Najbardziej niesamowita właściwość wody. Unikalne właściwości wody. „Niezwykłe właściwości wody”

W życiu codziennym ludzie przestali postrzegać życiodajną wilgoć jako coś niezwykłego, cennego i rzadkiego; wręcz przeciwnie, wszyscy nowoczesny mężczyzna bierze to za oczywistość, nawet nie myśląc o niezwykłych właściwościach wody. Ale niektóre z nich wprawiają w zakłopotanie nawet naukowców. Nie ma w przyrodzie innych substancji, które miałyby tak ostre sprzeczności i anomalie oraz tak niezwykłe właściwości jak woda. W jednym przypadku okaże się to konieczne, a w innym – niezwykle szkodliwe. Ponadto właściwości wody mają ogromny wpływ na otaczający nas świat. Nawet słynny obieg wody w przyrodzie nie byłby możliwy, gdyby nie jego niesamowite „nawyki”. Zastanówmy się więc nad cechami i znaczeniem wilgoci w życiu każdego z nas.

Przydatne właściwości wody

Brak wody w organizmie człowieka, jak i każdego innego żywego organizmu, powoduje bardzo szybkie odwodnienie. W tym przypadku cierpi przede wszystkim system nerwowy, składające się przede wszystkim z wody, a następnie z innych systemów podtrzymywania życia. Dlatego główną korzystną właściwością wody jest zapewnienie funkcji życiowych wszystkim żywym istotom.

Uzupełniając równowagę wilgoci w organizmie, człowiek przede wszystkim zapobiega obumieraniu żywych komórek, a także zapewnia zdrowie skóry, normalizuje pracę mózgu i zapobiega zaburzeniom metabolicznym. Do jednego więcej, nie mniej przydatna właściwość Woda może obejmować także oczyszczanie organizmu ze szkodliwych toksyn, odpadów i innych niekorzystnych substancji, które będą miały negatywny wpływ na życie.

Wybór wody do picia

Woda pitna ma tak różne właściwości, że trzeba skupić się wyłącznie na jej składzie. Ważne jest, aby wiedzieć, że istnieje również woda destylowana. Nie nadaje się do picia, gdyż jest dokładnie oczyszczona, przez co nie ma w niej minerałów. Ale to obecność minerałów wyjaśnia organiczną właściwość wody, której istotą jest właśnie to, że dostają się do organizmu, gdy człowiek pije wodę. Woda destylowana nie jest w stanie tego zapewnić, dlatego jej cena jest niższa.

Lecznicze właściwości wody

Przede wszystkim głównym składnikiem krwi jest woda. Krew przenosi przydatne substancje, minerały i sole do wszystkich układów narządów, więc im więcej czystej wody otrzyma, tym lepiej.

Narządem najbardziej podatnym na choroby z powodu braku płynu jest prawie. Z tego powodu są mocno obciążone, a następnie przestają usuwać toksyny w wystarczających ilościach. Wysoko wykwalifikowani eksperci twierdzą, że w zależności od masy ciała człowiek powinien codziennie spożywać proporcjonalną ilość wody. Tak więc na 450 gramów wagi należy wypić 14 ml wody.

• Stopioną wodę stosuje się w leczeniu miażdżycy.
• Zimną wodę można skutecznie stosować przy wymiotach, zawrotach głowy, przegrzaniu, zatruciach toksycznych i pokarmowych, omdleniach i podwyższonej temperaturze ciała.
• Ciepła woda łagodzi skurcze podczas cyklu menstruacyjnego, usuwając obficie krew, a także pomaga poprawić trawienie.

Badania przeprowadzone przez Masaru Emoto

Japoński badacz Masaru Emoto poświęcił wiele czasu badaniu niezwykłych właściwości wody. Badania Naukowiec dostarcza jeszcze więcej dowodów na istnienie niesamowitych właściwości życiodajnej wilgoci i zawiera ponad 10 tysięcy zdjęć wykonanych podczas eksperymentów. To dzięki naukowcowi przeprowadzono oryginalne eksperymenty nad niezwykłymi właściwościami wody.

Podstawą jego badań było to, że woda zdawała się „odczuwać” negatywną i pozytywną energię, czego dowodem było niezwykłe zachowanie cieczy podczas eksperymentów. Lekarz przeprowadził eksperyment: na dwóch butelkach o różnym charakterze umieścił napisy. Pierwsza powiedziała „Dziękuję”, a druga „Jesteś głuchy”, więc jedna została naładowana pozytywną energią, a druga negatywną. Rezultaty są oszałamiające: z wody w butelce z napisem „Dziękuję” utworzyły się kryształy o niezwykłej urodzie i stało się to w kolejnych eksperymentach. Wszelkie miłe słowa odniosły „krystaliczne” zwycięstwo. W laboratorium Emoto zidentyfikowali słowa, które najskuteczniej oczyszczają wodę. Okazały się to „Miłość” i „Wdzięczność”.

Prawidłowe oczyszczanie wody wodociągowej

Mieszkając w mieście i nie mając możliwości picia wody źródlanej, trzeba nauczyć się przynajmniej prawidłowo oczyszczać wodę, którą można pozyskać z wodociągów miejskich. Jeśli nie zostanie to zrobione, ciecz to zrobi podwyższony poziom twardość, rdza lub chlor spowodują poważne szkody dla organizmu.

• Najstarszą metodą oczyszczania płynów jest proste zamrażanie. Należy pamiętać, że woda zamarzając zwiększa swoją objętość, dlatego lepiej wybrać do tego celu naczynia drewniane lub plastikowe, ponieważ szkło może pęknąć. Wynik można zobaczyć, gdy ciecz całkowicie zamarznie. Lód będzie bardziej zachmurzony na krawędziach niż w środku. Dzieje się tak dlatego, że wszystkie najbardziej szkodliwe rzeczy są umieszczone na krawędziach. Podczas rozmrażania należy pozostawić pojemnik w ciepłym miejscu i poczekać, aż brzegi się roztopią, a topią się wielokrotnie szybciej niż czysta woda. Odcedzić, a czystą wodę pozostawić do dalszego rozmrażania w innym pojemniku.
• Gotowanie jest najprostszą i najczęstszą metodą zwykli ludzie metoda czyszczenia. Rzeczywiście w tym przypadku wszystkie wirusy i drobnoustroje umierają, ponieważ nie są odporne na wysokie temperatury, ale tak złożone związki, jak chlor, nie ulegają zniszczeniu przez gotowanie, dlatego najczęściej przegotowana woda ma nieprzyjemny smak i traci swoją przydatność, jeśli stoi przez więcej niż dzień.
• Badania właściwości wody wykazały, że aby usunąć związki chloru, należy ją osadzić. Płyn należy przelać do dużego pojemnika i pozostawić na sześć – osiem godzin, od czasu do czasu mieszając. Metoda jest prosta w wykonaniu, ale nie do końca praktyczna - w ogóle nie eliminuje soli z wody metale ciężkie.
• Czyszczenie węglem przyda się zapalonym podróżnikom. Trzeba mieć ze sobą kilka paczek węgla aktywnego, gazę, pojemnik i watę. Tabletki należy pokruszyć, zawinąć w gazę i umieścić w wodzie, odstawić na około piętnaście minut. Następnie przefiltruj przez watę i gazę, aby nie pozostał osad węglowy. Po tej procedurze zaleca się dodatkowo zagotować wodę nad ogniem, ponieważ węgiel nie usunie płynu z bakterii i szkodliwych wirusów.
• Srebro ma właściwości antybakteryjne. Odkryto to w starożytności, ale nawet teraz Ta metoda nie straciło na aktualności. Metoda ta jest bardzo skuteczna, gdyż z wody usuwany jest zarówno chlor, jak i bakterie. Wystarczy wlać do miski odpowiednią ilość wody i położyć na dnie srebro. Może to być wszystko: sztućce, biżuteria lub zwykły kawałek srebra. Pozostaw produkt w wodzie na osiem do dziewięciu godzin.

Nowoczesne metody oczyszczania wody

Jeśli nie ufasz całkowicie powyższym metodom, lepiej sięgnąć po bardziej nowoczesne rozwiązania. Na przykład teraz każdy może pójść do sklepu i kupić specjalny dzbanek z wbudowanym filtrem, który trzeba będzie wymieniać raz w miesiącu. Nawiasem mówiąc, zawiera również węgiel.

Dla pełnego komfortu możesz kupić filtry, które są wbudowane w Twój domowy kran. Oprócz nich są potężni nowoczesne systemy oczyszczacze, które oczyszczają ciecz szybciej i wydajniej. To prawda, że ​​​​ich koszt jest znacznie wyższy niż w przypadku innych oczyszczaczy, ale z ich pomocą będziesz mieć stały dostęp do zdrowej i czystej wody pitnej.

