U svakodnevnom životu ljudi su prestali da doživljavaju životvornu vlagu kao nešto neobično, vrijedno ili rijetko; naprotiv, svi savremeni čovek uzima zdravo za gotovo, a da ne razmišlja o neuobičajenim svojstvima vode. Ali neki od njih zbunjuju čak i naučnike. U prirodi nema drugih tvari koje imaju tako oštre kontradikcije i anomalije i tako neobična svojstva kao što je voda. U jednom slučaju će se pokazati neophodnim, au drugom - izuzetno štetnim. Osim toga, svojstva vode uvelike utiču na svijet oko nas. Čak i čuveni ciklus vode u prirodi bio bi nemoguć da nema njegovih neverovatnih „navika“. Dakle, hajde da se zadržimo na karakteristikama i važnosti vlage u životu svakog od nas.

Korisna svojstva vode

Nedostatak vode u ljudskom i bilo kojem drugom živom organizmu uzrokuje vrlo brzu dehidraciju. U ovom slučaju, ono što pati prije svega je nervni sistem, koji se ponajviše sastoji od vode, a zatim i drugih sistema za održavanje života. Stoga je glavno korisno svojstvo vode osigurati vitalne funkcije svih živih bića.

Dopunjavanjem ravnoteže vlage u tijelu ljudi prije svega sprječavaju umiranje živih stanica, a također osiguravaju zdravlje kože, normaliziraju rad mozga i sprječavaju metaboličke poremećaje. Jednom više, ni manje ni više korisno svojstvo Voda može uključivati ​​i čišćenje organizma od štetnih toksina, otpada i drugih nepovoljnih tvari koje će negativno utjecati na život.

Odabir vode za piće

Voda za piće ima toliko različita svojstva da se treba fokusirati samo na njen sastav. Važno je znati da postoji i destilovana voda. Nije pogodan za piće jer je temeljno pročišćen, zbog čega u njemu nema minerala. Ali upravo prisustvo minerala objašnjava organsko svojstvo vode, čija je suština upravo u tome da oni ulaze u organizam kada čovjek popije vodu. Destilirana voda to ne može obezbijediti, zbog čega je njena cijena niža.

Ljekovita svojstva vode

Prije svega, glavna komponenta krvi je voda. Krv prenosi korisne materije, minerale i soli u sve organske sisteme, pa što više čiste vode dobije, to bolje.

Organ koji je najosjetljiviji na bolesti zbog nedostatka tečnosti je skoro. Zbog toga su jako opterećeni, a zatim prestaju uklanjati toksine u dovoljnim količinama. Visokokvalifikovani stručnjaci kažu da, ovisno o težini, osoba treba dnevno konzumirati proporcionalnu količinu vode. Dakle, za 450 grama težine potrebno je popiti 14 ml vode.

  • Otopljena voda se koristi u liječenju ateroskleroze.
  • Hladna voda se može efikasno koristiti kod povraćanja, vrtoglavice, pregrijavanja, trovanja otrovima i hranom, nesvjestice i povišene tjelesne temperature.
  • Vruća voda smanjuje grčeve tokom menstrualnog ciklusa tako što obilno uklanja krv i pomaže u poboljšanju probave.

Istraživanje Masarua Emotoa

Japanski istraživač Masaru Emoto posvetio je dosta vremena proučavanju neobičnih svojstava vode. Istraživanja Naučnik pruža još više dokaza o postojanju nevjerovatnih kvaliteta vlage koja daje život i sadrži više od 10 hiljada fotografija snimljenih tokom eksperimenata. Zahvaljujući naučniku izvedeni su originalni eksperimenti na neobičnim svojstvima vode.

Osnova njegovog istraživanja bila je da se činilo da voda "osjeća" negativnu i pozitivnu energiju, a dokaz za to bilo je neobično ponašanje tečnosti tokom eksperimenata. Doktor je izveo eksperiment: stavio je natpise na dvije boce koje su bile različite po prirodi. Prvi je rekao "Hvala", a drugi "Gluv si", pa je jedan bio nabijen pozitivnom energijom, a drugi negativnom energijom. Rezultati su zapanjujući: voda je formirala kristale izuzetne ljepote u boci s natpisom "Hvala", a to se dogodilo u kasnijim eksperimentima. Sve lepe reči su donele „kristalnu“ pobedu. U Emotovoj laboratoriji identificirali su riječi koje najsnažnije pročišćavaju vodu. Ispostavilo se da su to "Ljubav" i "Zahvalnost".

Pravilno prečišćavanje vode iz slavine

Živeći u gradu, a ne možete piti izvorsku vodu, morate naučiti kako da barem pravilno pročistite vodu koja se može dobiti iz gradskog vodovoda. Ako se to ne uradi, tečnost će povećan nivo tvrdoća, rđa ili hlor će uzrokovati ozbiljnu štetu vašem tijelu.

  • Najstarija metoda pročišćavanja tečnosti je jednostavno zamrzavanje. Važno je zapamtiti da kada se voda zamrzne, ona se širi u volumenu, pa je za te svrhe bolje odabrati drveno ili plastično posuđe, jer staklo može puknuti. Rezultat možete vidjeti kada se tekućina potpuno zamrzne. Led će biti oblačniji na rubovima nego u sredini. To se događa zbog činjenice da su sve najštetnije stvari smještene na rubovima. Prilikom odmrzavanja ostavite posudu na toplom mjestu i pričekajte da se ivice otope, a tope se višestruko brže od čiste vode. Ocijedite i ostavite čistu vodu za nastavak odmrzavanja u drugoj posudi.
  • Kuhanje je najjednostavniji i najčešći način obični ljudi metoda čišćenja. Doista, u ovom slučaju svi virusi i mikrobi umiru, jer nisu otporni na visoke temperature, ali se tako složeni spojevi kao što je klor ne uništavaju ključanjem, tako da najčešće prokuhana voda ima neugodan okus i gubi svoju korisnost ako odstoji. više od jednog dana.
  • Istraživanja svojstava vode pokazuju da voda mora biti taložena da bi se uklonila jedinjenja hlora. Tečnost treba sipati u veliku posudu i ostaviti šest do osam sati, povremeno mešajući. Metoda je jednostavna za implementaciju, ali nije sasvim praktična - uopće ne eliminira soli iz vode teški metali.
  • Čišćenje uglja bit će korisno za strastvene putnike. Sa sobom morate imati nekoliko pakovanja aktivnog ugljena, gazu, posudu i vatu. Tablete je potrebno zdrobiti, umotati u gazu i staviti u vodu, ostaviti da odstoje petnaestak minuta. Zatim filtrirajte kroz vatu i gazu tako da ne ostane talog uglja. Nakon ovog postupka preporučuje se da se voda dodatno prokuha na vatri, jer ugljen neće osloboditi tečnost od bakterija i štetnih virusa.
  • Srebro ima antimikrobna svojstva. Ovo je otkriveno u davna vremena, ali čak i sada ovu metodu nije izgubio na svom značaju. Ova metoda je vrlo efikasna jer se iz vode uklanjaju i hlor i bakterije. Samo sipajte potrebnu količinu vode u posudu i stavite srebro na dno. To može biti bilo šta: srebrni pribor, nakit ili običan komad srebra. Ostavite proizvod u vodi osam do devet sati.

Savremene metode prečišćavanja vode

Ako ne vjerujete u potpunosti gore navedenim metodama, onda je bolje obratiti se modernijim rješenjima. Na primjer, sada svako može otići u trgovinu i kupiti poseban vrč sa ugrađenim filterom, koji će se morati mijenjati jednom mjesečno. Inače, sadrži i ugalj.

Za potpuni komfor možete kupiti filtere koji su ugrađeni u vašu kućnu slavinu. Pored njih, tu su i moćni savremeni sistemi prečistači koji čiste tečnost brže i efikasnije. Istina, njihova cijena je mnogo veća od ostalih prečistača, ali uz njihovu pomoć imat ćete stalan pristup zdravoj i čistoj vodi za piće.

Anomalna svojstva obične vode

Za razliku od školskih časova fizike, voda nema tri agregatna stanja - tečno, čvrsto (led i snijeg) i gasovito (para). Sada je poznato da voda kao tvar može postojati u pet, a ne u tri agregatna stanja, i to samo u tečnom obliku. A u solidnom - čak četrnaest! Na primjer, temperatura od -120 °C pospješuje transformaciju tekućine u viskoznu masu, ali je neće pretvoriti u komad leda, a na -135 °C voda će općenito izgubiti priliku da postane poput snježnog kristala ili , jednostavnije rečeno, pahulja, pa kao rezultat možete vidjeti samo komadić leda, po strukturi sličan staklu.

