèé òîê.

Âîäà, íåñìîòðÿ íà âñå å¸ àíîìàëüíûå ñâîéñòâà, ÿâëÿåòñÿ ýòàëîíîì äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû, ìàññû ( âåñà), êîëè÷åñòâà òåïëà, âûñîòû ìåñòíîñòè.

Øâåäñêèé ôèçèê Àíäåðñ Öåëüñèé, ÷ëåí Ñòîêãîëüìñêîé àêàäåìèè íàóê, ñîçäàë â 1742 ãîäó ñòîãðàäóñíóþ øêàëó òåðìîìåòðà, êîòîðîé â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïîëüçóþòñÿ ïî÷òè ïîâñåìåñòíî. Òî÷êà êèïåíèÿ âîäû îáîçíà÷åíà 100 , à òî÷êà òàÿíèÿ ëüäà 0 .

Ïðè ðàçðàáîòêå ìåòðè÷åñêîé ñèñòåìû, óñòàíîâëåííîé ïî äåêðåòó ôðàíöóçñêîãî ðåâîëþöèîííîãî ïðàâèòåëüñòâà â 1793 ãîäó âçàìåí ðàçëè÷íûõ ñòàðèííûõ ìåð, âîäà áûëà èñïîëüçîâàíà äëÿ ñîçäàíèÿ îñíîâíîé ìåðû ìàññû (âåñà) — êèëîãðàììà è ãðàììà: 1 ãðàìì, êàê èçâåñòíî, ýòî âåñ 1 êóáè÷åñêîãî ñàíòèìåòðà (ìèëèëèòðà) ÷èñòîé âîäû ïðè òåìïåðàòóðå å¸ íàèáîëüøåé ïëîòíîñòè — 40 Ñ. Ñëåäîâàòåëüíî, 1 êèëîãðàìì — ýòî âåñ 1 ëèòðà (1000 êóáè÷åñêèõ ñàíòèìåòðîâ) èëè 1 êóáè÷åñêîãî äåöèìåòðà âîäû: à 1 òîííà (1000 êèëîãðàììîâ) — ýòî âåñ 1 êóáè÷åñêîãî ìåòðà âîäû.

Âîäà èñïîëüçóåòñÿ è äëÿ èçìåðåíèÿ êîëè÷åñòâà òåïëà. Îäíà êàëîðèÿ — ýòî êîëè÷åñòâî òåïëà, íóæíîå äëÿ íàãðåâàíèÿ 1 ãðàììà âîäû ñ 14, 5 äî 15,50 Ñ.

Âñå âûñîòû è ãëóáèíû íà çåìíîì øàðå îòñ÷èòûâàþòñÿ îò óðîâíÿ ìîðÿ.

Â 1932 ãîäó àìåðèêàíöû Ã. Þðè è Ý.Îñáîðí îáíàðóæèëè, ÷òî äàæå â ñàìîé ÷èñòîé âîäå, êîòîðóþ òîëüêî ìîæíî ïîëó÷èòü â ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ, ñîäåðæèòñÿ íåçíà÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî êàêîãî-òî âåùåñòâà, âûðàæàþùåãîñÿ, ïî-âèäèìîìó, òîé æå õèìè÷åñêîé ôîðìóëîé Í2Î, íî îáëàäàþùåãî ìîëåêóëÿðíûì âåñîì 20 âìåñòî âåñà 18, ïðèñóùåãî îáû÷íîé âîäå. Þðè íàçâàë ýòî âåùåñòâî òÿæ¸ëîé âîäîé. Áîëüøîé âåñ òÿæ¸ëîé âîäû îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî å¸ ìîëåêóëû ñîñòîÿò èç àòîìîâ âîäîðîäà ñ óäâîåííûì àòîìíûì âåñîì ïî ñðàâíåíèþ ñ àòîìàìè îáû÷íîãî âîäîðîäà. Äâîéíîé âåñ ýòèõ àòîìîâ â ñâîþ î÷åðåäü îáóñëîâëèâàåòñÿ òåì, ÷òî èõ ÿäðà ñîäåðæàò, êðîìå åäèíñòâåííîãî ïðîòîíà, ñîñòàâëÿþùåãî ÿäðî îáû÷íîãî âîäîðîäà, åù¸ îäèí íåéòðîí. Òÿæ¸ëûé èçîòîï âîäîðîäà ïîëó÷èë íàçâàíèå äåéòåðèÿ (D èëè 2Í), à îáû÷íûé âîäîðîä ñòàëè íàçûâàòü ïðîòèåì. Òÿæ¸ëàÿ âîäà, îêèñü äåéòåðèÿ, âûðàæàåòñÿ ôîðìóëîé D2Î.