Anomalne właściwości zwykłej wody

W przeciwieństwie do szkolnych lekcji fizyki, woda nie występuje w trzech stanach skupienia – ciekłym, stałym (lód i śnieg) oraz gazowym (para). Obecnie wiadomo, że woda jako substancja może występować w pięciu, a nie trzech stanach skupienia i to wyłącznie w postaci płynnej. A solidnie – aż czternaście! Na przykład temperatura -120°C sprzyja przemianie cieczy w lepką masę, ale nie powoduje jej przekształcenia w kawałek lodu, a w temperaturze -135°C woda na ogół traci możliwość stania się jak kryształ śniegu lub , prościej mówiąc, płatek śniegu, dzięki czemu widać tylko kawałek lodu o strukturze podobnej do szkła.

Poniżej niezwykłe właściwości wody:

• Gorąca ciecz zamarza znacznie szybciej niż zimna ciecz.
• Wodę można mieszać z olejem, niezależnie od różnej gęstości. Aby to zrobić, wystarczy usunąć z wody wszystkie zawarte w nim gazy. Co ciekawe, proces jest nieodwracalny: jeśli po tej manipulacji do powstałej mieszaniny doda się gazy, olej i woda nie będą już rozdzielane.
• Wcześniej odsłonięta woda pole magnetyczne, zmieni szybkość reakcji chemicznych i rozpuszczalność soli.
• Treść ogólna wody w organizmie człowieka wynosi 50-70%, a nie 80, jak się powszechnie uważa.
• Woda ma właściwość tworzenia pod wpływem warunków temperaturowych kryształów, zwanych potocznie płatkami śniegu.

Pochodzenie H2O na naszej planecie

Pojawienie się wody na planecie Ziemia jest głównym i częstym tematem debat naukowych. Niektórzy naukowcy wysuwają teorię, według której wodę sprowadzili na naszą planetę obiekty obce - asteroidy lub komety. Miało to miejsce w pierwszych etapach formowania się Ziemi (około czterech miliardów lat temu), kiedy Ziemia miała już kształt eliptycznej kuli. Jednakże obecnie ustalono, że związek H 2 O pojawił się w płaszczu nie wcześniej niż dwa i pół miliarda lat temu.

Oprócz niezwykłych właściwości wody na poziomie chemicznym jest ich wiele interesujące fakty, co dla każdego może być niesamowitym odkryciem:

• Płaszcz zawiera 10-12 razy więcej wody niż Ocean Światowy.
• Gdyby Ziemia miała taką samą rzeźbę terenu, czyli bez wzniesień i zagłębień, wówczas woda zajmowałaby całą jej powierzchnię i to w warstwie o grubości 3 km.
• Zdarza się, że woda zamarza w dodatnich temperaturach.
• Śnieg może odbijać około 85 procent promieni słonecznych, podczas gdy woda może odbijać tylko 5 procent.
• Dzięki eksperymentowi zwanemu Kroplomierzem Kelvina ludzkość dowiedziała się, że krople wody z kranu mogą wytworzyć napięcie dochodzące do dziesięciu kilowoltów.
• Większość zasobów słodkiej wody na Ziemi tworzą lodowce, więc jeśli stopią się one na całym świecie, poziom wody wzrośnie do 64 kilometrów, a jedna ósma powierzchni lądu zostanie zalana.
• Woda jest jedną z niewielu substancji występujących w przyrodzie, która zwiększa swoją objętość przy przejściu ze stanu ciekłego do stałego. Oprócz tego niektóre pierwiastki chemiczne, związki i mieszaniny mają tę właściwość.

Pojemność cieplna wody

Wiadomo, że żadna substancja na Ziemi nie jest w stanie tak absorbować ciepła jak woda. Co ciekawe, do przekształcenia 1 grama wody w parę wodną potrzeba 537 kalorii ciepła, a po skropleniu para zwraca do środowiska taką samą ilość kalorii. Pojemność cieplna wody jest znacznie większa niż pojemność cieplna stali, a nawet rtęci.

Woda ma niezwykle ciekawe właściwości. Gdyby nie posiadała zdolności oddawania i pochłaniania ciepła, klimat Ziemi natychmiast stałby się całkowicie nieodpowiedni dla istnienia jakichkolwiek inteligentnych form życia. Na przykład na dużych szerokościach geograficznych panować będzie straszliwe zimno, podczas gdy na niskich szerokościach geograficznych będzie panować palące słońce, które spali wszystko wokół. Podziemny ocean zaopatruje naszą planetę w ciepło dzięki wewnętrznym źródłom Ziemi.

Woda jako podstawa dyscyplin naukowych

Trudno nie zgodzić się z faktem, że wszystkie osiągnięcia cywilizacji zostały zrealizowane dzięki wykorzystaniu i badaniu wody. W końcu woda jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem i wiele eksperymentów i doświadczeń bez jej użycia byłoby niemożliwych. Wystarczy przytoczyć przykład maszyny parowej Jamesa Watta.

Podczas badań składu chemicznego wody doszło do odkrycia wodoru – „gorącego powietrza” – przez Henry’ego Cavendisha. Wodór „zrodził” wodę. Badania doprowadziły również do powstania teoria atomowa Substancje Johna Daltona. Odkrycie składu chemicznego wody zapoczątkowało niesamowity rozwój nauk biologicznych, fizycznych, chemicznych i medycznych. Dzięki licznym odkryciom wzrosła możliwość badania środków leczniczych i profilaktycznych z wykorzystaniem H 2 O.

Woda w religiach świata

Co ciekawe, nie tylko w świecie naukowym, ale także religijnym znalazło się miejsce na ocenę znaczenia wody. W różnych religiach woda kojarzy się z różnymi rzeczami, wiele z nich ma swoje własne znaczenie. O niezwykłych właściwościach zwykłej wody wspominają nawet święte księgi.

W chrześcijaństwie woda jest uosobieniem odnowy, oczyszczenia, chrztu i odnowienia. W sztuce religijnej symbolizuje pokorę. Jeśli wino reprezentuje coś boskiego, to woda reprezentuje ludzkość, dlatego mieszanina obu jest symbolem połączenia człowieka i bóstwa w jedno.

Dla Egipcjan woda zawsze uosabiała narodziny wszystkich żywych istot, w tym ludzi. Wypoczynek i wzrost kojarzono także z życiodajną wilgocią i mocą wielkiego Nilu, zdolną do zapładniania i generowania życia.

Dla Żydów woda Tory jest życiodajnym płynem. Jest to źródło zawsze dostępne dla narodu żydowskiego, które symbolizuje mądrość i Logos.

Dla Maorysów niebo nie znajduje się w niebie, jak w wielu wierzeniach, ale pod wodą, co oznacza pierwotną doskonałość.

Dla taoistów substancja taka jak woda nie reprezentuje siły, jak w wielu religiach, ale słabość. Mówiąc dokładniej, należy dostosować się do biegu życia i zrozumieć ruchliwość śmierci, pomimo utrzymywania się płynności bytu.

Rdzenni Amerykanie wierzyli, że woda reprezentuje moc Wielkiego Ducha, który od czasu do czasu wylewa się na ludzi.

Podstawy współczesnego rozumienia właściwości fizykochemicznych wody położyli około 200 lat temu Henry Cavendish i Antoine Lavoisier, którzy odkryli, że woda- to nie jest proste pierwiastek chemiczny, jak wierzyli średniowieczni alchemicy, ale połączenie tlenu i wodoru w określonej proporcji. (patrz rys. 3)

Właściwie jego nazwa to wodór ( wodór) - rodzenie wody - otrzymano dopiero po tym odkryciu, a woda uzyskała nowoczesne oznaczenie chemiczne, znane obecnie każdemu uczniowi - H2O.

2.1. Wzorzec wody do pomiaru temperatury, masy, ciepła i wysokości

szwedzki fizyk Andersa Celsjusza, (patrz ryc. 4), członek Sztokholmskiej Akademii Nauk, stworzył w 1742 r. skalę termometru celsjusza, która jest obecnie używana prawie wszędzie. Temperatura wrzenia wody wynosi 100°, a temperatura topnienia lodu wynosi 0°. (patrz rys. 5)

Podczas rozwoju systemu metrycznego, ustanowionego dekretem francuskiego rządu rewolucyjnego w 1793 r. w celu zastąpienia różnych starożytnych miar, do stworzenia podstawowej miary masy (wagi) używano wody - kilograma i grama: 1 gram, jak wiadomo, to masa 1 centymetra sześciennego (mililitra) czystej wody o najwyższej temperaturze gęstości + 40°C. Zatem 1 kilogram to waga 1 litra (1000 centymetrów sześciennych) lub 1 decymetr sześcienny wody, a 1 tona (1000 kilogramów) to masa 1 metra sześciennego wody. (patrz rys. 6)

Do pomiaru ilości ciepła używa się także wody. Jedna kaloria to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 grama wody od 14,5° do 15,50 C. (patrz rys. 7)

Wszystkie wysokości i głębokości na kuli ziemskiej mierzone są od poziomu morza. (patrz rys. 8)

2.2 Trzy stany wody

Pomimo wielowiekowej historii badań, najprostszego składu chemicznego i wyjątkowego znaczenia dla życia na Ziemi, natura wody skrywa wiele tajemnic. Wodę możemy zobaczyć tylko w trzech jej stanach jednocześnie. (patrz ryc. 9) Kiedy nadejdą silne mrozy, można zaobserwować, jak para unosi się nad powierzchnią wody jeziora lub rzeki, a w pobliżu brzegu utworzyła się już skorupa lodowa.