Ispod su neobična svojstva vode:

  • Vruća tečnost smrzava se mnogo brže od hladne tečnosti.
  • Voda se može mešati sa uljem, bez obzira na različite gustine. Da biste to učinili, samo trebate ukloniti sve plinove koji se nalaze u njemu iz vode. Zanimljivo je da je proces nepovratan: ako se nakon ove manipulacije u rezultirajuću smjesu dodaju plinovi, ulje i voda se više neće razdvajati.
  • Prethodno izložena voda magnetsko polje, će promijeniti brzinu hemijskih reakcija i rastvorljivost soli.
  • Opšti sadržaj vode u ljudskom tijelu je 50-70%, a ne 80, kako se obično tvrdi.
  • Voda ima svojstvo formiranja kristala pod uticajem temperaturnih uslova, kolokvijalno nazvanih pahuljicama.

Poreklo H2O na našoj planeti

Pojava vode na planeti Zemlji glavna je i česta tema naučne debate. Neki naučnici izneli su teoriju prema kojoj su vodu na našu planetu doneli vanzemaljski objekti - asteroidi ili komete. To se dogodilo u prvim fazama formiranja Zemlje (prije oko četiri milijarde godina), kada je Zemlja već imala oblik eliptične lopte. Međutim, sada je utvrđeno da se jedinjenje H 2 O pojavilo u omotaču ne prije dvije i pol milijarde godina.

Pored neobičnih svojstava vode na hemijskom nivou, ima ih mnogo zanimljivosti, što može biti neverovatno otkriće za svaku osobu:

  • Plašt sadrži 10-12 puta više vode od Svjetskog okeana.
  • Kada bi Zemlja imala isti reljef, odnosno bez ikakvih uzvišenja ili udubljenja, voda bi zauzela cijelu njenu površinu, i to u sloju debljine 3 km.
  • Dešava se da se voda smrzava na pozitivnim temperaturama.
  • Snijeg može reflektirati oko 85 posto sunčevih zraka, dok voda može reflektirati samo 5 posto.
  • Zahvaljujući eksperimentu nazvanom Kelvin Dropper, čovječanstvo je naučilo da kapljice vode iz slavine mogu stvoriti napon do deset kilovolti.
  • Većinu Zemljinih rezervi slatke vode čine glečeri, pa će, ako se oni globalno istope, nivo vode porasti na 64 kilometra, a jedna osmina površine kopna će biti poplavljena.
  • Voda je jedna od malog broja supstanci u prirodi koja se povećava u volumenu kada prelazi iz tekućeg u čvrsto stanje. Pored toga, ovo svojstvo imaju i neki hemijski elementi, jedinjenja i smeše.

Toplotni kapacitet vode

Poznato je da nijedna supstanca na Zemlji ne može apsorbovati toplotu kao voda. Zanimljivo je da je za pretvaranje 1 grama vode u paru potrebno 537 kalorija toplote, a kada se kondenzuje, para vraća istu količinu kalorija u okolinu. Toplotni kapacitet vode je mnogo veći od toplotnog kapaciteta čelika, pa čak i žive.

Voda ima izuzetno interesantna svojstva. Da nema sposobnost da daje i apsorbuje toplotu, Zemljina klima bi momentalno postala potpuno neprikladna za postojanje bilo kakvih inteligentnih oblika života. Na primjer, visoke geografske širine bile bi podložne strašnoj hladnoći, dok bi niske geografske širine imale užareno sunce koje bi spržilo sve okolo. Podzemni okean daje našoj planeti toplinu zahvaljujući unutrašnjim izvorima Zemlje.

Voda kao temelj naučnih disciplina

Teško je raspravljati s činjenicom da su sva civilizacijska dostignuća ostvarena zahvaljujući korištenju i proučavanju vode. Uostalom, voda je univerzalno otapalo i mnogi eksperimenti i iskustva bez njegove upotrebe bili bi nemogući. Dovoljno je navesti primjer parne mašine James Watta.

Tokom istraživanja hemijskog sastava vode, došlo je do otkrića vodonika - "vrućeg vazduha" - Henrija Kevendiša. Vodonik je "porodio" vodu. Istraživanje je također dovelo do stvaranja atomska teorija John Dalton supstance. Nakon što je otkriven hemijski sastav vode, pokrenuo je nevjerovatan razvoj u biološkim, fizičkim, hemijskim i medicinskim naukama. Zahvaljujući brojnim otkrićima, povećana je mogućnost proučavanja terapijskih i preventivnih mjera primjenom H 2 O.

Voda u svjetskim religijama

Čudno, ne samo u naučnom, već iu religijskom svijetu, bilo je mjesta za procjenu važnosti vode. U različitim religijama voda je povezana s različitim stvarima, mnoge od njih imaju svoje značenje. Neobična svojstva obične vode spominju se čak iu svetim knjigama.

U kršćanstvu, voda je personifikacija obnove, čišćenja, krštenja i obnove. U religioznoj umjetnosti simbolizira poniznost. Ako vino predstavlja nešto božansko, onda voda predstavlja čovječanstvo, stoga je mješavina i jednog i drugog simbol fuzije čovjeka i božanstva u jedno.

Za Egipćane je voda uvijek predstavljala rađanje svih živih bića, uključujući ljude. Rekreacija i rast su takođe bili povezani sa životvornom vlagom, kao i snagom velikog Nila, sposobnog da oplođuje i stvara život.

Za Jevreje, Tora voda je tečnost koja daje život. Ovo je izvor koji je uvijek dostupan jevrejskom narodu, koji simbolizira mudrost i Logos.

Za narod Maora, raj se ne nalazi na nebu, kao u mnogim vjerovanjima, već pod vodom, što znači iskonsko savršenstvo.

Za taoiste, supstanca kao što je voda ne predstavlja snagu, kao u mnogim religijama, već slabost. Tačnije, potrebno je prilagoditi se toku života i razumjeti pokretljivost smrti, uprkos postojanosti fluidnosti bića.

Indijanci su vjerovali da voda predstavlja moć Velikog duha, koji se s vremena na vrijeme izlijeva na ljude.

Temelje modernog razumijevanja fizičko-hemijskih svojstava vode prije oko 200 godina postavili su Henry Cavendish i Antoine Lavoisier, koji su otkrili da vode- nije jednostavno hemijski element, kako su srednjovjekovni alhemičari vjerovali, ali kombinacija kisika i vodika u određenom omjeru. (vidi sliku 3)


Zapravo, njegovo ime je vodonik ( hidrogen) - rađanje vode - primljeno je tek nakon ovog otkrića, a voda je dobila svoju modernu hemijsku oznaku, danas poznatu svakom školarcu - H2O.

2.1. Standard vode za mjerenje temperature, mase, topline i nadmorske visine

švedski fizičar Anders Celsius, (vidi Sliku 4), član Stockholmske akademije nauka, stvorio je 1742. godine skalu termometra od Celzijusa, koja se danas koristi skoro svuda. Tačka ključanja vode je 100°, a tačka topljenja leda je 0°. (vidi sliku 5)

Tokom razvoja metričkog sistema, ustanovljenog dekretom francuske revolucionarne vlade 1793. godine da zameni razne drevne mere, voda je korišćena za stvaranje osnovne mere mase (težine) - kilograma i grama: 1 gram, kao što je poznato, je težine 1 kubnog centimetra (mililitra) čiste vode na temperaturi najveće gustine + 40C. Dakle, 1 kilogram je težina 1 litre (1000 kubnih centimetara) ili 1 kubnog decimetra vode: a 1 tona (1000 kilograma) je težina 1 kubnog metra vode. (vidi sliku 6)

Voda se također koristi za mjerenje količine topline. Jedna kalorija je količina toplote potrebna za zagrijavanje 1 grama vode od 14,5° do 15,50 C (vidi sliku 7)

Sve visine i dubine na Zemljinoj kugli mjere se od nivoa mora. (vidi sliku 8)

2.2 Tri stanja vode

Uprkos vekovnoj istoriji proučavanja, najjednostavnijem hemijskom sastavu i izuzetnoj važnosti za život na Zemlji, priroda vode je puna mnogih misterija. Vodu možemo vidjeti samo u tri njena stanja odjednom. (vidi sliku 9) Kada udare jaki mrazevi, možete vidjeti kako se para diže iznad površine vode jezera ili rijeke, a kora leda se već formirala blizu obale.

