Які властивості води є важливими для живих організмів. Дивовижні властивості звичайної води

Вода (оксид водню) - прозора рідина, яка не має кольору (у малому обсязі), запаху та смаку. Хімічна формула: Н2О. У твердому стані називається льодом або снігом, а в газоподібному - водяною парою. Близько 71% поверхні Землі покрито водою (океани, моря, озера, річки, лід на полюсах).

Є хорошим сильнополярним розчинником. У природних умовах завжди містить розчинені речовини (солі, гази). Вода має ключове значення у створенні та підтримці життя на Землі, у хімічній будові живих організмів, у формуванні клімату та погоди.

Майже 70% поверхні нашої планети зайнято океанами та морями. Твердою водою – снігом та льодом – покрито 20% суші. Із загальної кількості води Землі, рівного 1 млрд. 386 млн. кубічних кілометрів, 1 млрд. 338 млн. кубічних кілометрів посідає частку солоних вод Світового океану, і лише 35 млн. кубічних кілометрів посідає частку прісних вод. Усього кількості океанічної води вистачило б на те, щоб покрити нею земну кулю шаром понад 2,5 кілометри. На кожного жителя Землі приблизно припадає 0,33 кубічних кілометрів морської води та 0,008 кубічних кілометрів прісної води. Але труднощі у цьому, що переважна частина прісної води Землі перебуває у стані, що робить її важкодоступною людини. Майже 70% прісних вод укладено в льодовикових покривах полярних країн і в гірських льодовиках, 30% - у водоносних шарах під землею, а в руслах всіх річок утримуються одночасно лише 0,006% прісних вод. Молекули води виявлені у міжзоряному просторі. Вода входить до складу комет, більшості планет сонячної системи та їх супутників.

Склад води (за масою): 11,19% водню та 88,81% кисню. Чиста вода прозора, не має запаху та смаку. Найбільшу щільність має при 0° С (1 г/см3). Щільність льоду менша за щільність рідкої води, тому лід спливає на поверхню. Вода замерзає при 0 ° С і кипить при 100 ° С при тиску 101325 Па. Вона погано проводить теплоту та дуже погано проводить електрику. Вода – добрий розчинник. Молекула води має кутову форму атоми водню стосовно кисню утворюють кут, що дорівнює 104,5°. Тому молекула води – диполь: та частина молекули, де знаходиться водень, заряджена позитивно, а частина, де знаходиться кисень, – негативно. Завдяки полярності молекул води електроліти у ній дисоціюють на іони.

У рідкій воді поряд із звичайними молекулами Н20 містяться асоційовані молекули, тобто з'єднані в складніші агрегати (Н2О)x завдяки утворенню водневих зв'язків. Наявністю водневих зв'язків між молекулами води пояснюються аномалії її фізичних властивостей: максимальна щільність при 4 ° С, висока температура кипіння (у ряді Н20-Н2S - Н2Sе) аномально висока теплоємність. З підвищенням температури водневі зв'язки розриваються і повний розрив настає при переході води в пару.

Вода - дуже реакційна речовина. За звичайних умов вона взаємодіє з багатьма основними та кислотними оксидами, а також із лужними та лужноземельними металами. Вода утворює численні сполуки – кристалогідрати.

Очевидно, сполуки, що зв'язують воду, можуть бути осушувачами. З інших осушуючих речовин можна вказати Р205, СаО, ВаО, металевий Ма (вони також хімічно взаємодіють із водою), а також силікагель. До важливих хімічних властивостей води відноситься її здатність вступати в реакції гідролітичного розкладання.

Фізичні властивості води.

Вода має низку незвичайних особливостей:

1. При таненні льоду його густина збільшується (з 0,9 до 1 г/см³). Майже у решти речовин при плавленні щільність зменшується.

2. При нагріванні від 0 до 4 °C (точніше, 3,98 °C) вода стискається. Відповідно, при охолодженні – щільність падає. Завдяки цьому можуть жити риби в замерзаючих водоймах: коли температура падає нижче 4 ° C, холодніша вода як менш щільна залишається на поверхні і замерзає, а під льодом зберігається позитивна температура.

3. Висока температура та питома теплота плавлення (0 °C та 333,55 кДж/кг), температура кипіння (100 °C) та питома теплота пароутворення (2250 КДж/кг), порівняно із сполуками водню зі схожою молекулярною вагою.

4. Висока теплоємність рідкої води.

5. Висока в'язкість.

6. Високий поверхневий натяг.

7. Негативний електричний потенціал поверхні води.