Bardzo rzadka właściwość wody objawia się przejściem ze stanu ciekłego w stan stały. Przejście to wiąże się ze wzrostem objętości i w konsekwencji spadkiem gęstości. Gdy woda twardnieje, staje się mniej gęsta – dlatego lód raczej pływa, niż tonie. Lód chroni w ten sposób leżące pod spodem warstwy wody przed dalszym ochłodzeniem i zamarznięciem.

Ponadto ustalono, że woda ma największą gęstość w temperaturze +4°C. Kiedy woda w zbiorniku ochładza się, cięższe górne warstwy opadają, co powoduje dobre wymieszanie ciepłej, lżejszej wody głębokiej z wodami powierzchniowymi.

Dlatego zbiorniki wodne nie zamarzaj do dna a życie w wodzie trwa. Unikalne właściwości wody ujawniają się także po podgrzaniu. Jego ciepło parowania jest niezwykle wysokie. Przykładowo, aby odparować 1 gram wody podgrzanej do temperatury 100°C, potrzeba 6 razy więcej ciepła niż do podgrzania tej samej ilości wody od 0 do 80°C.

2.3 Woda „super schłodzona”.

Każdy wie, że woda zawsze zamienia się w lód, gdy zostanie schłodzona do zera stopni Celsjusza… chyba że tak się nie dzieje! " Przechłodzenie„to tendencja wody do pozostawania w stanie ciekłym nawet po schłodzeniu poniżej punktu zamarzania.

Zjawisko to jest możliwe dzięki temu, że w środowisku nie występują centra ani jądra krystalizacji, które mogłyby wywołać powstawanie kryształków lodu. Dlatego woda pozostaje w postaci płynnej nawet po schłodzeniu do temperatury poniżej zera stopni Celsjusza.

Kiedy rozpoczyna się proces krystalizacji, można zaobserwować, jak „ super schłodzone„Woda w jednej chwili zamienia się w lód. Jednak w każdych okolicznościach, w temperaturze -38°C, najbardziej przechłodzona woda nagle zamieni się w lód.

Co się stanie, gdy temperatura będzie dalej spadać? W temperaturze -120°C lód staje się lepki jak melasa, a w temperaturze -135°C i poniżej zamienia się w „ szkło" Lub " szklisty» woda jest substancją stałą, nie zawierającą kryształów.

2,4" Efekt Mpemby»

W 1963 roku uczeń szkoły średniej Erasto B. Mpemba (patrz ryc. 10) zauważył, że gorąca woda krzepnie w zamrażarce szybciej niż zimna woda. Nauczyciel fizyki, z którym młody człowiek podzielił się swoim odkryciem, wyśmiał go.

Na szczęście uczeń okazał się wytrwały i przekonał nauczyciela do przeprowadzenia eksperymentu, który potwierdził, że miał rację. Obecnie zjawisko zamarzania gorącej wody szybciej niż zimnej nazywa się „ Efekt Mpemby" Naukowcy wciąż nie do końca rozumieją naturę tego zjawiska.

2.5 Zmiany właściwości lodu pod wpływem ciśnienia

Kolejna ciekawa rzecz właściwość wody: Wzrost ciśnienia powoduje topnienie lodu. Można to zaobserwować w praktyce na przykład podczas ślizgania się łyżew po lodzie. Powierzchnia łyżwy jest niewielka, więc nacisk na jednostkę powierzchni jest duży, a lód pod łyżwą topi się.

Co ciekawe, jeśli nad wodą wytworzy się wysokie ciśnienie, a następnie ochłodzi ją aż do zamarznięcia, powstały lód w warunkach wysokiego ciśnienia topi się nie w temperaturze 0°C, ale w wyższej temperaturze. Więc, lód, otrzymywany przez zamrożenie wody pod ciśnieniem 20 000 atm., w normalnych warunkach topi się dopiero w temperaturze 80°C.

Ponadto woda praktycznie się nie ściska, co decyduje o objętości i elastyczności komórek i tkanek. Zatem to szkielet hydrostatyczny utrzymuje kształt glisty i meduzy.

2.6 Pojemność cieplna wody

Ciepło właściwe odnosi się do ilości ciepła, która może ogrzać 1 g masy substancji o 1 °. Ilość ciepła mierzona jest w kaloriach. Woda odbiera więcej ciepła w temperaturze 14-15° niż inne substancje; na przykład ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg wody o 1° może ogrzać 8 kg żelaza lub 33 kg rtęci o 1°.

Woda ma ogromną pojemność cieplną i nieprzypadkowo wykorzystuje się ją jako czynnik chłodzący w systemach grzewczych. Z tego samego powodu woda jest również stosowana jako doskonały środek chłodzący.

Duża pojemność cieplna wody chroni tkanki organizmów przed szybkim i silnym wzrostem temperatury. Wiele organizmów chłodzi się poprzez odparowanie wody.

2.7 Przewodność cieplna wody

Przewodność cieplna odnosi się do zdolności różnych ciał do przewodzenia ciepła we wszystkich kierunkach od miejsca przyłożenia ogrzanego przedmiotu. Woda ma bardzo wysoką przewodność cieplną, co zapewnia równomierny rozkład ciepła w organizmie człowieka i zwierząt stałocieplnych.

2.8 Napięcie powierzchniowe wody

Jedną z bardzo ważnych właściwości wody jest napięcie powierzchniowe. Określa siłę adhezji pomiędzy cząsteczkami wody, a także geometryczny kształt jej powierzchni. Na przykład pod wpływem sił napięcia powierzchniowego w różnych przypadkach powstają krople, kałuże, strumienie itp.

Istnieją całe gatunki owadów, które poruszają się po powierzchni wody właśnie dzięki napięciu powierzchniowemu. Najbardziej znane są nartniki wodne, które opierają się na wodzie czubkami łap. Sama stopa pokryta jest wodoodporną powłoką. Powierzchniowa warstwa wody ugina się pod naciskiem stopy, jednak pod wpływem siły napięcia powierzchniowego nartnik pozostaje na powierzchni.

Jesteśmy tak przyzwyczajeni do efektów wywołanych napięciem powierzchniowym, że nie zauważamy ich, jeśli nie bawimy się w puszczanie baniek mydlanych. Jednak w przyrodzie i naszym życiu odgrywają one znaczącą rolę.

Niezwykle wysokie napięcie powierzchniowe wody zdecydowało o jej dobrej zdolności zwilżania powierzchni ciał stałych i wykazaniu właściwości kapilarnych, co daje jej zdolność do wznoszenia się przez pory i pęknięcia skał i materiałów wbrew sile grawitacji. Ta właściwość wody zapewnia ruch roztworów składniki odżywcze od korzenia do łodygi, liści, kwiatów i owoców roślin.

2.9 Uniwersalny rozpuszczalnik wodny

Patrzymy na górskie źródło i myślimy: „ To naprawdę czysta woda!„Jednak tak nie jest: w przyrodzie nie ma idealnie czystej wody. Faktem jest, że woda jest niemal uniwersalnym rozpuszczalnikiem.

Rozpuszczone są w nim: azot, tlen, argon, dwutlenek węgla – i inne zanieczyszczenia znajdujące się w powietrzu. Właściwości rozpuszczalnika są szczególnie widoczne w wodzie morskiej. Powszechnie przyjmuje się, że prawie wszystkie elementy stołu można rozpuścić w wodach Oceanu Światowego układ okresowy pierwiastki, w tym rzadkie i radioaktywne.

Zawiera przede wszystkim sód, chlor, siarkę, magnez, potas, wapń, węgiel, brom, bor i stront.Samo złoto rozpuszcza się w Oceanie Światowym, 3 kg na każdego mieszkańca Ziemi!

Istnieją substancje hydrofobowe (od greckich hydros – mokra i fobos – strach) słabo rozpuszczalne w wodzie, takie jak guma, tłuszcze i tym podobne. A także substancje hydrofilowe (od greckiego philia - przyjaźń, skłonność), czyli takie, które dobrze rozpuszczają się w wodzie, takie jak zasady, sole i kwasy.

Obecność tłuszczu nie pozwala organizmowi ludzkiemu rozpuścić się w wodzie, ponieważ komórki organizmu mają specjalne błony zawierające określone składniki tłuszczowe, dzięki czemu woda nie tylko nie rozpuszcza naszego organizmu, ale także wspomaga jego aktywność życiową.

Miejska Placówka Oświatowa Gimnazjum Ogólnokształcące nr 3

Praca pisemna

w chemii

na temat

« Niesamowite właściwości woda"

Zakończony:

Uczeń 10 klasy „B” Belyaevsky Anton

Kierownik:

Nauczyciel chemii Trifonova L.V.