Vrlo rijetko svojstvo vode se manifestira kada se iz tečnog u čvrsto stanje prevede. Ovaj prijelaz povezan je s povećanjem volumena i, posljedično, smanjenjem gustoće. Kako se voda stvrdnjava, postaje manje gusta - zbog čega led pluta, a ne tone. Led na taj način štiti donje slojeve vode od daljeg hlađenja i smrzavanja.

Osim toga, utvrđeno je da voda ima najveću gustinu na temperaturi od +4°C. Kada se voda u rezervoaru ohladi, teži gornji slojevi tonu, što rezultira dobrim miješanjem tople, lakše duboke vode s površinskom vodom.

Dakle, vodene površine nemojte smrzavati do dna a život u vodi se nastavlja. Jedinstvena svojstva vode se također pojavljuju kada se zagrije. Njegova toplota isparavanja je izuzetno visoka. Na primjer, da bi se ispario 1 gram vode zagrijane na 100 °C, potrebno je 6 puta više topline nego za zagrijavanje iste količine vode od 0 do 80 °C.

2.3 "Super rashlađena" voda

Svi znaju da se voda uvijek pretvara u led kada se ohladi na nula stepeni Celzijusa...osim kada se to ne dogodi! " Supercooling"je sklonost vode da ostane tečna čak i kada je ohlađena ispod tačke smrzavanja.

Ovaj fenomen je moguć zahvaljujući činjenici da okolina ne sadrži centre ili jezgre kristalizacije koji bi mogli izazvati stvaranje kristala leda. Zbog toga voda ostaje u tečnom obliku čak i kada se ohladi na ispod nula stepeni Celzijusa.

Kada krene proces kristalizacije, može se uočiti kako " super rashlađen„Voda se u trenu pretvara u led. Ali pod bilo kojim okolnostima, na temperaturi od -38 °C, najsuperohlađena voda odjednom će se pretvoriti u led.

Šta će se dogoditi ako temperatura bude dalje padala? Na -120 °C, led postaje viskozan, poput melase, a na -135 °C i ispod se pretvara u " staklo" ili " staklasto tijelo» voda je čvrsta supstanca bez kristala.

2.4" Mpemba efekat»

Godine 1963. srednjoškolac Erasto B. Mpemba (vidi sliku 10) primijetio je da se topla voda brže očvršćava u zamrzivaču od hladne vode. Nastavnik fizike s kojim je mladić podijelio svoje otkriće nasmijao mu se.

Na svu sreću, učenik se pokazao upornim i uvjerio učitelja da sprovede eksperiment, koji je potvrdio da je bio u pravu. Sada se fenomen smrzavanja tople vode brže od hladne zove “ Mpemba efekat" Naučnici još uvijek ne razumiju u potpunosti prirodu ovog fenomena.

2.5 Promjene u svojstvima leda kada je izložen pritisku

Još jedna zanimljiva stvar vodno vlasništvo: Povećanje pritiska uzrokuje topljenje leda. To se može primijetiti u praksi, na primjer, klizanje klizaljki po ledu. Površina oštrice klizaljke je mala, tako da je pritisak po jedinici površine veliki i led ispod klizaljke se topi.

Zanimljivo je da ako se iznad vode stvori visok pritisak i zatim ohladi dok se ne smrzne, nastali led u uslovima visokog pritiska se ne topi na 0°C, već na višoj temperaturi. dakle, led, dobijen smrzavanjem vode, koja je pod pritiskom od 20.000 atm., u normalnim uslovima se topi samo na 80°C.

Osim toga, voda se praktički ne komprimira, to određuje volumen i elastičnost stanica i tkiva. Dakle, hidrostatski skelet održava oblik okruglih crva i meduza.

2.6 Toplotni kapacitet vode

Specifični toplinski kapacitet odnosi se na količinu topline koja može zagrijati 1 g mase tvari za 1 °. Ova količina toplote se meri u kalorijama. Voda percipira više topline na 14-15° od drugih tvari; na primjer, količina topline potrebna za zagrijavanje 1 kg vode za 1° može zagrijati 8 kg željeza ili 33 kg žive za 1°.

Voda ima ogroman toplotni kapacitet i nije slučajno što se koristi kao rashladno sredstvo u sistemima grijanja. Iz istog razloga, voda se koristi i kao odlično rashladno sredstvo.

Veliki toplotni kapacitet vode štiti tkiva organizama od brzog i snažnog porasta temperature. Mnogi organizmi se hlade isparavanjem vode.

2.7 Toplotna provodljivost vode

Toplotna provodljivost se odnosi na sposobnost različitih tijela da provode toplinu u svim smjerovima od mjesta primjene zagrijanog predmeta. Voda ima veoma visoku toplotnu provodljivost i to obezbeđuje ravnomernu distribuciju toplote po celom telu čoveka i toplokrvnih životinja.

2.8 Površinski napon vode


Jedno od veoma važnih svojstava vode je površinski napon. Određuje snagu adhezije između molekula vode, kao i geometrijski oblik njene površine. Na primjer, zbog sila površinskog napona u različitim slučajevima nastaju kap, lokva, potok itd.

Postoje čitave vrste insekata koji se kreću po površini vode upravo zbog površinske napetosti. Najpoznatiji su vodoskoci, koji vrhovima šapa počivaju na vodi. Samo stopalo je prekriveno vodoodbojnim premazom. Površinski sloj vode se savija pod pritiskom stopala, ali zbog sile površinskog napona, vodoskok ostaje na površini.

Toliko smo navikli na efekte koje izaziva površinska napetost da ih ne primjećujemo osim ako se ne zabavljamo puhanjem mjehurića od sapunice. Međutim, u prirodi i našim životima oni igraju značajnu ulogu.

Neuobičajeno visoka površinska napetost vode odredila je njenu dobru sposobnost da vlaže površine čvrstih tijela i pokazuje kapilarna svojstva, što joj daje mogućnost da se uzdiže kroz pore i pukotine stijena i materijala uprkos gravitaciji. Upravo ovo svojstvo vode osigurava kretanje otopina hranljive materije od korijena do stabljike, listova, cvijeća i plodova biljaka.

2.9 Voda univerzalni rastvarač

Gledamo planinski izvor i mislimo: “ Ovo je zaista čista voda!“Međutim, nije tako: u prirodi nema idealno čiste vode. Činjenica je da je voda gotovo univerzalni rastvarač.

U njemu su rastvoreni: azot, kiseonik, argon, ugljen-dioksid - i druge nečistoće koje se nalaze u vazduhu. Svojstva rastvarača posebno su izražena u morskoj vodi. Općenito je prihvaćeno da se gotovo svi elementi stola mogu otopiti u vodama Svjetskog okeana periodni sistem elemenata, uključujući rijetke i radioaktivne.

Najviše od svega sadrži natrijuma, hlora, sumpora, magnezijuma, kalijuma, kalcijuma, ugljenika, broma, bora i stroncijuma.Samo zlato se rastvara u Svetskom okeanu, 3 kg po stanovniku Zemlje!

Postoje hidrofobne (od grčkog hydros – mokar i phobos – strah) tvari koje su slabo rastvorljive u vodi, kao što su guma, masti i slično. Takođe, hidrofilne (od grčkog philia - prijateljstvo, sklonost) supstance, one koje se dobro otapaju u vodi, kao što su alkalije, soli i kiseline.

Prisutnost masti ne dozvoljava ljudskom tijelu da se otapa u vodi, jer ćelije tijela imaju posebne membrane koje sadrže određene masne komponente, zahvaljujući kojima voda ne samo da ne otapa naše tijelo, već i potiče njegovu vitalnu aktivnost.

Opštinska obrazovna ustanova Opšteobrazovna gimnazija br.3

Esej

u hemiji

na temu

« Nevjerovatna svojstva voda"

Završeno:

Učenik 10 "B" razreda Belyaevsky Anton

Supervizor:

Nastavnica hemije Trifonova L.V.