Усі ці особливості пов'язані з наявністю водневих зв'язків. Через велику різницю електронегативностей атомів водню та кисню електронні хмари сильно зміщені у бік кисню. Через це, а також те, що іон водню (протон) не має внутрішніх електронних шарів і має малими розмірами, він може проникати в електронну оболонку негативно поляризованого атома сусідньої молекули. Завдяки цьому кожен атом кисню притягується до атомів водню інших молекул і навпаки. Певну роль відіграє протонна обмінна взаємодія між молекулами та всередині молекул води. Кожна молекула води може брати участь максимум у чотирьох водневих зв'язках: 2 атоми водню – кожен в одній, а атом кисню – у двох; у такому стані молекули знаходяться у кристалі льоду. При таненні льоду частина зв'язків рветься, що дозволяє укласти молекули води щільніше; при нагріванні води зв'язку продовжують рватися, і щільність її зростає, але при температурі вище 4 ° С цей ефект стає слабкішим, ніж теплове розширення. При випаровуванні рвуться всі зв'язки, що залишилися. Розрив зв'язків вимагає багато енергії, звідси висока температура та питома теплота плавлення та кипіння та висока теплоємність. В'язкість води обумовлена ​​тим, що водневі зв'язки заважають молекулам води рухатися з різними швидкостями.

З подібних причин вода є добрим розчинником полярних речовин. Кожна молекула розчиняється оточується молекулами води, причому позитивно заряджені ділянки молекули розчиняється притягують атоми кисню, а негативно заряджені - атоми водню. Оскільки молекула води мала за розмірами, багато молекул води можуть оточити кожну молекулу речовини, що розчиняється.

Ця властивість води використовується живими істотами. У живій клітині та міжклітинному просторі вступають у взаємодію розчини різних речовин у воді. Вода необхідна життя всіх без винятку одноклітинних і багатоклітинних живих істот Землі.

Чиста вода, що не містить домішок, - хороший ізолятор. За нормальних умов вода слабо дисоційована і концентрація протонів (точніше, іонів гідроксонію H3O+) та гідроксильних іонів HO становить 0,1 мкмоль/л. Але оскільки вода - хороший розчинник, у ній практично завжди розчинені ті чи інші солі, тобто у воді присутні позитивні та негативні іони. Завдяки цьому вода проводить електрику. За електропровідністю води можна визначити її чистоту.

Вода має показник заломлення n=1,33 в оптичному діапазоні. Однак вона сильно поглинає інфрачервоне випромінювання, і тому водяна пара є основним природним парниковим газом, що відповідає більш ніж 60% парникового ефекту. Завдяки великому дипольному моменту молекул вода також поглинає мікрохвильове випромінювання, на чому заснований принцип дії мікрохвильової печі.

Агрегатні стани.

1. За станом розрізняють:

2. Тверде – лід

3. Рідке – вода

4. Газоподібне - водяна пара

Рис.1 «Типи сніжинок»

При атмосферному тиску вода замерзає (перетворюється на лід) при температурі 0 °C і кипить (перетворюється на водяну пару) при температурі 100 °C. При зниженні тиску температура плавлення води повільно зростає, а температура кипіння падає. При тиску 611,73 Па (близько 0,006 атм) температура кипіння і плавлення збігається і стає рівною 0,01 °C. Такий тиск і температура називаються потрійною точкою води. При нижчому тиску вода не може перебувати в рідкому стані, і лід перетворюється безпосередньо на пару. Температура сублімації льоду падає зі зниженням тиску.

При зростанні тиску температура кипіння води зростає, густина водяної пари в точці кипіння теж зростає, а рідкої води - падає. При температурі 374 °C (647 K) та тиску 22,064 МПа (218 атм) вода проходить критичну точку. У цій точці щільність та інші властивості рідкої та газоподібної води збігаються. При вищому тиску немає різниці між рідкою водою і водяною парою, отже, немає і кипіння чи випаровування.

Також можливі метастабільні стану - пересичена пара, перегріта рідина, переохолоджена рідина. Ці стани можуть існувати тривалий час, проте вони є нестійкими і при зіткненні з більш стійкою фазою відбувається перехід. Наприклад, неважко отримати переохолоджену рідину, охолодивши чисту воду в чистій посудині нижче 0 °C, проте при появі центру кристалізації рідка вода швидко перетворюється на лід.

Ізотопна модифікація води.

І кисень, і водень мають природні та штучні ізотопи. Залежно від типу ізотопів, що входять до молекули, виділяють такі види води:

1. Легка вода (просто вода).

2. Тяжка вода (дейтерієва).

3. Надважка вода (тритієва).

Хімічні властивості води.

Вода є найпоширенішим розчинником Землі, багато в чому визначальним характер земної хімії, як науки. Більшість хімії, при її зародженні як науки, починалася саме як хімія водних розчинів речовин. Її іноді розглядають, як амфоліт - і кислоту і основу одночасно (катіон H + аніон OH-). За відсутності сторонніх речовин у воді однакова концентрація гідроксид-іонів та іонів водню (або іонів гідроксонію), pKa ≈ ок. 16.

Сама по собі вода відносно інертна у звичайних умовах, але її сильно полярні молекули сольватують іони та молекули, утворюють гідрати та кристалогідрати. Сольволіз, і зокрема гідроліз, відбувається у живої та неживої природі, і широко використовується у хімічній промисловості.

Хімічна назва води.