Archangielsk 2002

Wprowadzenie (cel pracy, zadania) 3

Rozdział 1. Woda w przyrodzie 3

Rozdział 2. Środowisko wodne 3

Rozdział 3. Właściwości fizyczne wody 4

Rozdział 4. Właściwości chemiczne wody 6

Rozdział 5. Schemat wodny 7

Rozdział 6. Ciężka woda 9

Rozdział 7. Skład jonowy wód naturalnych 9

Rozdział 8. Wody gruntowe 10

Rozdział 9. Podstawowe metody oczyszczania ścieków 11

Rozdział 10. Eksperymenty: 12

10.1 Rozkład elektryczny wody

10.2 Rosnące kryształy

Załącznik 14

Zakończenie (Wnioski) 15

Referencje 16

Wstęp.

Cel pracy: Eksperymentalnie zbadaj właściwości wody.

Zadania:

1. Woda w przyrodzie.

2. Weź pod uwagę środowisko wodne.

3. Omów właściwości fizyczne wody.

4. Porozmawiaj właściwości chemiczne woda.

5. Omów diagram stanu wody.

6. Porozmawiaj o ciężkiej wodzie.

7. Porozmawiaj o składzie jonowym wody.

8. Porozmawiaj o wodach gruntowych.

9. Rozważ główne metody oczyszczania wody.

10. Wykonuj eksperymenty.

Rozdział 1. Woda w przyrodzie. Woda jest substancją bardzo powszechną na Ziemi. Prawie 3/4 powierzchni globu pokrywa woda, tworząc oceany, morza, rzeki i jeziora. Duża część wody występuje w atmosferze w postaci pary gazowej; leży przez cały rok w postaci ogromnych mas śniegu i lodu na szczytach wysokich gór i w krajach polarnych. W wnętrznościach ziemi znajduje się także woda, która nasyca glebę i skały.

Woda naturalna nigdy nie jest całkowicie czysta. Woda deszczowa jest najczystsza, ale zawiera również niewielkie ilości różnych zanieczyszczeń, które pochłania z powietrza.

Ilość zanieczyszczeń w wodach słodkich waha się zwykle od 0,01 do 0,1% (wagowo). Woda morska zawiera 3,5% (masowo) rozpuszczonych substancji, których główną masą jest chlorek sodu (sól kuchenna).

Aby uwolnić naturalną wodę od zawieszonych w niej cząstek, filtruje się ją przez warstwę porowatej substancji, np. węgla, wypalanej gliny itp. Przy filtrowaniu dużych ilości wody stosuje się filtry piaskowe i żwirowe. Filtry zatrzymują także większość bakterii. Ponadto w celu dezynfekcji wody pitnej jest ona chlorowana; Aby całkowicie wysterylizować wodę, potrzeba nie więcej niż 0,7 g chloru na 1 tonę wody.

Filtracja może usunąć z wody jedynie nierozpuszczalne zanieczyszczenia. Rozpuszczone substancje usuwa się z niego poprzez destylację lub wymianę jonową.

Woda jest bardzo ważna w życiu roślin, zwierząt i ludzi. Według współczesnych idei samo pochodzenie życia wiąże się z morzem. W każdym organizmie woda jest środowiskiem, w którym zachodzą procesy chemiczne zapewniające życie organizmu; ponadto sam bierze udział w szeregu reakcji biochemicznych.

Rozdział 2 Środowisko wodne. Środowisko wodne obejmuje wody powierzchniowe i podziemne. Wody powierzchniowe skupiają się głównie w oceanie, zawierającym 1 miliard 375 milionów kilometrów sześciennych, co stanowi około 98% całej wody na Ziemi. Powierzchnia oceanu (obszar wodny) wynosi 361 milionów kilometrów kwadratowych. Jest około 2,4 razy większy niż powierzchnia terytorium i zajmuje 149 milionów kilometrów kwadratowych. Woda w oceanie jest słona, a większość z niej (ponad 1 miliard kilometrów sześciennych) utrzymuje stałe zasolenie na poziomie około 3,5% i temperaturę około 3,7 o C. Zauważalne różnice w zasoleniu i temperaturze obserwuje się niemal wyłącznie na powierzchni warstwie wody, a także na krańcach, a zwłaszcza w Morzu Śródziemnym. Zawartość rozpuszczonego tlenu w wodzie znacznie spada na głębokości 50-60 metrów.

Wody gruntowe mogą być zasolone, zasolone (mniejsze zasolenie) i świeże; istniejące wody geotermalne mają podwyższoną temperaturę (ponad 30 o C). Do działalności produkcyjnej człowieka i na potrzeby jego gospodarstw domowych potrzebna jest świeża woda, której ilość stanowi zaledwie 2,7% całkowitej objętości wody na Ziemi, a bardzo niewielka jej część (tylko 0,36%) jest dostępna w miejscach, gdzie są łatwo dostępne do ekstrakcji. Większość słodkiej wody zawarta jest w śniegu i słodkowodnych górach lodowych występujących głównie na obszarze koła podbiegunowego. Roczny światowy przepływ rzeki słodkiej wody wynosi 37,3 tys. kilometrów sześciennych. Ponadto można wykorzystać część wód gruntowych równą 13 tysiącom kilometrów sześciennych. Niestety większość przepływu rzek w Rosji, wynosząca około 5000 kilometrów sześciennych, występuje na nieurodzajnych i słabo zaludnionych obszarach północnych. W przypadku braku wody słodkiej wykorzystuje się słoną wodę powierzchniową lub podziemną, odsalając ją lub hiperfiltrując: przepuszczając ją pod dużą różnicą ciśnień przez membrany polimerowe z mikroskopijnymi otworami, które zatrzymują cząsteczki soli. Obydwa te procesy są bardzo energochłonne, dlatego ciekawą propozycją jest wykorzystanie jako źródła świeżej wody słodkowodnych gór lodowych (lub ich części), które w tym celu holowane są za pomocą wody na brzegi nieposiadające słodkiej wody, gdzie są zorganizowane tak, aby się topić. Według wstępnych obliczeń twórców tej propozycji pozyskiwanie świeżej wody będzie w przybliżeniu o połowę mniej energochłonne niż odsalanie i hiperfiltracja. Ważną cechą charakterystyczną środowiska wodnego jest to, że głównie za jego pośrednictwem przenoszone są choroby zakaźne (około 80% wszystkich chorób). Jednak część z nich, np. krztusiec, ospa wietrzna czy gruźlica, przenoszona jest drogą powietrzną. Aby przeciwdziałać rozprzestrzenianiu się chorób przez wodę, Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ogłosiła tę dekadę Dekadą Wody Pitnej.

Rozdział 3. Właściwości fizyczne wody. Czysta woda jest bezbarwna klarowny płyn. Gęstość wody podczas jej przejścia ze stanu stałego w ciecz nie maleje, jak prawie wszystkie inne substancje, ale wzrasta. Gdy woda zostanie podgrzana od 0 do 4°C, jej gęstość również wzrasta. W temperaturze 4˚C woda ma maksymalną gęstość i dopiero przy dalszym podgrzewaniu jej gęstość maleje.

Jeżeli wraz ze spadkiem temperatury i przejściem ze stanu ciekłego w stan stały gęstość wody zmieniałaby się w taki sam sposób, jak ma to miejsce w przypadku zdecydowanej większości substancji, to wraz ze zbliżaniem się zimy powierzchniowe warstwy wód naturalnych ostygną do 0°C i opadną na dno, robiąc miejsce dla warstw cieplejszych wód, i proces ten będzie trwał do momentu, aż cała masa zbiornika osiągnie temperaturę 0°C. Wtedy woda zacznie zamarzać, powstałe kry opadną na dno, a zbiornik zamarznie na całą głębokość. Jednak wiele form życia w wodzie byłoby niemożliwych. Ponieważ jednak woda osiąga największą gęstość w temperaturze 4°C, ruch jej warstw spowodowany ochłodzeniem kończy się po osiągnięciu tej temperatury. Wraz z dalszym spadkiem temperatury ochłodzona warstwa o mniejszej gęstości pozostaje na powierzchni, zamarzając, chroniąc w ten sposób leżące pod nią warstwy przed dalszym wychłodzeniem i zamarznięciem.

Bardzo ważne w życiu przyrody jest również fakt, że woda ma wyjątkowo dużą pojemność cieplną, dlatego w nocy, a także podczas przejścia z lata w zimę woda wychładza się powoli, a w ciągu dnia lub podczas przejścia z zimy w latem również powoli się nagrzewa, będąc tym samym regulatorem temperatury na kuli ziemskiej.

Ze względu na to, że podczas topnienia lodu zmniejsza się objętość zajmowana przez wodę, ciśnienie obniża temperaturę topnienia lodu. Wynika to z zasady Le Chateliera. Rzeczywiście, niech lód i woda w stanie ciekłym będą w równowadze w temperaturze 0°C . Wraz ze wzrostem ciśnienia równowaga, zgodnie z zasadą Le Chateliera, będzie się przesuwać w kierunku powstania tej fazy, która w tej samej temperaturze zajmuje mniejszą objętość. W tym przypadku faza ta jest ciekła. Zatem wzrost ciśnienia w temperaturze 0°C powoduje przemianę lodu w ciecz, a to oznacza, że ​​temperatura topnienia lodu spada.