Âñêîðå áûë îòêðûò òðåòèé, ñâåðõòÿæ¸ëûé èçîòîï âîäîðîäà ñ îäíèì ïðîòîíîì è äâóìÿ íåéòðîíàìè â ÿäðå, êîòîðûé áûë íàçâàí òðèòèåì (Ò èëè 3Í). Â ñîåäèíåíèè ñ êèñëîðîäîì òðèòèé îáðàçóåò ñâåðõòÿæ¸ëóþ âîäó Ò2Î ñ ìîëåêóëÿðíûì âåñîì 22.

Â ïðèðîäíûõ âîäàõ ñîäåðæèòñÿ â ñðåäíåì îêîëî 0,016% òÿæ¸ëîé âîäû. Òÿæ¸ëàÿ âîäà âíåøíå ïîõîæà íà îáû÷íóþ âîäó, íî ïî ìíîãèì ôèçè÷åñêèì ñâîéñòâàì îòëè÷àåòñÿ îò íå¸. Òî÷êà êèïåíèÿ òÿæ¸ëîé âîäû 101,40 Ñ, òî÷êà çàìåðçàíèÿ + 3,80 Ñ. Òÿæ¸ëàÿ âîäà íà 11% òÿæåëåå îáû÷íîé. Óäåëüíûé âåñ òÿæ¸ëîé âîäû ïðè òåìïåðàòóðå 250 Ñ ðàâåí 1,1. Îíà õóæå ( íà 5 — 15% ) ðàñòâîðÿåò ðàçëè÷íûå ñîëè. Â òÿæ¸ëîé âîäå ñêîðîñòü ïðîòåêàíèÿ íåêîòîðûõ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé èíàÿ, ÷åì â îáû÷íîé âîäå.

È â ôèçèîëîãè÷åñêîì îòíîøåíèè òÿæ¸ëàÿ âîäà âîçäåéñòâóåò íà æèâîå âåùåñòâî èíà÷å: â îòëè÷èå îò îáû÷íîé âîäû, îáëàäàþùåé æèâèòåëüíîé ñèëîé, òÿæ¸ëàÿ âîäà ñîâåðøåííî èíåðòíà. Ñåìåíà ðàñòåíèé, åñëè èõ ïîëèâàòü òÿæ¸ëîé âîäîé, íå ïðîðàñòàþò; ãîëîâàñòèêè, ìèêðîáû, ÷åðâè, ðûáû â òÿæ¸ëîé âîäå íå ìîãóò ñóùåñòâîâàòü; åñëè æèâîòíûõ ïîèòü îäíîé òÿæ¸ëîé âîäîé, îíè ïîãèáíóò îò æàæäû. Òÿæ¸ëàÿ âîäà — ýòî ì¸ðòâàÿ âîäà.