Arhangelsk 2002

Uvod (cilj rada, zadaci) 3

Poglavlje 1. Voda u prirodi 3

Poglavlje 2. Vodena sredina 3

Poglavlje 3. Fizička svojstva vode 4

Poglavlje 4. Hemijska svojstva vode 6

Poglavlje 5. Dijagram vode 7

Poglavlje 6. Teška voda 9

Poglavlje 7. Jonski sastav prirodnih voda 9

Poglavlje 8. Podzemne vode 10

Poglavlje 9. Osnovne metode tretmana otpadnih voda 11

Poglavlje 10. Eksperimenti: 12

10.1 Električno razlaganje vode

10.2 Uzgoj kristala

Dodatak 14

Zaključak (Zaključci) 15

Reference 16

Uvod.

Cilj rada: Eksperimentalno proučite svojstva vode.

Zadaci:

1. Voda u prirodi.

2. Razmotrite vodeno okruženje.

3. Razgovarajte o fizičkim svojstvima vode.

4. Razgovarajte o tome hemijska svojstva vode.

5. Razgovor o dijagramu stanja vode.

6. Razgovarajte o teškoj vodi.

7. Razgovarajte o jonskom sastavu vode.

8. Razgovarajte o podzemnim vodama.

9. Razmotrite glavne metode prečišćavanja vode.

10. Radite eksperimente.

Poglavlje 1. Voda u prirodi. Voda je veoma česta supstanca na Zemlji. Skoro 3/4 površine globusa prekriveno je vodom, formirajući okeane, mora, rijeke i jezera. Mnogo vode postoji kao gasovita para u atmosferi; leži u obliku ogromnih masa snijega i leda tokom cijele godine na vrhovima visokih planina i u polarnim zemljama. U utrobi zemlje postoji i voda koja zasićuje tlo i stijene.

Prirodna voda nikada nije potpuno čista. Kišnica je najčistija, ali sadrži i male količine raznih nečistoća koje upija iz zraka.

Količina nečistoća u slatkim vodama obično se kreće od 0,01 do 0,1% (tež.). Morska voda sadrži 3,5% (masenih) otopljenih supstanci, čija je glavna masa natrijum hlorid (kuhinjska so).

Da bi se prirodna voda oslobodila čestica suspendiranih u njoj, filtrira se kroz sloj porozne tvari, na primjer, ugalj, pečena glina itd. Prilikom filtriranja velikih količina vode koriste se pješčani i šljunčani filteri. Filteri također zadržavaju većinu bakterija. Osim toga, za dezinfekciju vode za piće, ona se hloriše; Za potpunu sterilizaciju vode nije potrebno više od 0,7 g hlora po 1 toni vode.

Filtracija može ukloniti samo nerastvorljive nečistoće iz vode. Otopljene tvari se iz njega uklanjaju destilacijom ili ionskom izmjenom.

Voda je veoma važna u životu biljaka, životinja i ljudi. Prema modernim idejama, sam nastanak života povezan je s morem. U svakom organizmu voda je medij u kojem se odvijaju hemijski procesi koji osiguravaju život organizma; osim toga, sam učestvuje u brojnim biohemijskim reakcijama.

Poglavlje 2 Vodeno okruženje. Vodeni okoliš uključuje površinske i podzemne vode. Površinske vode uglavnom su koncentrisane u okeanu i sadrži 1 milijardu 375 miliona kubnih kilometara - oko 98% sve vode na Zemlji. Površina okeana (vodna površina) je 361 milion kvadratnih kilometara. Približno 2,4 puta je veća od kopnene površine teritorije, zauzimajući 149 miliona kvadratnih kilometara. Voda u okeanu je slana, a najveći dio (više od 1 milijarde kubnih kilometara) održava konstantan salinitet od oko 3,5% i temperaturu od približno 3,7 o C. Primjetne razlike u salinitetu i temperaturi uočavaju se gotovo isključivo na površini sloju vode, kao iu rubnim, a posebno u Sredozemnom moru. Sadržaj otopljenog kisika u vodi značajno opada na dubini od 50-60 metara.

Podzemne vode mogu biti slane, slane (manje slane) i slatke; postojeće geotermalne vode imaju povišenu temperaturu (više od 30 o C). Za proizvodne aktivnosti čovječanstva i potrebe njegovih domaćinstava potrebna je slatka voda, čija količina iznosi samo 2,7% ukupne količine vode na Zemlji, a njen vrlo mali udio (samo 0,36%) je dostupan na mjestima koja su lako dostupni za vađenje. Većina slatke vode sadržana je u snijegu i slatkovodnim santima leda koji se nalaze u područjima uglavnom u Antarktičkom krugu. Godišnji svjetski riječni protok slatke vode iznosi 37,3 hiljade kubnih kilometara. Osim toga, može se koristiti i dio podzemne vode od 13 hiljada kubnih kilometara. Nažalost, najveći dio riječnog toka u Rusiji, koji iznosi oko 5.000 kubnih kilometara, javlja se u neplodnim i sjevernim rijetko naseljenim područjima. U nedostatku slatke vode, koristi se slana površinska ili podzemna voda, desaliniziranje ili hiperfiltriranje: propuštanje pod velikom razlikom tlaka kroz polimerne membrane s mikroskopskim rupama koje hvataju molekule soli. Oba ova procesa su energetski vrlo intenzivna, pa je zanimljiv prijedlog da se kao izvor slatke vode koriste slatkovodni santi leda (ili njihovi dijelovi), koji se u tu svrhu vuku kroz vodu do obala koje nemaju slatku vodu, gdje organizovani su da se tope. Prema preliminarnim proračunima kreatora ovog prijedloga, dobivanje slatke vode bit će otprilike upola manje energetski intenzivno od desalinizacije i hiperfiltracije. Važna okolnost svojstvena vodenoj sredini je da se zarazne bolesti uglavnom prenose preko nje (otprilike 80% svih bolesti). Međutim, neki od njih, kao što su veliki kašalj, vodene kozice, tuberkuloza, prenose se zrakom. U cilju suzbijanja širenja bolesti kroz vodu, Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) proglasila je ovu deceniju Dekadom vode za piće.

Poglavlje 3. Fizička svojstva vode. Čista voda je bezbojna bistra tečnost. Gustoća vode prilikom njenog prijelaza iz čvrstog u tečno ne opada, kao gotovo sve druge tvari, već se povećava. Kada se voda zagrije od 0 do 4°C, povećava se i njena gustina. Na 4˚C voda ima maksimalnu gustinu, a tek daljim zagrevanjem njena gustina se smanjuje.

Ako se sa padom temperature i tokom prijelaza iz tekućeg u čvrsto stanje gustina vode mijenja na isti način kao što se to događa za veliku većinu tvari, onda kada se približi zima, površinski slojevi prirodnih voda bi se ohladiti na 0°C i potonuti na dno, stvarajući prostor za toplije slojeve vode, i to bi se nastavilo sve dok cijela masa rezervoara ne postigne temperaturu od 0°C. Tada bi voda počela da se smrzava, nastale ledene plohe bi potonule na dno i akumulacija bi se smrzavala do cijele dubine. Međutim, mnogi oblici života u vodi bili bi nemogući. Ali pošto voda dostiže najveću gustinu na 4°C, pomeranje njenih slojeva izazvano hlađenjem prestaje kada se dostigne ova temperatura. Daljnjim smanjenjem temperature, ohlađeni sloj, koji ima manju gustoću, ostaje na površini, smrzava se i na taj način štiti donje slojeve od daljnjeg hlađenja i smrzavanja.

Velika važnost u životu prirode je i činjenica da voda ima nenormalno visok toplotni kapacitet, pa se noću, kao i tokom prelaska iz leta u zimu, voda polako hladi, a tokom dana ili tokom prelaska iz zime u zimu. leti se takođe polako zagreva i tako je regulator temperature na kugli zemaljskoj.

Zbog činjenice da se kada se led topi, zapremina koju zauzima voda smanjuje, pritisak smanjuje temperaturu topljenja leda. Ovo proizilazi iz Le Chatelierovog principa. Zaista, neka led i tečna voda budu u ravnoteži na O°C . Sa povećanjem pritiska, ravnoteža će se, prema Le Chatelierovom principu, pomeriti ka formiranju one faze, koja pri istoj temperaturi zauzima manji volumen. U ovom slučaju, ova faza je tečna. Dakle, povećanje tlaka na O°C uzrokuje transformaciju leda u tekućinu, a to znači da se temperatura topljenja leda smanjuje.

Molekul vode ima ugaonu strukturu; jezgre uključene u njegov sastav formiraju jednakokraki trokut, u čijoj se osnovi nalaze dva protona, a na vrhu - jezgro atoma kisika. Internuclear O-H udaljenosti blizu 0,1 nm, udaljenost između jezgara atoma vodika je približno 0,15 nm. Od osam elektrona koji čine vanjski elektronski sloj atoma kisika u molekuli vode: .