Cząsteczka wody ma strukturę kątową; jądra wchodzące w jego skład tworzą trójkąt równoramienny, u podstawy którego znajdują się dwa protony, a na wierzchołku - jądro atomu tlenu. Międzyjądrowy Odległości O-H blisko 0,1 nm, odległość między jądrami atomów wodoru wynosi w przybliżeniu 0,15 nm. Z ośmiu elektronów tworzących zewnętrzną warstwę elektronową atomu tlenu w cząsteczce wody: .

Tworzą się dwie pary elektronów wiązania kowalencyjne O-H, a pozostałe cztery elektrony reprezentują dwie samotne pary elektronów.

Kąt wiązania HOH (104,3°) jest zbliżony do kąta czworościennego (109,5°). Elektrony tworzące wiązania OH są przesunięte w stronę bardziej elektroujemnego atomu tlenu. W rezultacie atomy wodoru uzyskują efektywne ładunki dodatnie, dzięki czemu na tych atomach powstają dwa dodatnie bieguny. Centra ładunków ujemnych samotnych par elektronów atomu tlenu, znajdujących się na orbitali hybrydowych, ulegają przesunięciu względem jądra atomowego i tworzą dwa bieguny ujemne.

Masa cząsteczkowa pary wody wynosi 18 i odpowiada jej najprostsza formuła. Jednak masa cząsteczkowa ciekłej wody, określona poprzez badanie jej roztworów w innych rozpuszczalnikach, okazuje się wyższa. Wskazuje to, że w wodzie ciekłej występuje asocjacja cząsteczek, tj. Są one łączone w bardziej złożone agregaty. Wniosek ten potwierdzają anomalnie wysokie wartości temperatur topnienia i wrzenia wody. Asocjacja cząsteczek wody spowodowana jest tworzeniem się między nimi wiązań wodorowych.

W wodzie stałej (lodzie) atom tlenu każdej cząsteczki uczestniczy w tworzeniu dwóch wiązań wodorowych z sąsiadującymi cząsteczkami wody zgodnie ze schematem,

w którym wiązania wodorowe pokazano liniami przerywanymi. Schemat objętościowej struktury lodu pokazano na rysunku. Powstawanie wiązań wodorowych prowadzi do ułożenia cząsteczek wody, w którym stykają się one ze sobą swoimi przeciwległymi biegunami. Cząsteczki tworzą warstwy, z których każda jest połączona z trzema cząsteczkami należącymi do tej samej warstwy i jedną z sąsiedniej warstwy. Struktura lodu należy do struktur najmniej gęstych, znajdują się w nim puste przestrzenie, których wymiary są nieco większe niż wymiary cząsteczki.

Kiedy lód się topi, jego struktura ulega zniszczeniu. Ale nawet w ciekłej wodzie wiązania wodorowe między cząsteczkami zostają zachowane: tworzą się towarzysze – niczym fragmenty struktury lodu – składające się z większej lub mniejszej liczby cząsteczek wody. Jednak w przeciwieństwie do lodu, każdy stowarzyszony istnieje przez bardzo krótki czas: niektóre ulegają ciągłemu zniszczeniu, a inne tworzą się agregaty. Pustki takich agregatów „lodowych” mogą pomieścić pojedyncze cząsteczki wody; Jednocześnie upakowanie cząsteczek wody staje się gęstsze. Dlatego podczas topnienia lodu objętość zajmowana przez wodę zmniejsza się, a jej gęstość wzrasta.

W miarę nagrzewania się wody jest w niej mniej fragmentów struktury lodu, co prowadzi do dalszego wzrostu gęstości wody. W zakresie temperatur od 0 do 4°C efekt ten dominuje nad rozszerzalnością cieplną, tak że gęstość wody stale rośnie. Jednakże po podgrzaniu powyżej 4°C dominuje wpływ wzmożonego ruchu termicznego cząsteczek i gęstość wody maleje. Dlatego w temperaturze 4°C woda ma maksymalną gęstość.

Podczas podgrzewania wody część ciepła jest zużywana na rozrywanie wiązań wodorowych (energia rozerwania wiązania wodorowego w wodzie wynosi około 25 kJ/mol). To wyjaśnia wysoką pojemność cieplną wody.

Wiązania wodorowe między cząsteczkami wody zostają całkowicie zerwane dopiero wtedy, gdy woda zamienia się w parę.

Rozdział 4. Właściwości chemiczne wody. Cząsteczki wody są bardzo odporne na ciepło. Jednak w temperaturach powyżej 1000 °Ñ para wodna zaczyna rozkładać się na wodór i tlen:

Proces rozkładu substancji w wyniku jej ogrzewania nazywa się dysocjacją termiczną. Dysocjacja termiczna wody następuje wraz z absorpcją ciepła. Dlatego zgodnie z zasadą Le Chateliera im wyższa temperatura, tym więcej wody ulega rozkładowi. Jednak nawet przy 2000 °С stopień dysocjacji termicznej wody nie przekracza 2%, tj. równowaga między wodą gazową a produktami jej dysocjacji – wodorem i tlenem – nadal pozostaje przesunięta w stronę wody. Podczas chłodzenia poniżej 1000°C równowaga przesuwa się prawie całkowicie w tym kierunku.

Woda jest substancją wysoce reaktywną. Tlenki wielu metali i niemetali łączą się z wodą, tworząc zasady i kwasy; niektóre sole tworzą z wodą krystaliczne hydraty; bardzo metale aktywne reagują z wodą wydzielając wodór.

Woda ma również właściwości katalityczne. W przypadku braku śladów wilgoci niektóre zwykłe reakcje praktycznie nie zachodzą; na przykład chlor nie oddziałuje z metalami, fluorowodór nie powoduje korozji szkła, sód nie utlenia się w powietrzu.

Woda może łączyć się z wieloma substancjami, które w normalnych warunkach występują w stanie gazowym, tworząc tzw. hydraty gazowe. Przykładami są związki Xe6HO, CI8HO, CH6HO, CH17HO, które wytrącają się w postaci kryształów w temperaturach od 0 do 24°C (zwykle przy podwyższonym ciśnieniu odpowiedniego gazu). Związki takie powstają w wyniku wypełnienia przez cząsteczki gazu („gościa”) jam międzycząsteczkowych obecnych w strukturze wody („gospodarza”); Nazywają się przełączanie połączeń Lub klatraty .

W związkach klatratowych pomiędzy cząsteczkami „gościa” i „gospodarza” powstają jedynie słabe wiązania międzycząsteczkowe; zawarta cząsteczka nie może opuścić swojego miejsca we wnęce kryształu, głównie ze względu na trudności przestrzenne, dlatego klatraty są związkami niestabilnymi, które mogą istnieć tylko w stosunkowo niskich temperaturach.

Klatraty służą do oddzielania węglowodorów i gazów szlachetnych. Ostatnio do odsalania wody z powodzeniem wykorzystuje się tworzenie i niszczenie klatratów gazowych (propanu i niektórych innych). Pompowanie do słona woda Pod podwyższonym ciśnieniem odpowiedni gaz wytwarza lodowe kryształy klatratów, a sole pozostają w roztworze. Śnieżną masę kryształów oddziela się od ługu macierzystego i przemywa, po czym przy niewielkim wzroście temperatury lub spadku ciśnienia klatraty rozkładają się tworząc świeża woda oraz gaz źródłowy, który ponownie wykorzystuje się do otrzymania klatratu. Wysoka wydajność i stosunkowo łagodne warunki tego procesu sprawiają, że jest on obiecującą metodą przemysłową do odsalania wody morskiej.

Rozdział 5. Schemat stanu wody. Diagram stanu (lub diagram fazowy) jest obraz graficzny zależności pomiędzy wielkościami charakteryzującymi stan układu a przemianami fazowymi w układzie (przejście ze stanu stałego do ciekłego, z ciekłego do gazowego itp.). Diagramy fazowe są szeroko stosowane w chemii. W przypadku układów jednoskładnikowych zwykle stosuje się diagramy fazowe, pokazujące zależność przemian fazowych od temperatury i ciśnienia; nazywane są one diagramami fazowymi we współrzędnych P-T .

Na rysunku przedstawiono schematycznie (bez ścisłego zachowania skali) diagram stanu wody. Dowolny punkt na schemacie odpowiada pewnym wartościom temperatury i ciśnienia.

Schemat pokazuje te stany wody, które są stabilne termodynamicznie przy określonych wartościach temperatury i ciśnienia. Składa się z trzech krzywych, które dzielą wszystkie możliwe temperatury i ciśnienia na trzy obszary odpowiadające lodem, cieczy i parze.