З формального погляду вода має кілька різних коректних хімічних назв:

1. Оксид водню

2. Гідроксид водню

3. Монооксид дигідрогена

4. Гідроксильна кислота

5. англ. hydroxic acid

6. Оксидан (англ. oxidane)

7. Дигідромонооксид

Види води.

Вода на Землі може існувати в трьох основних станах - рідкому, газоподібному і твердому і в свою чергу набувати різних форм, які часто сусідять один з одним. Водна пара та хмари в небі, морська вода та айсберги, гірські льодовики та гірські річки, водоносні шари в землі. Вода здатна розчиняти в собі багато речовин, набуваючи того чи іншого смаку. Через важливість води, «як джерела життя» її часто поділяють на типи.

Характеристики вод: по особливостям походження, складу або застосування виділяють, серед іншого:

1. М'яка вода та жорстка вода - за вмістом катіонів кальцію та магнію

2. Підземні води

3. Тала вода

4. Прісна вода

5. Морська вода

6. Солонувата вода (en:Brackish water)

7. Мінеральна вода

8. Дощова вода

9. Питна вода, Водопровідна вода

10. Тяжка вода, дейтерієва та тритієва

11. Дистильована вода та деіонізована вода

12. Стічні води

13. Зливова вода або поверхневі води

14. За ізотопами молекули:

15. Легка вода (просто вода)

16. Тяжка вода (дейтерієва)

17. Надважка вода (тритієва)

18. Вигадана вода (зазвичай з казковими властивостями)

19. Мертва вода – вид води з казок

20. Жива вода – вид води з казок

21. Свята вода - особливий вид води згідно з релігійними вченнями

22. Поливода

23. Структурована вода - термін, що застосовується у різних неакадемічних теоріях.

Світові запаси води.

Величезний шар солоної води, що покриває більшу частину Землі, є єдиним цілим і має приблизно постійний склад. Світовий океан величезний. Його обсяг сягає 1,35 мільярдів кубічних кілометрів. Він покриває близько 72% земної поверхні. Майже вся вода Землі (97%) перебуває у світовому океані. Приблизно 2,1% води зосереджено у полярних льодах та льодовиках. Вся прісна вода в озерах, річках та у складі ґрунтових вод становить лише 0,6%. Інші 0,1% води входять до складу солоної води із свердловин та солончакових вод.

20 століття характеризується інтенсивним зростанням населення Землі, розвитком урбанізації. З'явилися міста-гіганти з населенням понад 10 млн. осіб. Розвиток промисловості, транспорту, енергетики, індустріалізація сільського господарства призвели до того, що антропогенний вплив на довкілля набуло глобального характеру.

Підвищення ефективності заходів щодо охорони навколишнього середовища пов'язане насамперед із широким впровадженням ресурсозберігаючих, маловідходних та безвідходних технологічних процесів, зменшенням забруднення повітряного середовища та водойм. Охорона навколишнього середовища є дуже багатогранною проблемою, вирішенням якої займаються, зокрема, інженерно-технічні працівники практично всіх спеціальностей, які пов'язані з господарською діяльністю в населених пунктах і на промислових підприємствах, які можуть бути джерелом забруднення в основному повітряного та водного середовища.

Водне середовище. Водне середовище включає поверхневі та підземні води.

Поверхневі води переважно зосереджено океані, змістом 1 млрд. 375 млн. кубічних кілометрів-близько 98 % всієї води Землі. Поверхня океану (акваторія) становить 361 млн квадратних кілометрів. Вона приблизно в 2,4 рази більша за площу суші території, що займає 149 млн. квадратних кілометрів. Вода в океані солона, причому більша її частина (понад 1 млрд. кубічних кілометрів) зберігає постійну солоність близько 3,5% і температуру, що дорівнює 3,7oС. Помітні відмінності в солоності та температурі спостерігаються майже виключно в поверхневому шарі води, а також окраїнних і особливо в середземних морях. Вміст розчиненого кисню у воді значно зменшується на глибині 50-60 метрів.

Підземні води бувають солоними, солонуватими (меншою солоності) та прісними; існуючі геотермальні води мають підвищену температуру (понад 30 ° С). Для виробничої діяльності людства та його господарсько-побутових потреб потрібна прісна вода, кількість якої становить лише 2,7 % загального обсягу води Землі, причому дуже мала її частка (всього 0,36 %) є у легкодоступних видобутку місцях. Більшість прісної води міститься у снігах і прісноводних айсбергах, що у районах переважно Південного полярного кола. Річний світовий річковий стік прісної води становить 37,3 тис. кубічних кілометрів. Крім того, може використовуватися частина підземних вод, що дорівнює 13 тис. кубічних кілометрів. На жаль, більша частина річкового стоку в Росії, що становить близько 5000 кубічних кілометрів, припадає на малородючі та малозаселені північні території. За відсутності прісної води використовують солону поверхневу або підземну воду, виробляючи її опріснення або гіперфільтрацію: пропускають під великим перепадом тисків через полімерні мембрани з отворами мікроскопічними, що затримують молекули солі. Обидва ці процеси дуже енергоємні, тому цікава пропозиція, що полягає у використанні як джерело прісної води прісноводних айсбергів (або їх частини), які з цією метою буксують по воді до берегів, що не мають прісної води, де організують їх танення. За попередніми розрахунками розробників цієї пропозиції, отримання прісної води буде приблизно вдвічі меншою за енергоємну в порівнянні з опрісненням і гіперфільтрацією. Важливою обставиною, притаманною водному середовищу, є те, що через неї в основному передаються інфекційні захворювання (приблизно 80% всіх захворювань). Втім, деякі з них, наприклад кашлюк, вітрянка, туберкульоз передаються через повітряне середовище. З метою боротьби з поширенням захворювань через водне середовище Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) оголосила десятиліття десятиліттям питної води.