Èìååòñÿ åù¸ îäèí âèä âîäû, îòëè÷àþùèéñÿ ïî ôèçè÷åñêèì ñâîéñòâàì îò îáû÷íîé âîäû, — ýòî îìàãíè÷åííàÿ âîäà. Òàêóþ âîäó ïîëó÷àþò ñ ïîìîùüþ ìàãíèòîâ, âìîíòèðîâàííûõ â òðóáîïðîâîä, ïî êîòîðîìó òå÷åò âîäà. Îìàãíè÷åííàÿ âîäà èçìåíÿåò ñâîè ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà: ñêîðîñòü õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé â íåé óâåëè÷èâàåòñÿ, óñêîðÿåòñÿ êðèñòàëëèçàöèÿ ðàñòâîð¸ííûõ âåùåñòâ, óâåëè÷èâàåòñÿ ñëèïàíèå òâ¸ðäûõ ÷àñòèö ïðèìåñåé è âûïàäåíèå èõ â îñàäîê ñ îáðàçîâàíèåì êðóïíûõ õëîïüåâ (êîàãóëÿöèÿ). Îìàãíè÷èâàíèå óñïåøíî ïðèìåíÿåòñÿ íà âîäîïðîâîäíûõ ñòàíöèÿõ ïðè áîëüøîé ìóòíîñòè çàáèðàåìîé âîäû. Îíà ïîçâîëÿåò òàêæå áûñòðî îñàæäàòü çàãðÿçíåííûå ïðîìûøëåííûå ñòîêè.

Èç õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ âîäû îñîáåííî âàæíû ñïîñîáíîñòü å¸ ìîëåêóë äèññîöèèðîâàòü (ðàñïàäàòüñÿ) íà èîíû è ñïîñîáíîñòü âîäû ðàñòâîðÿòü âåùåñòâà ðàçíîé õèìè÷åñêîé ïðèðîäû.

Ðîëü âîäû êàê ãëàâíîãî è óíèâåðñàëüíîãî ðàñòâîðèòåëÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïðåæäå âñåãî ïîëÿðíîñòüþ å¸ ìîëåêóë è, êàê ñëåäñòâèå, å¸ ÷ðåçâû÷àéíî âûñîêîé äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòüþ. Ðàçíîèì¸ííûå ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû, è â ÷àñòíîñòè èîíû, ïðèòÿãèâàþòñÿ äðóã ê äðóãó â âîäå â 80 ðàç ñëàáåå, ÷åì ïðèòÿãèâàëèñü áû â âîçäóõå. Ñèëû âçàèìíîãî ïðèòÿæåíèÿ ìåæäó ìîëåêóëàìè èëè àòîìàìè ïîãðóæ¸ííîãî â âîäó òåëà òàêæå ñëàáåå, ÷åì â âîçäóõå. Òåïëîâîìó äâèæåíèþ â ýòîì ñëó÷àå ëåã÷å ðàçáèòü ìîëåêóëû. Îòòîãî è ïðîèñõîäèò ðàñòâîðåíèå, â òîì ÷èñëå ìíîãèõ òðóäíîðàñòâîðèìûõ âåùåñòâ: êàïëÿ êàìåíü òî÷èò.

Ëèøü íåçíà÷èòåëüíàÿ äîëÿ ìîëåêóë (îäíà èç 500 000 000) ïîäâåðãàåòñÿ ýëåêòðîëèòè÷åñêîé äèññîöèàöèè ïî ñõåìå:

Í2Î Í+ + ÎÍ-

Îäíàêî, ïðèâåä¸ííîå óðàâíåíèå óñëîâíîå: íå ìîæåò ñóùåñòâîâàòü â âîäíîé ñðåäå ëèø¸ííûé ýëåêòðîííîé îáîëî÷êè ïðîòîí Í+. Îí ñðàçó ñîåäèíÿåòñÿ ñ ìîëåêóëîé âîäû, îáðàçóÿ èîí ãèäðîêñîíèÿ Í3Î+, êîòîðûé â ñâîþ î÷åðåäü îáúåäèíÿåòñÿ ñ îäíîé, äâóìÿ èëè òðåìÿ ìîëåêóëàìè âîäû â

Í3Î+ , Í5Î2+ , Í7Î3+ .

Ýëåêòðîëèòè÷åñêàÿ äèññîöèàöèÿ âîäû — ïðè÷èíà ãèäðîëèçà ñîëåé ñëàáûõ êèñëîò è (èëè) îñíîâàíèé. Ñòåïåíü ýëåêòðîëèòè÷åñêîé äèññîöèàöèè çàìåòíî âîçðàñòàåò ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû.