Przyjrzyjmy się każdej z krzywych bardziej szczegółowo. Zacznijmy od krzywej OA (ryc.), oddzielającej obszar pary od obszaru cieczy. Wyobraźmy sobie cylinder, z którego usunięto powietrze, po czym wprowadzono do niego pewną ilość czystej wody, wolnej od rozpuszczonych substancji, w tym gazów; cylinder jest wyposażony w tłok, który jest w niektórych przypadkach zamocowany na stałe

pozycja Po pewnym czasie część wody wyparuje, a nad jej powierzchnią utworzy się para nasycona. Można zmierzyć jego ciśnienie i upewnić się, że nie zmienia się ono w czasie i nie zależy od położenia tłoka. Jeśli podniesiemy temperaturę całego układu i ponownie zmierzymy prężność pary nasyconej, okaże się, że wzrosła. Powtarzając takie pomiary w różnych temperaturach, znajdziemy zależność ciśnienia nasyconej pary wodnej od temperatury. Krzywa OA jest wykresem tej zależności: punkty krzywej pokazują te pary wartości temperatury i ciśnienia, przy których ciekła woda i para wodna

są ze sobą w równowadze - współistnieją. Krzywa OA nazywana jest krzywą równowagi ciecz-para lub krzywą wrzenia. Tabela pokazuje wartości ciśnienia nasycenia

para wodna w kilku temperaturach.

Temperatura	Ciśnienie pary nasyconej		Temperatura	Ciśnienie pary nasyconej
	mmHg Sztuka.		mmHg Sztuka.

Spróbujmy wytworzyć w cylindrze ciśnienie inne niż równowagowe, na przykład mniejsze niż równowagowe. W tym celu należy zwolnić tłok i podnieść go. W pierwszej chwili ciśnienie w cylindrze rzeczywiście spadnie, ale wkrótce równowaga zostanie przywrócona: odparuje dodatkowa ilość wody i ciśnienie ponownie osiągnie wartość równowagi. Dopiero po odparowaniu całej wody można osiągnąć ciśnienie niższe od równowagi. Wynika z tego, że punkty leżą na diagramie stanu poniżej lub na prawo od krzywej OA , odpowiada region Steam. Jeśli spróbujesz wytworzyć ciśnienie większe niż równowaga, można to osiągnąć jedynie poprzez opuszczenie tłoka na powierzchnię wody. Innymi słowy, punkty wykresu leżące powyżej lub na lewo od krzywej OA odpowiadają obszarowi stanu ciekłego.

Jak daleko w lewo rozciągają się obszary stanu ciekłego i pary? Zaznaczmy jeden punkt w obu obszarach i przejdźmy od nich poziomo w lewo. Ten ruch punktów na wykresie odpowiada chłodzeniu cieczy lub pary pod stałym ciśnieniem. Wiadomo, że jeśli schładzamy wodę pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym, to gdy osiągnie ona 0°C, woda zacznie zamarzać. Przeprowadzając podobne eksperymenty przy innych ciśnieniach, dochodzimy do krzywej OS , oddzielający obszar wody w stanie ciekłym od obszaru lodu. Ta krzywa - krzywa równowagi ciało stałe-ciecz lub krzywa topnienia - pokazuje te pary wartości temperatury i ciśnienia, przy których lód i ciekła woda znajdują się w równowadze.

Poruszając się poziomo w lewo w obszarze pary (w dolnej części diagramu) w podobny sposób dochodzimy do krzywej 0B . Jest to krzywa równowagi ciała stałego i pary, zwana także krzywą sublimacji. Odpowiada tym parom wartości temperatury i ciśnienia, przy których lód i para wodna znajdują się w równowadze.

Wszystkie trzy krzywe przecinają się w punkcie O . Współrzędne tego punktu są jedyną parą wartości temperatury i ciśnienia. w którym wszystkie trzy fazy mogą znajdować się w równowadze: lód, ciekła woda i para. Nazywa się to punktem potrójnym.

Zbadano krzywą topnienia aż do bardzo wysokich ciśnień i odkryto w tym obszarze kilka modyfikacji lodu (niepokazanych na wykresie).

Po prawej stronie krzywa wrzenia kończy się w punkcie krytycznym. W temperaturze odpowiadającej temu punktowi - temperaturze krytycznej - wartości charakteryzujące właściwości fizyczne ciecze i pary stają się tym samym, tak że zanika różnica między stanem cieczy i pary.

Istnienie temperatury krytycznej ustalił w 1860 r. D.I. Mendelejew, badając właściwości cieczy. Pokazał, że w temperaturach powyżej temperatury krytycznej substancja nie może znajdować się w stanie ciekłym. Do podobnego wniosku doszedł w 1869 roku Andrews, badając właściwości gazów.

Krytyczna temperatura i ciśnienie dla różne substancje są różne. Zatem dla wodoru = -239,9°С, = 1,30 MPa, dla chloru = 144°С, = 7,71 MPa, dla wody = 374,2°С, = 22,12 MPa.

Jedną z cech wody odróżniającą ją od innych substancji jest to, że temperatura topnienia lodu spada wraz ze wzrostem ciśnienia. Okoliczność ta znajduje odzwierciedlenie na schemacie. Krzywa topnienia OC na wykresie wody biegnie w górę w lewo, podczas gdy dla prawie wszystkich innych substancji w prawo.

Przemiany zachodzące w wodzie pod ciśnieniem atmosferycznym są odzwierciedlone na wykresie w postaci punktów lub odcinków położonych na linii poziomej odpowiadających 101,3 kPa (760 mm Hg). Zatem topnienie lodu lub krystalizacja wody odpowiada punktowi D, wrząca woda - punkt E , woda grzewcza lub chłodząca - cięcie DE i tak dalej.

Diagramy fazowe badano dla szeregu substancji o znaczeniu naukowym lub praktycznym. W zasadzie są one podobne do rozważanego diagramu stanu wody. Jednakże na diagramach fazowych różnych substancji mogą znajdować się cechy. Zatem znane są substancje, których punkt potrójny leży przy ciśnieniu wyższym od ciśnienia atmosferycznego. W tym przypadku ogrzewanie kryształów pod ciśnieniem atmosferycznym nie prowadzi do stopienia tej substancji, lecz do jej sublimacji – przemiany fazy stałej bezpośrednio w fazę gazową.

Rozdział 6. Ciężka woda . Podczas elektrolizy zwykłej wody, która oprócz cząsteczek HO zawiera także niewielką ilość cząsteczek DO utworzonych przez ciężki izotop wodoru, rozkładowi ulegają głównie cząsteczki HO. Dlatego podczas długotrwałej elektrolizy wody pozostałość stopniowo wzbogaca się w cząsteczki DO. Z takiej pozostałości, po powtórnej elektrolizie w 1933 r., udało się po raz pierwszy wyizolować niewielką ilość wody , składający się prawie w 100% z cząsteczek ZROBIĆ i nazwać ciężką wodą.

Ciężka woda swoimi właściwościami znacznie różni się od zwykłej wody (tabela). Reakcje z ciężką wodą przebiegają wolniej niż ze zwykłą wodą. Ciężka woda jest stosowana jako moderator neutronów w reaktorach jądrowych.

Ch. 7. Skład jonowy wód naturalnych. Procesy utleniania zachodzące w glebach materia organiczna powodują zużycie tlenu i wydzielanie dwutlenku węgla, dlatego po przefiltrowaniu przez glebę zawartość dwutlenku węgla w wodzie wzrasta, co prowadzi do wzbogacenia naturalnych wód w węglany wapnia, magnezu i żelaza, z utworzeniem wody- rozpuszczalny sole kwasowe typ:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ® Ca(HCO 3) 2

Wodorowęglany występują w prawie wszystkich wodach w różnych ilościach. Główną rolę w kształtowaniu składu chemicznego wody odgrywa grunt, z którym woda styka się, filtrując i rozpuszczając niektóre minerały. Szczególnie intensywnie wzbogacają wodę skały osadowe, takie jak wapienie, dolomity, margle, gipsy, sól kamienna itp. Z kolei gleba i skały mają zdolność pochłaniania części jonów z naturalnej wody (np. Ca ​​2+, Mg 2 +), zastępując ich równoważną liczbę innych jonów (Na + , K +).

Chlorki i siarczany sodu i magnezu oraz chlorek wapnia najłatwiej rozpuszczają się w wodach gruntowych. Skały krzemianowe i glinokrzemianowe (granity, skały kwarcowe itp.) są prawie nierozpuszczalne w wodzie zawierającej dwutlenek węgla i kwasy organiczne.

Najczęściej występujące jony w wodach naturalnych to: Cl - , SO , HCO , CO , Na + , Mg 2+ , Ca 2+ , H + .

Jon chlorkowy występuje prawie we wszystkich naturalnych zbiornikach wodnych, a jego zawartość zmienia się w bardzo szerokim zakresie. Jon siarczanowy jest również wszechobecny. Głównym źródłem siarczanów rozpuszczonych w wodzie jest gips. W wodach gruntowych zawartość jonów siarczanowych jest zwykle wyższa niż w wodach rzek i jezior. Z jonów metale alkaliczne w naturalnych zbiornikach w największe ilości zawiera jon sodu, który jest charakterystycznym jonem silnie zmineralizowanych wód mórz i oceanów.