Прісна вода. Прісні водні ресурси існують завдяки вічному кругообігу води. В результаті випаровування утворюється гігантський обсяг води, що сягає 525 тис. км на рік. (через неполадки шрифту обсяги води вказані без кубометрів).

86% цієї кількості припадає на солоні води Світового океану та внутрішніх морів – Каспійського. Аральського та ін; решта випаровується на суші, причому половина завдяки транспірації вологи рослинами. Щороку випаровується шар води завтовшки приблизно 1250 мм. Частина її знову випадає з опадами в океан, а частина переноситься вітрами на сушу і тут живить річки та озера, льодовики та підземні води. Природний дистилятор живиться енергією Сонця та відбирає приблизно 20% цієї енергії.

Усього 2 % гідросфери посідає прісні води, але вони постійно відновлюються. Швидкість поновлення та визначає доступні людству ресурси. Більшість прісних вод - 85% - зосереджена у льодах полярних зон і льодовиків. Швидкість водообміну тут менша, ніж в океані, і становить 8000 років. Поверхневі води суші оновлюються приблизно 500 разів швидше, ніж у океані. Ще швидше, приблизно за 10-12 діб оновлюються води річок. Найбільше практичне значення для людства мають прісні води річок.

Річки завжди були джерелом прісної води. Але в сучасну епоху вони почали транспортувати відходи. Відходи на водозбірній території по руслах річок стікають у моря та океани. Більшість використаної річкової води повертається до річок і водойми у вигляді стічних вод. Досі зростання очисних споруд відставало зростання споживання води. І на перший погляд у цьому полягає корінь зла. Насправді все набагато серйозніше. Навіть при найдосконалішому очищенні, включаючи біологічну, всі розчинені неорганічні речовини і до 10% органічних забруднюючих речовин залишаються в очищених стічних водах. Така вода знову може стати придатною для споживання лише після багаторазового розведення чистою природною водою. І тут для людини важливим є співвідношення абсолютної кількості стічних вод, хоча б і очищених, і водного стоку річок.

Світовий водогосподарський баланс показав, що у всі види водокористування витрачається 2200 км води на рік. На розведення стоків витрачається майже 20% ресурсів прісних вод світу. Розрахунки на 2000 р. у припущенні, що норми водоспоживання зменшаться, а очищення охопить усі стічні води, показали, що однаково щорічно потрібно 30 - 35 тис. км прісної води розведення стічних вод. Це означає, що ресурси повного світового річкового стоку будуть близькими до вичерпання, а в багатьох районах світу вони вже вичерпані. Адже 1 км очищеної стічної води "псує" 10 км річкової води, а не очищеної - у 3-5 разів більше. Кількість прісної води не зменшується, але її якість різко падає, вона стає непридатною для споживання.

Людству доведеться змінити стратегію водокористування. Необхідність змушує ізолювати антропогенний водний цикл від природного. Практично це означає перехід на замкнуте водопостачання, маловодну або маловідходну, а потім на "суху" або безвідходну технологію, що супроводжується різким зменшенням обсягів споживання води і очищених стічних вод.

Запаси прісної води потенційно великі. Однак у будь-якому районі світу вони можуть виснажитися через нераціональне водокористування чи забруднення. Число таких місць зростає, охоплюючи цілі географічні райони. Потреба у воді не задовольняється у 20% міського та 75% сільського населення світу. Об'єм споживаної води залежать від регіону та рівня життя та становить від 3 до 700 л на добу на одну особу. Споживання води промисловістю також залежить від розвитку даного району. Наприклад, Канаді промисловість споживає 84 % всього водозабору, а Індії - 1 %. Найбільш водоємні галузі промисловості - сталеливарна, хімічна, нафтохімічна, целюлозно-паперова та харчова. На них йде майже 70% усієї води, що витрачається у промисловості. У середньому у світі промисловість йде приблизно 20 % всієї споживаної води. Головний споживач прісної води - сільське господарство: з його потреби йде 70-80 % всієї прісної води. Зрошуване землеробство займає лише 15-17 % площі сільськогосподарських угідь, а дає половину всієї продукції. Майже 70% посівів бавовнику у світі існує завдяки зрошенню.