Formiraju se dva elektronska para kovalentne veze O-H, a preostala četiri elektrona predstavljaju dva usamljena para elektrona.

Vezni ugao HOH (104,3°) je blizak tetraedarskom (109,5°). Elektroni koji formiraju O-H veze se pomjeraju na elektronegativniji atom kisika. Kao rezultat, atomi vodonika dobijaju efektivne pozitivne naboje, tako da se na tim atomima stvaraju dva pozitivna pola. Centri negativnih naboja usamljenih elektronskih parova atoma kisika, smješteni u hibridnim orbitalama, pomjereni su u odnosu na atomsko jezgro i stvaraju dva negativna pola.

Molekularna težina parne vode je 18 i odgovara njenoj najjednostavnija formula. Međutim, molekularna težina tekuće vode, određena proučavanjem njenih otopina u drugim otapalima, pokazuje se da je veća. To ukazuje na to da u tekućoj vodi postoji asocijacija molekula, odnosno da su spojeni u složenije agregate. Ovaj zaključak potvrđuju anomalno visoke vrijednosti temperature topljenja i ključanja vode. Povezivanje molekula vode uzrokovano je stvaranjem vodikovih veza između njih.

U čvrstoj vodi (ledu), atom kisika svake molekule sudjeluje u formiranju dvije vodikove veze sa susjednim molekulima vode prema shemi,

u kojoj su vodonične veze prikazane isprekidanim linijama. Dijagram volumetrijske strukture leda prikazan je na slici. Formiranje vodikovih veza dovodi do rasporeda molekula vode u kojem one dolaze u dodir jedna s drugom sa svojim suprotnim polovima. Molekuli formiraju slojeve, pri čemu je svaki od njih povezan s tri molekula koji pripadaju istom sloju i jednim iz susjednog sloja. Struktura leda spada u najmanje guste strukture, u njemu se nalaze praznine čije su dimenzije nešto veće od dimenzija molekula.

Kada se led topi, njegova struktura je uništena. Ali čak i u tekućoj vodi, vodikove veze između molekula su očuvane: formiraju se saradnici - poput fragmenata strukture leda - koji se sastoje od većeg ili manjeg broja molekula vode. Međutim, za razliku od leda, svaki saradnik postoji vrlo kratko: neki se stalno uništavaju, a drugi stvaraju agregati. Praznine takvih agregata „ledu“ mogu prihvatiti pojedinačne molekule vode; Istovremeno, pakiranje molekula vode postaje gušće. Zato se kada se led topi, volumen koji zauzima voda smanjuje, a gustoća se povećava.

Kako se voda zagrijava, u njoj je manje fragmenata ledene strukture, što dovodi do daljeg povećanja gustine vode. U temperaturnom rasponu od 0 do 4°C ovaj efekat dominira nad termičkim širenjem, tako da gustina vode nastavlja da raste. Međutim, kada se zagrije iznad 4°C, prevladava utjecaj pojačanog toplinskog kretanja molekula i smanjuje se gustina vode. Dakle, na 4°C voda ima najveću gustinu.

Prilikom zagrijavanja vode dio topline troši se na kidanje vodoničnih veza (energija kidanja vodonične veze u vodi iznosi približno 25 kJ/mol). Ovo objašnjava visok toplotni kapacitet vode.

Vodikove veze između molekula vode potpuno se prekidaju tek kada se voda pretvori u paru.

Poglavlje 4. Hemijska svojstva vode. Molekuli vode su veoma otporni na toplotu. Međutim, na temperaturama iznad 1000 °Ñ vodena para počinje da se razlaže na vodik i kiseonik:

Proces razgradnje tvari kao rezultat njenog zagrijavanja naziva se toplinska disocijacija. Toplinska disocijacija vode nastaje apsorpcijom toplote. Dakle, prema Le Chatelierovom principu, što je temperatura viša, voda se više razgrađuje. Međutim, ni na 2000 °S stepen termičke disocijacije vode ne prelazi 2%, tj. ravnoteža između plinovite vode i njenih proizvoda disocijacije - vodonika i kisika - i dalje ostaje pomaknuta prema vodi. Prilikom hlađenja ispod 1000 °C, ravnoteža se gotovo potpuno pomiče u tom smjeru.

Voda je visoko reaktivna supstanca. Oksidi mnogih metala i nemetala se kombinuju sa vodom i formiraju baze i kiseline; neke soli formiraju kristalne hidrate s vodom; većina aktivni metali reaguju sa vodom i oslobađaju vodonik.

Voda takođe ima katalitičku sposobnost. U nedostatku tragova vlage, neke obične reakcije praktički ne nastaju; na primjer, hlor ne stupa u interakciju sa metalima, fluorovodonik ne korodira staklo, natrijum ne oksidira u vazduhu.

Voda je sposobna da se kombinuje sa nizom materija koje su u gasovitom stanju u normalnim uslovima, formirajući takozvane gasne hidrate. Primeri su jedinjenja Xe6HO, CI8HO, CH6HO, CH17HO, koja se talože u obliku kristala na temperaturama od 0 do 24°C (obično pri povišenom pritisku odgovarajućeg gasa). Takva jedinjenja nastaju kao rezultat molekula gasa („gost“) koji ispunjavaju intermolekularne šupljine prisutne u strukturi vode („domaćin“); oni se zovu preklopne veze ili klatrati .

U jedinjenjima klatrata, samo slabe intermolekularne veze se formiraju između molekula „gost“ i „domaćin“; uključeni molekul ne može napustiti svoje mjesto u kristalnoj šupljini uglavnom zbog prostornih poteškoća, stoga su klatrati nestabilna jedinjenja koja mogu postojati samo na relativno niskim temperaturama.

Klatrati se koriste za odvajanje ugljikovodika i plemenitih plinova. U posljednje vrijeme se za desalinizaciju vode uspješno koristi nastanak i uništavanje plinskih klatrata (propana i nekih drugih). Pumping into slana voda Pri povišenom tlaku, odgovarajući plin proizvodi kristale klatrata nalik ledu, a soli ostaju u otopini. Masa kristala nalik snijegu se odvaja od matične tekućine i ispere, a zatim uz lagano povećanje temperature ili smanjenje tlaka, klatrati se razgrađuju, formirajući svježa voda i izvorni gas, koji se ponovo koristi za dobijanje klatrata. Visoka efikasnost i relativno blagi uslovi za ovaj proces čine ga perspektivnim kao industrijska metoda za desalinizaciju morske vode.

Poglavlje 5. Dijagram stanja vode. Dijagram stanja (ili fazni dijagram) je grafička slika zavisnosti između veličina koje karakterišu stanje sistema i faznih transformacija u sistemu (prelaz iz čvrstog u tečno, iz tečnog u gasovito, itd.). Fazni dijagrami se široko koriste u hemiji. Za jednokomponentne sisteme obično se koriste fazni dijagrami koji pokazuju zavisnost faznih transformacija od temperature i pritiska; oni se nazivaju fazni dijagrami u P-T koordinatama .

Slika prikazuje u šematskom obliku (bez strogog pridržavanja mjerila) dijagram stanja vode. Bilo koja tačka na dijagramu odgovara određenim vrijednostima temperature i pritiska.

Dijagram prikazuje ona stanja vode koja su termodinamički stabilna pri određenim vrijednostima temperature i pritiska. Sastoji se od tri krivulje koje razdvajaju sve moguće temperature i pritiske u tri regiona koji odgovaraju ledu, tečnosti i pari.

Pogledajmo svaku od krivulja detaljnije. Počnimo sa OA krivom (Sl.), odvajajući područje pare od regiona tečnosti. Zamislimo cilindar iz kojeg je uklonjen zrak, nakon čega se u njega unosi određena količina čiste vode, bez otopljenih tvari, uključujući plinove; cilindar je opremljen klipom, koji je fiksiran u nekima

pozicija Nakon nekog vremena, dio vode će ispariti, a zasićena para će postojati iznad njene površine. Možete izmjeriti njegov pritisak i osigurati da se ne mijenja tokom vremena i da ne zavisi od položaja klipa. Ako povećamo temperaturu celog sistema i ponovo izmerimo pritisak zasićene pare, ispostaviće se da je povećan. Ponavljanjem ovakvih mjerenja na različitim temperaturama, naći ćemo ovisnost tlaka zasićene vodene pare o temperaturi. OA kriva je graf ovog odnosa: tačke krivulje pokazuju one parove vrijednosti temperature i tlaka pri kojima tečna voda i vodena para

su u ravnoteži jedno sa drugim – koegzistiraju. OA kriva se naziva kriva ravnoteže tekućina-para ili kriva ključanja. U tabeli su prikazane vrijednosti zasićenog tlaka

vodene pare na nekoliko temperatura.