W wodach niskozmineralizowanych na pierwszym miejscu znajdują się jony wapnia i magnezu. Głównym źródłem jonów wapnia jest wapień, a magnezu dolomit (MgCO 3 , CaCO 3). Lepsza rozpuszczalność siarczanów i węglanów magnezu pozwala na występowanie jonów magnezu w wodach naturalnych w wyższych stężeniach niż jonów wapnia.

Jony wodoru w wodzie naturalnej powstają w wyniku dysocjacji kwasu węglowego. Większość wód naturalnych ma pH pomiędzy 6,5 a 8,5. Dla wody powierzchniowe ze względu na niższą zawartość dwutlenku węgla pH jest zwykle wyższe niż w przypadku podziemnych.

Związki azotu w wodzie naturalnej reprezentowane są przez jony amonowe, azotynowe, jony azotanowe w wyniku rozkładu substancji organicznych pochodzenia zwierzęcego i roślinnego. Jony amonowe trafiają ponadto do zbiorników wodnych ze ściekami przemysłowymi.

Związki żelaza bardzo często występują w wodach naturalnych, a przejście żelaza do roztworu może nastąpić pod wpływem tlenu lub kwasów (węglowego, organicznego). Na przykład utlenianie pirytu, które jest bardzo powszechne w skałach, powoduje powstanie siarczanu żelaza:

FeS 2 + 4O 2 ® Fe 2+ + 2SO, a pod działaniem kwasu węglowego - węglan żelaza:

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

Związki krzemu w wodach naturalnych mogą występować w postaci kwasu krzemowego. Przy pH< 8 кремниевая кислота находится практически в недиссоциированном виде; при pH >Kwas krzemowy występuje razem z HSiO, a przy pH >II – tylko HSiO. Część krzemu występuje w stanie koloidalnym, z cząstkami o składzie HSiO 2 H 2 O, a także w postaci kwasu polikrzemowego: X SiO 2 Y H 2 O. Występują także Al 3+, Mn 2+ i inne kationy występujący w wodach naturalnych.

Poza substancjami typ jonowy Wody naturalne zawierają także gazy oraz zawiesiny organiczne i gruboziarniste. Najczęstszymi gazami występującymi w wodach naturalnych są tlen i dwutlenek węgla. Źródłem tlenu jest atmosfera, dwutlenku węgla to procesy biochemiczne zachodzące w głębokich warstwach skorupa Ziemska, dwutlenek węgla z atmosfery.

Z substancji organicznych pochodzących z zewnątrz należy wymienić substancje humusowe wymywane przez wodę z gleb próchnicznych (torfowiska, sapropelity itp.). Większość z nich jest w stanie koloidalnym. W samych zbiornikach substancje organiczne w sposób ciągły przedostają się do wody w wyniku śmierci różnych organizmów wodnych. W tym przypadku część z nich pozostaje zawieszona w wodzie, a druga opada na dno, gdzie ulegają rozpadowi.

Grubo rozproszone zanieczyszczenia powodujące zmętnienie wód naturalnych to substancje pochodzenia mineralnego i organicznego, zmywane z wierzchniej pokrywy ziemi przez deszcz lub wodę roztopową podczas wiosennych powodzi.

Ch. 8. Wody gruntowe. Radziecki naukowiec Lebiediew na podstawie licznych eksperymentów opracował klasyfikację rodzajów wody w glebach i glebach. Pomysły A.F. Lebiediewa, które rozwinęły się w późniejszych badaniach, umożliwiły identyfikację w skałach następujących rodzajów wody: w postaci pary, związanej, wolnej i stałej.

Odparowana woda zajmuje pory w skale, które nie są wypełnione wodą w stanie ciekłym i przemieszcza się pod wpływem różnych wartości ciśnienia pary lub przepływu powietrza. Skraplając się na cząstkach skał, para wodna zamienia się w inny rodzaj wilgoci.

Istnieje kilka rodzajów wody związanej. Zaabsorbowana woda jest zatrzymywana przez cząstki skał pod wpływem sił powstających w wyniku oddziaływania cząsteczek wody z powierzchnią tych cząstek oraz z kationami wymiennymi. Sorbowaną wodę dzielimy na związaną ściśle i luźno związaną. Jeśli wilgotną glinę podda się ciśnieniu, to nawet pod ciśnieniem kilku tysięcy atmosfer nie da się usunąć z gliny części wody. Jest to woda ściśle związana. Całkowite usunięcie takiej wody osiąga się dopiero w temperaturze 150 - 300 o C. Im mniejsze są cząstki mineralne tworzące skałę, a co za tym idzie, im wyższa jest ich energia powierzchniowa, tym większa jest ilość ściśle związanej wody w tej skale . Luźno związana woda tworzy warstwę wokół cząstek mineralnych. Jest słabszy i dość łatwo można go usunąć ze skały pod ciśnieniem. W skałach ilastych szczególnie ważną rolę odgrywa woda sorbowana. Wpływa na właściwości wytrzymałościowe iłów i zdolność filtracyjną.

Jak już wskazano, woda związana uczestniczy w budowie sieci krystalicznych niektórych minerałów. W składzie zawarta jest woda krystalizacyjna sieci krystalicznej. Na przykład gips zawiera dwie cząsteczki wody CaSO 4 · 2H 2 O. Gips po podgrzaniu traci wodę i zamienia się w anhydryt (CaSO 4).

Wiadomo, że w temperaturze około 4 o C woda ma maksymalną gęstość 1000 g/cm 3 . W temperaturze 100 o C jego gęstość wynosi 0,958 g/cm 3, w temperaturze 250 o C -

0,799 g/cm3. Ze względu na zmniejszoną gęstość następuje konwekcyjny ruch w górę podgrzanych wód gruntowych.

Powszechnie przyjmuje się, że woda jest praktycznie nieściśliwa. Rzeczywiście współczynnik ściśliwości wody, który pokazuje, o jaką część początkowej objętości objętość wody zmniejszy się, gdy ciśnienie wzrośnie o I w, jest bardzo mały. Dla czystej wody wynosi ona 5,10 -5 I/at. Jednakże elastyczne właściwości wody, a także skał wodonośnych odgrywają kluczową rolę w hydrodynamice podziemnej. Z powodu sił sprężystych powstaje ciśnienie wód gruntowych. Temperatura i ciśnienie oddziałują na gęstość wody w przeciwnym kierunku.

Gęstość wód gruntowych zależy również od ich składu chemicznego i stężenia soli. Jeżeli świeża woda gruntowa ma gęstość bliską 1 g/cm 3 , to gęstość zagęszczonych solanek sięga 1,3 - 1,4 g/cm 3 . Wzrost temperatury prowadzi do znacznego spadku lepkości wody gruntowej i tym samym ułatwia jej przemieszczanie się przez najmniejsze pory.

Wody podziemne są niezwykle zróżnicowane pod względem składu chemicznego. Źródła wysokogórskie dostarczają zazwyczaj bardzo świeżą wodę o niskiej zawartości rozpuszczonych soli, czasami poniżej 0,1 g na litr, a jedna studnia w Turkmenistanie zawierała solankę o zasoleniu 547 g/l.

Ch. 9. Podstawowe metody oczyszczania ścieków. Metody stosowane w oczyszczaniu ścieków przemysłowych i bytowych można podzielić na trzy grupy: mechaniczne; fizykochemiczne, biologiczne. Do kompleksu obiekty lecznicze z reguły obejmuje mechaniczne urządzenia czyszczące. W zależności od wymaganego stopnia oczyszczenia można je uzupełnić o oczyszczalnie biologiczne lub fizyczno-chemiczne, a przy większych wymaganiach do oczyszczalni włącza się oczyszczalnie głębokie. Oczyszczone ścieki przed odprowadzeniem do zbiornika poddawane są dezynfekcji, a powstający na wszystkich etapach oczyszczania osad lub nadwyżka biomasy dostarczana jest do oczyszczalni osadów. Oczyszczone ścieki można kierować do systemów zaopatrzenia w wodę obiegową przedsiębiorstw przemysłowych na potrzeby rolnictwa lub odprowadzać do zbiornika. Oczyszczony osad można utylizować, niszczyć lub przechowywać.

Oczyszczanie mechaniczne służy do oddzielania ze ścieków nierozpuszczonych zanieczyszczeń mineralnych i organicznych. Z reguły jest to metoda podczyszczania i ma na celu przygotowanie ścieków do metod biologicznych lub fizykochemicznych. W wyniku czyszczenia mechanicznego następuje redukcja zawiesin nawet o 90%, a substancji organicznych nawet o 20%. Do mechanicznych konstrukcji czyszczących zaliczają się sita, różnego rodzaju osadniki, osadniki i filtry. Piaskowniki służą do oddzielania ze ścieków ciężkich zanieczyszczeń mineralnych, głównie piasku. Piasek odwodniony, charakteryzujący się niezawodną dezynfekcją, może być stosowany w robotach drogowych oraz przy produkcji materiałów budowlanych. Moderatory służą do regulacji składu i przepływu ścieków. Uśrednianie osiąga się albo poprzez różnicowanie dopływu ścieków dopływających, albo poprzez intensywne mieszanie poszczególnych ścieków. Osadniki wstępne służą do oddzielania zawiesin ze ścieków, które pod wpływem siły grawitacyjne osiadać na dnie osadnika lub wypływać na jego powierzchnię.