Сумарний стік рік СНД (СРСР) протягом року становить 4720 км. Але розподілено водні ресурси вкрай нерівномірно. У найбільш обжитих регіонах, де мешкає до 80% промислової продукції та знаходиться 90% придатних для сільського господарства земель, частка водних ресурсів становить лише 20%. Багато районів країни недостатньо забезпечені водою. Це південь та південний схід європейської частини СНД, Прикаспійська низовина, південь Західного Сибіру та Казахстану, та деякі інші райони Середньої Азії, південь Забайкалля, Центральна Якутія. Найбільш забезпечені водою північні райони СНД, Прибалтика, гірські райони Кавказу, Середньої Азії, Саян та Далекого Сходу.

Стік рік змінюється залежно від коливань клімату. Втручання людини у природні процеси торкнулося вже й річкового стоку. У сільському господарстві більшість води не повертається в річки, а витрачається на випаровування та утворення рослинної маси, оскільки при фотосинтезі водень з молекул води переходить в органічні сполуки. Для регулювання стоку річок, не рівномірного протягом року, збудовано 1500 водоймищ (вони регулюють до 9 % всього стоку). На стік річок Далекого Сходу, Сибіру та Півночі європейської частини країни господарська діяльність людини поки що майже не вплинула. Однак у найбільш обжитих районах він скоротився на 8%, а в таких річок, як Терек, Дон, Дністер та Урал - на 11-20%. Помітно зменшився водний стік у Волзі, Сирдар'ї та Амудар'ї. У результаті скоротився приплив води до Азовського моря – на 23%, до Аральського – на 33%. Рівень Аралу впав на 12,5 м.

Обмежені і навіть мізерні у багатьох країнах запаси прісних вод значно скорочуються через забруднення. Зазвичай забруднюючі речовини поділяють кілька класів залежно від своїх природи, хімічної будови і походження.

Забруднення водойм.Прісні водойми забруднюються в основному в результаті спуску в них стічних вод від промислових підприємств та населених пунктів. Внаслідок скидання стічних вод змінюються фізичні властивості води (підвищується температура, зменшується прозорість, з'являються забарвлення, присмаки, запахи); на поверхні водойми з'являються плаваючі речовини, але в дні утворюється осад; змінюється хімічний склад води (збільшується вміст органічних та неорганічних речовин, з'являються токсичні речовини, зменшується вміст кисню, змінюється активна реакція середовища та ін.); змінюється якісний та кількісний бактеріальний склад, з'являються хвороботворні бактерії. Забруднені водоймища стають непридатними для питного, а часто й для технічного водопостачання; втрачають рибогосподарське значення і т. д. Загальні умови випуску стічних вод будь-якої категорії в поверхневі водоймища визначаються народногосподарською їх значимістю та характером водокористування. Після випуску стічних вод допускається деяке погіршення якості води у водоймищах, проте це не повинно помітно відбиватися на його житті та на можливості подальшого використання водоймища як джерела водопостачання, для культурних та спортивних заходів, рибогосподарських цілей.

Спостереження за виконанням умов спуску виробничих стічних вод у водоймища здійснюється санітарно-епідеміологічними станціями та басейновими управліннями.

Нормативи якості води водойм господарсько-питного культурно-побутового водокористування встановлюють якість води для водойм за двома видами водокористування: до першого виду відносяться ділянки водойм, які використовуються як джерело для централізованого або нецентралізованого господарсько-питного водопостачання, а також для водопостачання підприємств харчової промисловості; до другого виду - ділянки водойм, використовувані для купання, спорту та відпочинку населення, і навіть які у межах населених пунктів.

Віднесення водойм до того чи іншого виду водокористування проводиться органами Державного санітарного нагляду з урахуванням перспектив використання водойм.

Наведені у правилах нормативи якості води водойм відносяться до створ, розташованих на проточних водоймах на 1 км вище найближчого за течією пункту водокористування, а на непроточних водоймищах і водосховищах на 1 км в обидві сторони від пункту водокористування.

Велика увага приділяється питанням запобігання та усунення забруднень прибережних районів морів. Нормативи якості морської води, які мають бути забезпечені при спуску стічних вод, відносяться до району водокористування у відведених межах та до створів на відстані 300 м у сторони від цих кордонів. При використанні прибережних районів морів як приймач виробничих стічних вод вміст шкідливих речовин у морі не повинен перевищувати ГДК, встановлених за санітарно-токсикологічним, загальносанітарним та рганолептичним лімітуючим показниками шкідливості. При цьому вимоги до спуску стічних вод диференційовані стосовно характеру водокористування. Море сприймається не як джерело водопостачання, бо як лікувальний оздоровчий, культурно-побутовий чинник.

Забруднюючі речовини, що надходять у річки, озера, водосховища і моря, вносять значні зміни до встановленого режиму і порушують рівноважний стан водних екологічних систем. В результаті процесів перетворення забруднюючих водойми речовин, що протікають під впливом природних факторів, у водних джерелах відбувається повне або часткове відновлення їх первісних властивостей. При цьому можуть утворюватися вторинні продукти розпаду забруднень, які негативно впливають на якість води.