Temperatura

Pritisak zasićene pare

Temperatura

Pritisak zasićene pare

mmHg Art.

mmHg Art.

Pokušajmo stvoriti pritisak u cilindru koji je drugačiji od ravnotežnog, na primjer, manji od ravnotežnog. Da biste to učinili, otpustite klip i podignite ga. U prvom trenutku će pritisak u cilindru zaista pasti, ali će se ubrzo uspostaviti ravnoteža: dodatna količina vode će ispariti i pritisak će ponovo dostići svoju ravnotežnu vrednost. Tek kada sva voda ispari, može se postići pritisak manji od ravnotežnog. Iz toga slijedi da tačke leže na dijagramu stanja ispod ili desno od OA krive , parna regija odgovara. Ako pokušate stvoriti pritisak veći od ravnotežnog, to se može postići samo spuštanjem klipa na površinu vode. Drugim riječima, tačke dijagrama koje leže iznad ili lijevo od OA krive odgovaraju području tečnog stanja.

Koliko daleko se protežu regije tečnog i parnog stanja ulijevo? Označimo jednu tačku u oba područja i pomaknimo se od njih vodoravno ulijevo. Ovo kretanje tačaka na dijagramu odgovara hlađenju tečnosti ili pare pri konstantnom pritisku. Poznato je da ako hladite vodu na normalnom atmosferskom pritisku, onda kada dostigne 0°C voda će početi da se smrzava. Provodeći slične eksperimente na drugim pritiscima, dolazimo do OS krive , odvajajući područje tekuće vode od područja leda. Ova kriva - kriva ravnoteže čvrstog i tekućeg, ili krivulja topljenja - pokazuje one parove vrijednosti temperature i pritiska na kojima su led i tečna voda u ravnoteži.

Krećući se horizontalno ulijevo u području pare (u donjem dijelu dijagrama), na sličan način dolazimo do krivulje 0B . Ovo je kriva ravnoteže čvrste pare, ili kriva sublimacije. Odgovara onim parovima vrijednosti temperature i pritiska na kojima su led i vodena para u ravnoteži.

Sve tri krive seku se u tački O . Koordinate ove tačke su jedini par vrijednosti temperature i pritiska. u kojoj sve tri faze mogu biti u ravnoteži: led, tečna voda i para. Zove se trostruka tačka.

Kriva topljenja je proučavana do vrlo visokih pritisaka.U ovom području otkriveno je nekoliko modifikacija leda (nije prikazano na dijagramu).

Sa desne strane, kriva ključanja završava na kritičnoj tački. Na temperaturi koja odgovara ovoj tački - kritičnoj temperaturi - karakteriziraju se vrijednosti fizička svojstva tečnosti i pare postaju iste, tako da nestaje razlika između stanja tečnosti i pare.

Postojanje kritične temperature utvrdio je 1860. godine D.I. Mendeljejev, proučavajući svojstva tečnosti. Pokazao je da na temperaturama iznad kritične, supstanca ne može biti u tečnom stanju. Godine 1869. Andrews je, proučavajući svojstva gasova, došao do sličnog zaključka.

Kritična temperatura i pritisak za razne supstance su različiti. Dakle, za vodonik = -239,9 °S, = 1,30 MPa, za hlor = 144 °S, = 7,71 MPa, za vodu = 374,2 °S, = 22,12 MPa.

Jedna od karakteristika vode koja je razlikuje od drugih supstanci je da se tačka topljenja leda smanjuje sa povećanjem pritiska. Ova okolnost se ogleda u dijagramu. Kriva topljenja OC na dijagramu vode ide gore ulijevo, dok za gotovo sve ostale tvari ide gore udesno.

Transformacije koje se dešavaju sa vodom pri atmosferskom pritisku odražavaju se na dijagramu tačkama ili segmentima koji se nalaze na horizontalnoj liniji koja odgovara 101,3 kPa (760 mm Hg). Dakle, topljenje leda ili kristalizacija vode odgovara tački D, kipuća voda - tačka E , voda za grijanje ili hlađenje - rezanje DE i tako dalje.

Fazni dijagrami su proučavani za brojne supstance od naučnog ili praktičnog značaja. U principu, oni su slični razmatranom dijagramu stanja vode. Međutim, mogu postojati karakteristike u faznim dijagramima različitih supstanci. Dakle, poznate su supstance čija trostruka tačka leži na pritisku koji je veći od atmosferskog. U ovom slučaju, zagrijavanje kristala na atmosferskom tlaku ne dovodi do topljenja ove tvari, već do njene sublimacije - transformacije čvrste faze direktno u plinovitu fazu.

Poglavlje 6. Teška voda . Prilikom elektrolize obične vode, koja uz molekule HO sadrži i malu količinu molekula DO formiranih od teškog izotopa vodika, razlažu se pretežno molekuli HO. Zbog toga se tokom produžene elektrolize vode ostatak postepeno obogaćuje molekulima DO. Iz takvog ostatka, nakon ponovljene elektrolize 1933. godine, po prvi put je bilo moguće izolovati malu količinu vode , koji se sastoji od skoro 100% molekula DO i zove teška voda.

Po svojim svojstvima teška voda se značajno razlikuje od obične vode (stolne). Reakcije sa teškom vodom odvijaju se sporije nego sa običnom vodom. Teška voda se koristi kao moderator neutrona u nuklearnim reaktorima.

Ch. 7. Jonski sastav prirodnih voda. Oksidacijski procesi koji se odvijaju u tlu organska materija uzrokuju potrošnju kisika i oslobađanje ugljičnog dioksida, pa se filtriranjem kroz tlo povećava sadržaj ugljičnog dioksida u vodi, što dovodi do obogaćivanja prirodnih voda karbonatima kalcija, magnezija i željeza, uz stvaranje vode- rastvorljiv kisele soli tip:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ® Ca(HCO 3) 2

Bikarbonati su prisutni u gotovo svim vodama u različitim količinama. Veliku ulogu u formiranju hemijskog sastava vode igra temeljno tlo, sa kojim voda dolazi u kontakt, filtrira i otapa neke minerale. Posebno intenzivno obogaćuju vodu sedimentne stijene, kao što su krečnjaci, dolomiti, laporci, gips, kamena sol itd. Zauzvrat, tlo i stijene imaju sposobnost da adsorbiraju neke jone iz prirodne vode (npr. Ca 2+, Mg 2 +), zamjenjujući njihov ekvivalentni broj drugih jona (Na + , K +).

Natrijum i magnezijum hloridi i sulfati, te kalcijum hlorid najlakše se otapaju u podzemnim vodama. Silikatne i aluminosilikatne stijene (graniti, kvarcne stijene itd.) su gotovo netopive u vodi koja sadrži ugljični dioksid i organske kiseline.

Najčešći joni u prirodnim vodama su: Cl-, SO, HCO, CO, Na+, Mg 2+, Ca 2+, H+.

Hloridni jon je prisutan u gotovo svim prirodnim vodnim tijelima, a njegov sadržaj varira u vrlo širokom rasponu. Sulfat jon je takođe sveprisutan. Glavni izvor sulfata rastvorenih u vodi je gips. U podzemnim vodama sadržaj sulfatnih jona je obično veći nego u vodi rijeka i jezera. Od jona alkalni metali u prirodnim rezervoarima u najveće količine sadrži jon natrijuma, koji je karakterističan ion visoko mineralizovanih voda mora i okeana.

Joni kalcija i magnezija zauzimaju prvo mjesto u niskomineraliziranim vodama. Glavni izvor jona kalcijuma je krečnjak, a magnezijuma dolomit (MgCO 3 , CaCO 3). Bolja rastvorljivost magnezijum sulfata i karbonata omogućava jonima magnezijuma da budu prisutni u prirodnim vodama u većim koncentracijama od jona kalcijuma.

Ioni vodika u prirodnoj vodi nastaju disocijacijom ugljične kiseline. Većina prirodnih voda ima pH između 6,5 i 8,5. Za površinske vode zbog nižeg sadržaja ugljičnog dioksida, pH je obično viši nego kod podzemnih.