Îáðàçîâàíèå âîäû èç ýëåìåíòîâ ïî ðåàêöèè:

Í2 + 1/2 Î2 Í2Î -242 êÄæ/ìîëü äëÿ ïàðà

-286 êÄæ/ìîëü äëÿ æèäêîé âîäû

-ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ â îòñóòñòâèè êàòàëèçàòîðîâ ïðîèñõîäèò êðàéíå ìåäëåííî, íî ñêîðîñòü ðåàêöèè ðåçêî âîçðàñòàåò ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû, è ïðè 5500 Ñ îíà ïðîèñõîäèò ñî âçðûâîì. Ïðè ïîíèæåíèè äàâëåíèÿ è ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû ðàâíîâåñèå ñäâèãàåòñÿ âëåâî.

Ïîä äåéñòâèåì óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ ïðîèñõîäèò ôîòîäèññîöèàöèÿ âîäû íà èîíû Í+ è ÎÍ- .

Èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå âûçûâàåò ðàäèîëèç âîäû ñ îáðàçîâàíèåì Í2 ; Í2Î2 è ñâîáîäíûõ ðàäèêàëîâ: Í* ; ÎÍ* ; Î* .

Âîäà — ðåàêöèîííîñïîñîáíîå ñîåäèíåíèå.

Âîäà îêèñëÿåòñÿ àòîìàðíûì êèñëîðîäîì:

Í2Î + Î Í2Î2

Ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ F2 îáðàçóåòñÿ ÍF, à òàêæå Î2 ;Î3 ; Í2Î2 ; F2Î è äðóãèå ñîåäèíåíèÿ.

Ñ îñòàëüíûìè ãàëîãåíàìè ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ âîäà ðåàãèðóåò ñ îáðàçîâàíèåì ñìåñè êèñëîò Í Ãàë è Í Ãàë Î.

Ïðè îáû÷íûõ óñëîâèÿõ ñ âîäîé âçàèìîäåéñòâóåò äî ïîëîâèíû ðàñòâîð¸ííîãî â íåé ÑI2 è çíà÷èòåëüíî ìåíüøèå êîëè÷åñòâà Br2 è J 2 .

Ïðè ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóðàõ ÑI2 è Br2 ðàçëàãàþò âîäó ñ îáðàçîâàíèåì Í Ãàë è Î2 .

Ïðè ïðîïóñêàíèè ïàðîâ âîäû ÷åðåç ðàñêàë¸ííûé óãîëü îíà ðàçëàãàåòñÿ è îáðàçóåòñÿ òàê íàçûâàåìûé âîäÿíîé ãàç:

Í2Î + Ñ ÑÎ + Í2

Ïðè ïîâûøåííîé òåìïåðàòóðå â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðà âîäà ðåàãèðóåò ñ ÑÎ; ÑÍ4 è äðóãèìè óãëåâîäîðîäàìè, íàïðèìåð:

Í2Î + ÑÎ ÑÎ2 + Í2

Í2Î + ÑÍ4 ÑÎ + 3Í2

Ýòè ðåàêöèè èñïîëüçóþò äëÿ ïðîìûøëåííîãî ïîëó÷åíèÿ âîäîðîäà.

Ôîñôîð ïðè íàãðåâàíèè ñ âîäîé ïîä äàâëåíèåì â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðà îêèñëÿåòñÿ â ìåòàôîñôîðíóþ êèñëîòó:

6Í2Î + 3Ð 2ÍÐÎ3 + 5Í2

Âîäà âçàèìîäåéñòâóåò ñî ìíîãèìè ìåòàëëàìè ñ îáðàçîâàíèåì Í2 è ñîîòâåòñòâóþùåãî ãèäðîêñèäà. Ñî ùåëî÷íûìè è ùåëî÷íîçåìåëüíûìè ìåòàëëàìè (êðîìå Ìg) ýòà ðåàêöèÿ ïðîòåêàåò óæå ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Ìåíåå àêòèâíûå ìåòàëëû ðàçëàãàþò âîäó ïðè ïîâûøåííîé òåìïåðàòóðå, íàïðèìåð, Ìg è Zn — âûøå 1000 Ñ; Fe — âûøå 6000 Ñ :

2Fe + 3H2O Fe2O 3 + 3H2

Ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ âîäîé ìíîãèõ îêñèäîâ îáðàçóþòñÿ êèñëîòû èëè îñíîâàíèÿ.