Самоочищення води водойм - це сукупність взаємопов'язаних гідродинамічних, фізико-хімічних, мікробіологічних та гідробіологічних процесів, що ведуть до відновлення початкового стану водного об'єкта.

У зв'язку з тим, що у стічних водах промислових підприємств можуть бути специфічні забруднення, їх спуск до міської водовідвідної мережі обмежений низкою вимог. Виробничі стічні води, що випускаються у водовідвідну мережу, не повинні: порушувати роботу мереж та споруд; надавати руйнівний вплив на матеріал труб та елементи очисних споруд; містити більше 500мг/л зважених та спливаючих речовин; містити речовини, здатні засмічувати сітки або відкладатися на стінках труб; містити горючі домішки та розчинені газоподібні речовини, здатні утворювати вибухонебезпечні суміші; містити шкідливі речовини, що перешкоджають біологічному очищенню стічних вод або скидання у водойму; мати температуру вище за 40 °С.

Виробничі стічні води, що не задовольняють цим вимогам, повинні попередньо очищатися і лише після цього скидатися в міську водовідвідну мережу.

Таблиця 1

Світові запаси води

Висновок.

Вода – одне з головних багатств на Землі. Важко уявити, що сталося б із нашою планетою, якби зникла прісна вода. Людині потрібно випивати щодня близько 1,7 літрів води. І приблизно в 20 разів більше щодня потрібно кожному з нас для миття, приготування їжі тощо. Загроза зникнення прісної води існує. Від забруднення води страждає все живе, вона шкідлива здоров'ю людини.

Вода – речовина звична та незвичайна. Відомий радянський вчений академік І.В. Петрянов свою науково – популярну книгу про воду назвав «Найнезвичайніша речовина у світі». А доктор біологічних наук Б.Ф.Сергєєв почав свою книгу "Цікава фізіологія" з розділу про воду - "Речовина, яка створила нашу планету".

Вчені мають рацію: немає на Землі речовини важливішого для нас, ніж звичайна вода, і в той же час не існує іншої такої ж речовини, у властивостях якої було б стільки протиріч і аномалій, скільки в її властивостях.

Бібліографічний список:

1. Коробкін В. І., Передільський Л. В. Екологія. Навчальний посібник для вишів. - Ростов /на/Дону. Фенікс, 2005.

2. Моісеєв Н. Н. Взаємодія природи та суспільства: глобальні проблеми // Вісник РАН, 2004. Т. 68. № 2.

3. Охорона довкілля. Навч. посібник: У 2т/За ред. В. І. Данилов – Данильян. - М.: Вид-во МНЕПУ, 2002.

4. Бєлов С. В. Охорона навколишнього середовища / С. В. Бєлов. - М. Вища школа, 2006. - 319 с.

5. Дерпгольц В. Ф. Вода у всесвіті. - Л.: "Надра", 2000.

6. Хрестів Г. А. Від кристала до розчину. - Л.: Хімія,2001.

7. Хомченко Г.П. Хімія для вступників до ВНЗ. - М., 2003р.

Вода (оксид водню) - прозора рідина, яка не має кольору (у малому обсязі), запаху та смаку. Хімічна формула: Н2О. У твердому стані називається льодом або снігом, а в газоподібному - водяною парою. Близько 71% поверхні Землі покрито водою (океани, моря, озера, річки, лід на полюсах).

Є хорошим сильнополярним розчинником. У природних умовах завжди містить розчинені речовини (солі, гази). Вода має ключове значення у створенні та підтримці життя на Землі, у хімічній будові живих організмів, у формуванні клімату та погоди.

Майже 70% поверхні нашої планети зайнято океанами та морями. Твердою водою – снігом та льодом – покрито 20% суші. Із загальної кількості води Землі, рівного 1 млрд. 386 млн. кубічних кілометрів, 1 млрд. 338 млн. кубічних кілометрів посідає частку солоних вод Світового океану, і лише 35 млн. кубічних кілометрів посідає частку прісних вод. Усього кількості океанічної води вистачило б на те, щоб покрити нею земну кулю шаром понад 2,5 кілометри. На кожного жителя Землі приблизно припадає 0,33 кубічних кілометрів морської води та 0,008 кубічних кілометрів прісної води. Але труднощі у цьому, що переважна частина прісної води Землі перебуває у стані, що робить її важкодоступною людини. Майже 70% прісних вод укладено в льодовикових покривах полярних країн і в гірських льодовиках, 30% - у водоносних шарах під землею, а в руслах всіх річок утримуються одночасно лише 0,006% прісних вод. Молекули води виявлені у міжзоряному просторі. Вода входить до складу комет, більшості планет сонячної системи та їх супутників.