Odolejacze służą do oczyszczania ścieków zawierających ropę i produkty naftowe w stężeniach większych niż 100 mg/l. Konstrukcje te to prostokątne zbiorniki, w których olej i woda oddzielają się ze względu na różnicę ich gęstości. Ropa i produkty naftowe wypływają na powierzchnię, są zbierane i usuwane z łapacza oleju w celu utylizacji.

Oczyszczanie biologiczne jest szeroko stosowaną metodą oczyszczania ścieków bytowych i przemysłowych. Opiera się na procesie biologicznego utleniania związki organiczne zawarte w ściekach. Utlenianie biologiczne przeprowadzane jest przez społeczność mikroorganizmów, w tym wiele różnych bakterii, pierwotniaków i szereg bardziej zorganizowanych organizmów - glony, grzyby itp., Połączonych w jeden kompleks złożonymi relacjami (metabioza, symbioza i antagonizm).

Chemiczne i metody fizykochemiczne Oczyszczanie odgrywają znaczącą rolę w oczyszczaniu ścieków przemysłowych.

Stosuje się je zarówno samodzielnie, jak i w połączeniu z metodami mechanicznymi i biologicznymi.

Neutralizacja stosowana jest do oczyszczania ścieków przemysłowych z wielu gałęzi przemysłu zawierających zasady i kwasy. Neutralizację ścieków przeprowadza się w celu zapobiegania korozji materiałów w sieciach kanalizacyjnych i oczyszczalniach, zakłóceniom procesów biochemicznych w utleniaczach biologicznych i zbiornikach.

Ch. 10 . Eksperymenty.

Rozkład wody pod wpływem prądu elektrycznego.

Cel: eksperymentalne udowodnienie, że rozkład wody pod wpływem prądu elektrycznego uwalnia tlen i wodór.

Wyposażenie: 1) woda;

3) źródło prądu;

4) sól kuchenna (NaCl);

5) przewody.

Postęp prac: 1) Zmontować urządzenie do rozkładu wody za pomocą prądu elektrycznego.

2) Woda destylowana nie przewodzi prądu, ale po dodaniu soli kuchennej (NaCl) jest doskonałym przewodnikiem prądu elektrycznego.

Obserwacje: Kiedy woda ulegała rozkładowi pod wpływem prądu elektrycznego, zauważyłem, że na przewodzie o ładunku ujemnym gwałtownie uwalniały się pęcherzyki gazu, natomiast na przewodzie o ładunku dodatnim gromadziły się one jedynie na końcach. Ponieważ w cząsteczce wody (H2O) na każde dwa atomy wodoru przypada jeden atom tlenu, szybko uwolnionym gazem będzie wodór, a ten, który zgromadził się jedynie na końcach drutów, będzie tlenem. Wkrótce drut z uwolnionym tlenem zaczął się utleniać - stał się czarny i rozpadł się, a na drucie, na którym uwolnił się wodór, utworzył się biały „wzór”. Po pewnym czasie rozkładająca się woda nabrała niebieskawego zabarwienia.

Rosnące kryształy.

Cel: wyhodować kryształy ałunu potasowego (KAl(SO 4) 2 12H 2 O) i siarczanu żelazawego (FeSO 4 7H 2 O).

Wyposażenie: 1) zlewki;

2) nici wełniane;

5) kij.

Postęp: Kryształy hoduje się głównie poprzez stopniowe schładzanie nasyconego roztworu, co pozwala na wzrost dużych kryształów w krótszym czasie poprawna forma. W naukowym i literatura metodologiczna opisano różne metody hodowli kryształów.

Nasycone roztwory soli przygotowuje się w temperaturze 70 – 80°C.

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

Siarczan żelaza (FeSO 4 · 7H 2 O): 200 – 250 g na 500 ml.

Aplikacja

Rys.1 Rozkład wody pod wpływem prądu elektrycznego

Ryc.2 Rosnące kryształy

Wniosek.

Wnioski:

1. Woda jest cieczą bezbarwną, pozbawioną smaku i zapachu, temperatura topnienia – 0°C, temperatura wrzenia – 100°C, ciepło właściwe – 4,18 J/(gK);

2. Woda ma wzór chemiczny H 2 O, cząsteczka wody ma strukturę kątową;

3. Woda występuje w trzech stanach skupienia – ciekłym, stałym i gazowym;

4. Woda jest substancją reaktywną.

5. Skład jonowy różnych wód naturalnych znacznie się różni.

6. Istnieją różne metody oczyszczania wody.

W praktyce przeprowadzono doświadczenia i opisano wyniki doświadczenia z wodą.

Wyniki eksperymentów przedstawiono w załączniku.

W przyszłości planowany jest program eksperymentalnych i teoretycznych badań wody.

Lista wykorzystanej literatury:

1. Aleksinsky V.N. Zabawne eksperymenty chemiczne: podręcznik dla nauczycieli. – M.: Edukacja, 1980 – 127 s.

2. Achmetow N.S. Chemia nieorganiczna. - M., 1992

3. Glinka N.A. chemia ogólna. - L. 1989

4. Globalna sieć „Internet”.

5. Encyklopedia dla dzieci. Technologia i produkcja. – M., 1972

6. Kriuman V.A. Książka do przeczytania chemia nieorganiczna. Część 1. Podręcznik dla uczniów - M.: Edukacja, 1983. – 320s.

7. Livchak I.F., Voronov Yu.V., Bezpieczeństwo środowisko".

8. Panina E.F., „Skład, właściwości i metody oczyszczania ścieków z przedsiębiorstw przemysłu wydobywczego”, 1990.

9. Prokofiew M.A. słownik encyklopedyczny młody chemik. – M., 1982

10. Siergiejew E.M. , Koff G.L. " Racjonalne wykorzystanie i ochrona środowiska miejskiego.”

11. Fadeev G.N. Reakcje chemiczne: Podręcznik dla studentów. –

M.: Edukacja, 1980. – 176 s.

12. Chomczenko G.P. Podręcznik chemii dla osób rozpoczynających naukę na uniwersytetach. – M., ONIX, 2000. – 464s.

13. Chernova N.M., Bylova A.M., „Ekologia”.

„Pamięć” wody

Wiele z nich po przetworzeniu naturalnej wody w polu magnetycznym właściwości fizykochemiczne. A podobne zmiany właściwości wody zachodzą nie tylko pod wpływem pola magnetycznego, ale także pod wpływem szeregu innych czynników fizycznych - sygnały dźwiękowe, pola elektryczne, zmiany temperatury, promieniowanie, turbulencje itp. Jaki może być mechanizm takich wpływów?

Zazwyczaj ciecze, a także gazy charakteryzują się chaotycznym układem cząsteczek. Ale nie taka jest natura „najbardziej niesamowitego płynu”. Analiza rentgenowska struktury wody wykazała, że ​​woda w stanie ciekłym ma budowę bliższą ciałom stałym niż gazom, gdyż układ cząsteczek wody wyraźnie wykazuje pewną regularność charakterystyczną dla ciał stałych. Jednocześnie naukowcy odkryli, że woda otrzymana np. w wyniku topnienia lodu i woda uzyskana w wyniku kondensacji pary wodnej będą miały inną strukturę porządku molekularnego, co oznacza, że ​​niektóre jej właściwości będą inne. Doświadczenie pokazuje, że roztopiona woda ma korzystny wpływ na organizmy żywe.

Różnice strukturalne wody utrzymują się przez pewien czas, co pozwoliło naukowcom mówić o tajemniczym mechanizmie „pamięci” tej niesamowitej cieczy. Nie ulega wątpliwości, że woda przez jakiś czas „pamięta” dokonane na niej fizyczne oddziaływanie, a informacja ta „zapisana” w wodzie oddziałuje na organizmy żywe, w tym na człowieka. I wcale nie jest zaskakujące, że człowiek, jak każdy inny organizm, wcale nie jest obojętny na to, jakie wpływy zewnętrzne zostały odciśnięte w „pamięci” wody, którą pije.

Woda rejestruje informacje przekazywane jej przez nasze myśli, uczucia i słowa.
Jesteśmy odpowiedzialni za to, co przekazujemy przestrzeni.

Kiedyś istniało stare przekonanie: bydło dobrze jest poić wodą burzową. A letnie deszcze i burze są naprawdę życiodajne dla upraw. Woda taka różni się od zwykłej wody przede wszystkim dużą liczbą naładowanych cząstek dodatnich i ujemnych, które pozytywnie wpływają na przebieg najróżniejszych procesów biologicznych.

Woda ma więc zdolność magazynowania w swojej „pamięci” różnych skutków fizycznych, ale może też być „strażnikiem” skutków duchowych. Pamiętajmy o rytuałach poświęcenia wody na Święto Trzech Króli. Woda, nad którą odczytano modlitwę, prawdopodobnie nie na próżno, uważana jest za wyjątkową.