Âîäà ìîæåò ñëóæèòü êàòàëèçàòîðîì, íàïðèìåð, ùåëî÷íûå ìåòàëëû è âîäîðîä ðåàãèðóþò ñ CI2 òîëüêî â ïðèñóòñòâèè ñëåäîâ âîäû.

Èíîãäà âîäà — êàòàëèòè÷åñêèé ÿä, íàïðèìåð, äëÿ æåëåçíîãî êàòàëèçàòîðà ïðè ñèíòåçå NH3.

Ñïîñîáíîñòü ìîëåêóë âîäû îáðàçîâûâàòü òð¸õìåðíûå ñåòêè âîäîðîäíûõ ñâÿçåé ïîçâîëÿåò åé äàâàòü ñ èíåðòíûìè ãàçàìè, óãëåâîäîðîäàìè, ÑÎ2 , CI2 , (CH2)2O , CHCI3 è ìíîãèìè äðóãèìè âåùåñòâàìè ãàçîâûå ãèäðàòû.

Ïðèìåðíî äî êîíöà 19 âåêà âîäà ñ÷èòàëàñü áåñïëàòíûì íåèñòîùèìûì äàðîì ïðèðîäû. Å¸ íå õâàòàëî òîëüêî â ñëàáîíàñåë¸ííûõ ðàéîíàõ ïóñòûíü. Â 20 âåêå âçãëÿä íà âîäó ðåçêî èçìåíèëñÿ. Â ðåçóëüòàòå áûñòðîãî ðîñòà íàñåëåíèÿ çåìíîãî øàðà è áóðíîãî ðàçâèòèÿ ïðîìûøëåííîñòè ïðîáëåìà ñíàáæåíèÿ ÷åëîâå÷åñòâà ÷èñòîé ïðåñíîé âîäîé ñòàëà ÷óòü ëè íå ìèðîâîé ïðîáëåìîé íîìåð îäèí. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ëþäè èñïîëüçóþò åæåãîäíî îêîëî 3000 ìëðä êóáè÷åñêèõ ìåòðîâ âîäû, è ýòà öèôðà íåïðåðûâíî áûñòðî ðàñò¸ò. Âî ìíîãèõ ãóñòîíàñåë¸ííûõ ïðîìûøëåííûõ ðàéîíàõ ÷èñòîé âîäû óæå íå õâàòàåò.

Íåäîñòàòîê ïðåñíîé âîäû íà çåìíîì øàðå ìîæíî âîñïîëíèòü ðàçëè÷íûìè ïóòÿìè: îïðåñíÿòü ìîðñêóþ âîäó, à òàêæå çàìåíÿòü åþ, ãäå ýòî âîçìîæíî â òåõíèêå, ïðåñíóþ âîäó; î÷èùàòü ñòî÷íûå âîäû äî òàêîé ñòåïåíè, ÷òîáû èõ ìîæíî áûëî ñïîêîéíî ñïóñêàòü â âîäî¸ìû è âîäîòîêè, íå áîÿñü çàãðÿçíèòü, è èñïîëüçîâàòü âòîðè÷íî; ýêîíîìíî ðàñõîäîâàòü ïðåñíóþ âîäó, ñîçäàâàÿ ìåíåå âîäî¸ìêóþ òåõíîëîãèþ ïðîèçâîäñòâà, çàìåíÿÿ, ãäå ýòî ìîæíî, ïðåñíóþ âîäó âûñîêîãî êà÷åñòâà âîäîé áîëåå íèçêîãî êà÷åñòâà è ò.ä.

Ñïèñîê ëèòåðàòóðû

Õèìè÷åñêàÿ ýíöèêëîïåä?