Jedinjenja dušika u prirodnoj vodi predstavljaju amonijum joni, nitriti, nitratni joni zbog razgradnje organskih materija životinjskog i biljnog porijekla. Amonijum joni, osim toga, završavaju u vodnim tijelima s industrijskim otpadnim vodama.

Jedinjenja gvožđa se vrlo često nalaze u prirodnim vodama, a prelazak gvožđa u rastvor može se desiti pod uticajem kiseonika ili kiselina (karbonskih, organskih). Na primjer, oksidacija pirita, koja je vrlo česta u stijenama, proizvodi željezni sulfat:

FeS 2 + 4O 2 ® Fe 2+ + 2SO, a pod dejstvom ugljene kiseline - gvožđe karbonat:

FeS 2 + 2H 2 CO 3 ® Fe 2+ + 2HCO 3 + H 2 S + S.

Jedinjenja silicijuma u prirodnim vodama mogu biti u obliku silicijumske kiseline. Na pH< 8 кремниевая кислота находится практически в недиссоциированном виде; при pH >8 silicijumska kiselina je prisutna zajedno sa HSiO, a pri pH >II - samo HSiO. Deo silicijuma je u koloidnom stanju, sa česticama sastava HSiO 2 H 2 O, kao i u obliku polisilicijumske kiseline: X SiO 2 Y H 2 O. Al 3+, Mn 2+ i drugi katjoni su takođe prisutan u prirodnim vodama.

Izvan supstanci jonski tip prirodne vode takođe sadrže gasove i organske i grube suspendovane materije. Najčešći plinovi u prirodnim vodama su kisik i ugljični dioksid. Izvor kisika je atmosfera, ugljični dioksid su biohemijski procesi koji se odvijaju u dubokim slojevima zemljine kore, ugljični dioksid iz atmosfere.

Od organskih materija koje dolaze spolja treba izdvojiti humusne materije koje voda ispire iz humusnih tla (treseta, sapropelita i dr.). Većina ih je u koloidnom stanju. U samim rezervoarima organske tvari kontinuirano ulaze u vodu kao rezultat smrti različitih vodenih organizama. U tom slučaju neki od njih ostaju suspendirani u vodi, dok drugi tonu na dno gdje se raspadaju.

Grubo raspršene nečistoće koje uzrokuju zamućenje prirodnih voda su tvari mineralnog i organskog porijekla, koje se tokom proljetnih poplava ispiru sa gornjeg sloja zemlje kišom ili otopljenom vodom.

Ch. 8. Podzemne vode. Sovjetski naučnik Lebedev je na osnovu brojnih eksperimenata razvio klasifikaciju vrsta vode u zemljištu i zemljištu. Ideje A.F. Lebedeva, koje su dalje razvijene u kasnijim studijama, omogućile su identifikaciju sljedećih vrsta vode u stijenama: u obliku pare, vezane, slobodne i u čvrstom stanju.

Isparena voda zauzima pore u stijeni koje nisu ispunjene tekućom vodom i pomiče se zbog različitih vrijednosti tlaka pare ili protoka zraka. Kondenzacijom na česticama stijena, vodena para se pretvara u druge vrste vlage.

Postoji nekoliko vrsta vezane vode. Sobirana voda se zadržava česticama stijena pod utjecajem sila koje proizlaze iz interakcije molekula vode s površinom ovih čestica i s izmjenjivačkim kationima. Sobirana voda se dijeli na čvrsto i slabo vezanu. Ako se mokra glina podvrgne pritisku, onda je čak i pod pritiskom od nekoliko hiljada atmosfera nemoguće ukloniti dio vode iz gline. Ovo je čvrsto vezana voda. Potpuno uklanjanje takve vode postiže se tek pri temperaturi od 150 - 300 o C. Što su mineralne čestice koje čine stijenu manje, a samim tim i veća njihova površinska energija, to je veća količina čvrsto vezane vode u ovoj stijeni. . Slabo vezana, ili film, voda formira film oko mineralnih čestica. Slabije se drži i prilično se lako skida sa stijene pod pritiskom. Sobirana voda igra posebno važnu ulogu u glinovitim stijenama. Utiče na svojstva čvrstoće gline i sposobnost filtracije.

Kao što je već navedeno, vezana voda učestvuje u strukturi kristalnih rešetki nekih minerala. U sastav je uključena voda kristalizacije kristalna rešetka. Gips, na primjer, sadrži dva molekula vode CaSO 4 · 2H 2 O. Kada se zagrije, gips gubi vodu i pretvara se u anhidrit (CaSO 4).

Poznato je da na temperaturi od oko 4 o C, voda ima maksimalnu gustinu od 1.000 g/cm 3 . Na 100 o C njegova gustina je 0,958 g/cm 3, na 250 o C -

0,799 g/cm3. Zbog smanjene gustine dolazi do konvektivnog, uzlaznog kretanja zagrijane podzemne vode.

Općenito je prihvaćeno da je voda praktički nestišljiva. Zaista, koeficijent stišljivosti vode, koji pokazuje za koji dio početne zapremine će se smanjiti volumen vode kada se pritisak poveća za I at, vrlo je mali. Za čistu vodu jednaka je 5·10 -5 I/at. Međutim, elastična svojstva vode, kao i stijena koje sadrže vodu, igraju ključnu ulogu u podzemnoj hidrodinamici. Zbog elastičnih sila stvara se pritisak podzemne vode. Temperatura i pritisak djeluju na gustinu vode u suprotnom smjeru.

Gustoća podzemne vode također ovisi o njenom kemijskom sastavu i koncentraciji soli. Ako slatka podzemna voda ima gustinu blizu 1 g/cm 3 , tada gustina koncentrisanih slanih voda dostiže 1,3 - 1,4 g/cm 3 . Povećanje temperature dovodi do značajnog smanjenja viskoznosti podzemne vode i na taj način olakšava njeno kretanje kroz najmanje pore.

Podzemne vode su izuzetno raznolike po svom hemijskom sastavu. Visokoplaninski izvori obično daju veoma slatku vodu sa niskim sadržajem rastvorenih soli, ponekad manje od 0,1 g po litru, a jedan bunar u Turkmenistanu sadržao je slanu vodu sa salinitetom od 547 g/l.

Ch. 9. Osnovne metode tretmana otpadnih voda. Metode koje se koriste za prečišćavanje industrijskih i kućnih otpadnih voda mogu se podijeliti u tri grupe: mehaničke; fizičko-hemijski, biološki. U kompleks postrojenja za tretman, po pravilu, uključuje objekte za mehaničko čišćenje. U zavisnosti od potrebnog stepena prečišćavanja, mogu se dopuniti postrojenjima za biološki ili fizičko-hemijski tretman, a sa većim zahtevima u postrojenja za prečišćavanje se uključuju i objekti za dubinsku obradu. Pre ispuštanja u rezervoar, prečišćena otpadna voda se dezinfikuje, a mulj ili višak biomase formiran u svim fazama tretmana se isporučuje u postrojenja za tretman mulja. Pročišćene otpadne vode mogu se slati u cirkulacione sisteme vodosnabdijevanja industrijskih preduzeća, za poljoprivredne potrebe ili ispuštati u rezervoar. Tretirani mulj se može odložiti, uništiti ili uskladištiti.

Mehanički tretman se koristi za odvajanje neotopljenih mineralnih i organskih nečistoća iz otpadnih voda. U pravilu je to metoda predtretmana i namijenjena je pripremi otpadnih voda za biološke ili fizičko-hemijske metode tretmana. Kao rezultat mehaničkog čišćenja, suspendirane krute tvari se smanjuju do 90%, a organske tvari do 20%. Mehaničke strukture za čišćenje uključuju sita, razne vrste zamki, talože i filtere. Pješčanici se koriste za odvajanje teških mineralnih nečistoća, uglavnom pijeska, iz otpadnih voda. Dehidrirani pijesak, uz pouzdanu dezinfekciju, može se koristiti u radovima na cestama iu proizvodnji građevinskog materijala. Moderatori se koriste za regulaciju sastava i protoka otpadnih voda. Usrednjavanje se postiže ili diferenciranjem protoka dolaznih otpadnih voda, ili intenzivnim miješanjem pojedinačnih otpadnih voda. Primarni taložnici služe za odvajanje suspendovanih čvrstih materija iz otpadnih voda, koje pod uticajem gravitacionih sila taloži se na dno taložnika ili ispliva na njegovu površinu.