Склад води (за масою): 11,19% водню та 88,81% кисню. Чиста вода прозора, не має запаху та смаку. Найбільшу щільність має при 0° С (1 г/см3). Щільність льоду менша за щільність рідкої води, тому лід спливає на поверхню. Вода замерзає при 0 ° С і кипить при 100 ° С при тиску 101325 Па. Вона погано проводить теплоту та дуже погано проводить електрику. Вода – добрий розчинник. Молекула води має кутову форму атоми водню стосовно кисню утворюють кут, що дорівнює 104,5°. Тому молекула води – диполь: та частина молекули, де знаходиться водень, заряджена позитивно, а частина, де знаходиться кисень, – негативно. Завдяки полярності молекул води електроліти у ній дисоціюють на іони.

У рідкій воді поряд із звичайними молекулами Н20 містяться асоційовані молекули, тобто з'єднані в складніші агрегати (Н2О)x завдяки утворенню водневих зв'язків. Наявністю водневих зв'язків між молекулами води пояснюються аномалії її фізичних властивостей: максимальна щільність при 4 ° С, висока температура кипіння (у ряді Н20-Н2S - Н2Sе) аномально висока теплоємність. З підвищенням температури водневі зв'язки розриваються і повний розрив настає при переході води в пару.

Вода - дуже реакційна речовина. За звичайних умов вона взаємодіє з багатьма основними та кислотними оксидами, а також із лужними та лужноземельними металами. Вода утворює численні сполуки – кристалогідрати.

Очевидно, сполуки, що зв'язують воду, можуть бути осушувачами. З інших осушуючих речовин можна вказати Р205, СаО, ВаО, металевий Ма (вони також хімічно взаємодіють із водою), а також силікагель. До важливих хімічних властивостей води відноситься її здатність вступати в реакції гідролітичного розкладання.

Фізичні властивості води.

Вода має низку незвичайних особливостей:

1. При таненні льоду його густина збільшується (з 0,9 до 1 г/см³). Майже у решти речовин при плавленні щільність зменшується.

2. При нагріванні від 0 до 4 °C (точніше, 3,98 °C) вода стискається. Відповідно, при охолодженні – щільність падає. Завдяки цьому можуть жити риби в замерзаючих водоймах: коли температура падає нижче 4 ° C, холодніша вода як менш щільна залишається на поверхні і замерзає, а під льодом зберігається позитивна температура.

3. Висока температура та питома теплота плавлення (0 °C та 333,55 кДж/кг), температура кипіння (100 °C) та питома теплота пароутворення (2250 КДж/кг), порівняно із сполуками водню зі схожою молекулярною вагою.

4. Висока теплоємність рідкої води.

5. Висока в'язкість.

6. Високий поверхневий натяг.

7. Негативний електричний потенціал поверхні води.

Усі ці особливості пов'язані з наявністю водневих зв'язків. Через велику різницю електронегативностей атомів водню та кисню електронні хмари сильно зміщені у бік кисню. Через це, а також те, що іон водню (протон) не має внутрішніх електронних шарів і має малими розмірами, він може проникати в електронну оболонку негативно поляризованого атома сусідньої молекули. Завдяки цьому кожен атом кисню притягується до атомів водню інших молекул і навпаки. Певну роль відіграє протонна обмінна взаємодія між молекулами та всередині молекул води. Кожна молекула води може брати участь максимум у чотирьох водневих зв'язках: 2 атоми водню – кожен в одній, а атом кисню – у двох; у такому стані молекули знаходяться у кристалі льоду. При таненні льоду частина зв'язків рветься, що дозволяє укласти молекули води щільніше; при нагріванні води зв'язку продовжують рватися, і щільність її зростає, але при температурі вище 4 ° С цей ефект стає слабкішим, ніж теплове розширення. При випаровуванні рвуться всі зв'язки, що залишилися. Розрив зв'язків вимагає багато енергії, звідси висока температура та питома теплота плавлення та кипіння та висока теплоємність. В'язкість води обумовлена ​​тим, що водневі зв'язки заважають молекулам води рухатися з різними швидкостями.

З подібних причин вода є добрим розчинником полярних речовин. Кожна молекула розчиняється оточується молекулами води, причому позитивно заряджені ділянки молекули розчиняється притягують атоми кисню, а негативно заряджені - атоми водню. Оскільки молекула води мала за розмірами, багато молекул води можуть оточити кожну молекулу речовини, що розчиняється.

Ця властивість води використовується живими істотами. У живій клітині та міжклітинному просторі вступають у взаємодію розчини різних речовин у воді. Вода необхідна життя всіх без винятку одноклітинних і багатоклітинних живих істот Землі.

Чиста вода, що не містить домішок, - хороший ізолятор. За нормальних умов вода слабо дисоційована і концентрація протонів (точніше, іонів гідроксонію H3O+) та гідроксильних іонів HO становить 0,1 мкмоль/л. Але оскільки вода - хороший розчинник, у ній практично завжди розчинені ті чи інші солі, тобто у воді присутні позитивні та негативні іони. Завдяки цьому вода проводить електрику. За електропровідністю води можна визначити її чистоту.