Uljne zamke se koriste za prečišćavanje otpadnih voda koje sadrže naftu i naftne derivate u koncentracijama većim od 100 mg/l. Ove strukture su pravokutni rezervoari u kojima su nafta i voda odvojeni zbog razlike u gustoći. Nafta i naftni proizvodi isplivaju na površinu, skupljaju se i uklanjaju iz uljne zamke radi odlaganja.

Biološki tretman je široko korištena metoda za pročišćavanje kućnih i industrijskih otpadnih voda. Zasnovan je na procesu biološke oksidacije organska jedinjenja sadržane u otpadnim vodama. Biološku oksidaciju provodi zajednica mikroorganizama, uključujući mnoge različite bakterije, protozoe i niz visokoorganiziranih organizama - alge, gljive itd., međusobno povezanih u jedinstven kompleks složenim odnosima (metabioza, simbioza i antagonizam).

Hemijski i fizičko-hemijske metode prečišćavanja igraju značajnu ulogu u tretmanu industrijskih otpadnih voda.

Koriste se samostalno iu kombinaciji sa mehaničkim i biološkim metodama.

Neutralizacija se koristi za prečišćavanje industrijskih otpadnih voda iz mnogih industrija koje sadrže alkalije i kiseline. Neutralizacija otpadnih voda vrši se u cilju sprečavanja korozije materijala u odvodnim mrežama i objektima za prečišćavanje, narušavanja biohemijskih procesa u biološkim oksidantima i rezervoarima.

Ch. 10 . Eksperimenti.

Razlaganje vode električnom strujom.

Cilj: eksperimentalno dokazati da se razlaganjem vode električnom strujom oslobađa kisik i vodik.

Oprema: 1) voda;

3) izvor struje;

4) kuhinjska so (NaCl);

5) žice.

Tok rada: 1) Sastaviti uređaj za razlaganje vode električnom strujom.

2) Destilirana voda ne provodi struju, ali je uz dodatak kuhinjske soli (NaCl) odličan provodnik struje.

Zapažanja: Kada se voda razlagala električnom strujom, primijetio sam da se mjehurići plina brzo oslobađaju na žici s negativnim nabojem, dok se na žici s pozitivnim nabojem nakupljaju samo na njihovim vrhovima. Budući da u molekuli vode (H 2 O) postoji jedan atom kisika na svaka dva atoma vodika, plin koji se brzo oslobađa bit će vodonik, a onaj koji se nakuplja samo na krajevima žica bit će kisik. Ubrzo je žica s oslobođenim kisikom počela oksidirati - pocrnjela je i raspala se, a na žici na kojoj se oslobađao vodik formirao se bijeli "šablon". Nakon nekog vremena, voda koja se raspada poprimila je plavičastu nijansu.

Uzgoj kristala.

Cilj: uzgoj kristala kalijum aluma (KAl(SO 4) 2 12H 2 O) i željeznog sulfata (FeSO 4 7H 2 O).

Oprema: 1) čaše;

2) vuneni konac;

5) štap.

Napredak: Kristali se uzgajaju uglavnom postupnim hlađenjem zasićene otopine, jer to omogućava rast velikih kristala u kraćem vremenu ispravan oblik. U naučnim i metodološka literatura opisane su različite metode uzgoja kristala.

Zasićeni rastvori soli se pripremaju na temperaturi od 70 – 80 °C.

Kalijum alum (KAl(SO 4) 2 12H 2 O): 150 – 200 g na 500 ml.

Gvožđe sulfat (FeSO 4 7H 2 O): 200 – 250 g na 500 ml.

Aplikacija

Slika 1. Razgradnja vode električnom strujom

Slika 2 Uzgoj kristala

Zaključak.

Zaključci:

1. Voda je bezbojna tečnost bez ukusa i mirisa, tačka topljenja - 0 °C, tačka ključanja - 100 °C, specifična toplota - 4,18 J/(gK);

2. Voda ima hemijsku formulu H 2 O, molekul vode ima ugaonu strukturu;

3. Voda postoji u tri agregatna stanja - tečno, čvrsto i gasovito;

4. Voda je reaktivna supstanca.

5. Jonski sastav različitih prirodnih voda značajno se razlikuje.

6. Postoje različite metode za prečišćavanje vode.

U praksi su izvedeni eksperimenti i opisani rezultati eksperimenta sa vodom.

Rezultati eksperimenata su prikazani u dodatku.

U budućnosti je planiran program eksperimentalnog i teorijskog proučavanja vode.

Spisak korišćene literature:

1. Aleksinsky V.N. Zabavni eksperimenti iz hemije: Priručnik za nastavnike. – M.: Prosveta, 1980 – 127 str.

2. Ahmetov N.S. Neorganska hemija. - M., 1992

3. Glinka N.A. opšta hemija. - L. 1989

4. Globalna mreža "Internet".

5. Dječija enciklopedija. Tehnologija i proizvodnja. – M., 1972

6. Kriuman V.A. Knjiga za čitanje neorganska hemija. Dio 1. Priručnik za studente - M.: Obrazovanje, 1983. – 320s.

7. Livčak I.F., Voronov Yu.V., Sigurnost okruženje".

8. Panina E.F., “Sastav, svojstva i metode prečišćavanja otpadnih voda iz preduzeća rudarske industrije”, 1990.

9. Prokofjev M.A. enciklopedijski rječnik mladi hemičar. – M., 1982

10. Sergejev E.M. , Koff G.L. " Racionalna upotreba i urbana zaštita životne sredine."

11. Fadeev G.N. Hemijske reakcije: Priručnik za studente. –

M.: Obrazovanje, 1980. – 176 str.

12. Khomchenko G.P. Priručnik o hemiji za one koji upisuju fakultete. – M., ONIX, 2000. – 464s.

13. Chernova N.M., Bylova A.M., “Ekologija”.

"Memorija" vode

Nakon obrade prirodne vode u magnetnom polju, mnoge od njenih fizičko-hemijske karakteristike. I slične promjene u svojstvima vode nastaju ne samo kada je izložena magnetskom polju, već i pod utjecajem niza drugih fizičkih faktora - zvučni signali, električna polja, promjene temperature, zračenje, turbulencija itd. Šta bi mogao biti mehanizam takvih uticaja?

Tipično, tečnosti, kao i gasovi, karakteriše haotičan raspored molekula u njima. Ali to nije priroda “najnevjerovatnije tekućine”. Rentgenska analiza strukture vode pokazala je da je tekuća voda po strukturi bliža čvrstim materijama nego gasovima, jer je raspored molekula vode jasno pokazao neku pravilnost karakterističnu za čvrste materije. Istovremeno, naučnici su otkrili da će voda dobijena, na primjer, kao rezultat topljenja leda, i voda dobivena kondenzacijom pare, imati različitu strukturu molekularnog reda, što znači da će neka njena svojstva biti drugačija. Iskustvo pokazuje da otopljena voda ima blagotvoran učinak na žive organizme.

Strukturne razlike vode opstaju neko vrijeme, što je omogućilo naučnicima da govore o misterioznom mehanizmu "pamćenja" ove nevjerovatne tekućine. Nema sumnje da voda neko vrijeme „pamti“ fizički uticaj koji se na nju vrši, a ove informacije „zabilježene“ u vodi utiču na žive organizme, uključujući i ljude. I uopće nije iznenađujuće da čovjek, kao i svaki drugi organizam, nije nimalo ravnodušan prema tome kakvi su vanjski utjecaji utisnuti u „sjećanje“ vode koju pije.

Voda bilježi informacije koje joj prenose naše misli, osjećaji i riječi.
Odgovorni smo za ono što prenosimo u prostor.

Nekada je postojalo staro vjerovanje: dobro je napojiti stoku grmljavinom. A ljetna kiša i grmljavina su zaista životvorni za usjeve. Takva se voda razlikuje od obične vode, prije svega, po velikom broju nabijenih pozitivnih i negativnih čestica, koje pozitivno djeluju na tok najrazličitijih bioloških procesa.

Dakle, voda je sposobna da skladišti različite fizičke efekte u svom “pamćenju”, a može biti i “čuvar” duhovnih efekata. Prisjetimo se obreda osvećenja vode za Bogojavljenje. Voda nad kojom se čita molitva, vjerovatno ne uzalud, smatra se posebnom.