Вода має показник заломлення n=1,33 в оптичному діапазоні. Однак вона сильно поглинає інфрачервоне випромінювання, і тому водяна пара є основним природним парниковим газом, що відповідає більш ніж 60% парникового ефекту. Завдяки великому дипольному моменту молекул вода також поглинає мікрохвильове випромінювання, на чому заснований принцип дії мікрохвильової печі.

Агрегатні стани.

1. За станом розрізняють:

2. Тверде – лід

3. Рідке – вода

4. Газоподібне - водяна пара

Рис.1 «Типи сніжинок»

При атмосферному тиску вода замерзає (перетворюється на лід) при температурі 0 °C і кипить (перетворюється на водяну пару) при температурі 100 °C. При зниженні тиску температура плавлення води повільно зростає, а температура кипіння падає. При тиску 611,73 Па (близько 0,006 атм) температура кипіння і плавлення збігається і стає рівною 0,01 °C. Такий тиск і температура називаються потрійною точкою води. При нижчому тиску вода не може перебувати в рідкому стані, і лід перетворюється безпосередньо на пару. Температура сублімації льоду падає зі зниженням тиску.

При зростанні тиску температура кипіння води зростає, густина водяної пари в точці кипіння теж зростає, а рідкої води - падає. При температурі 374 °C (647 K) та тиску 22,064 МПа (218 атм) вода проходить критичну точку. У цій точці щільність та інші властивості рідкої та газоподібної води збігаються. При вищому тиску немає різниці між рідкою водою і водяною парою, отже, немає і кипіння чи випаровування.

Також можливі метастабільні стану - пересичена пара, перегріта рідина, переохолоджена рідина. Ці стани можуть існувати тривалий час, проте вони є нестійкими і при зіткненні з більш стійкою фазою відбувається перехід. Наприклад, неважко отримати переохолоджену рідину, охолодивши чисту воду в чистій посудині нижче 0 °C, проте при появі центру кристалізації рідка вода швидко перетворюється на лід.

Ізотопна модифікація води.

І кисень, і водень мають природні та штучні ізотопи. Залежно від типу ізотопів, що входять до молекули, виділяють такі види води:

1. Легка вода (просто вода).

2. Тяжка вода (дейтерієва).

3. Надважка вода (тритієва).

Хімічні властивості води.

Вода є найпоширенішим розчинником Землі, багато в чому визначальним характер земної хімії, як науки. Більшість хімії, при її зародженні як науки, починалася саме як хімія водних розчинів речовин. Її іноді розглядають, як амфоліт - і кислоту і основу одночасно (катіон H + аніон OH-). За відсутності сторонніх речовин у воді однакова концентрація гідроксид-іонів та іонів водню (або іонів гідроксонію), pKa ≈ ок. 16.

воістину дивовижні. Саме це з'єднання немає аналогів, адже вода – це оксид водню.

Вода ніколи не буває абсолютно чистою – у ній обов'язково містяться домішки інших хімічних речовин. Найчастіше це метали або їх з'єднання. Тому ми звикли думати, що вода добре проводить електричний струм. Насправді ж електропровідність води безпосередньо залежить від її чистоти. Абсолютно чисту воду можна отримати у лабораторії. Цей процес називається дистиляцією. Дистильована вода не має ні смаку, ні запаху і зовсім не проводить струм.

Фізико-хімічні властивості води не тільки цікаві, але й дуже важливі для забезпечення нормальної життєдіяльності всього живого на Землі. Ми неодноразово чули фразу: вода – колиска життя. Тим часом, вона є не лише колискою, а й природним терморегулятором. Маючи напрочуд високу теплоємність (4,1868 кДж/кг), вода повільно остигає і повільно нагрівається. Тому переходи від зими до літа, від ночі до дня для всього живого відбуваються м'якше. На цьому дивовижні властивості води у природі не закінчуються. Замість втрати щільності при переході з твердого стану в рідке, вода навпаки її набирає. Найбільшу густину вода має при температурі від 0 до 4 градусів за Цельсієм. Як відомо, за нуля вода замерзає. Але, можливо, ви не чули, що вода має найвищий поверхневий натяг. За цим показником вона поступається лише ртуті. Так ось, уявіть собі: якби ви падали плашмя з висоти 10 метрів, то краще, якби під вами був лід, а не вода, що тільки що розтанула.

Хімічні властивості водиобумовлені її складом. Вода на 88,81% складається із кисню, і лише на 11,19% – із водню. Як ми згадували вище, вода замерзає при нулі градусів Цельсія, а ось закипає – за сто. Дистильована вода має дуже низьку концентрацію позитивно заряджених іонів гідроксонію АЛЕ та Н3О+ (всього 0,1 мкмоль/л), тому її можна назвати відмінним ізолятором. Проте властивості води у природі були б реалізовані правильно, якби вона була хорошим розчинником. Молекула води дуже мала за розміром. Коли у воду потрапляє інша речовина, її позитивні іони притягуються атомами кисню, що становлять молекулу води, а негативні – атомами водню. Вода ніби оточує з усіх боків розчинені у ній хімічні елементи. Тому у воді майже завжди містяться різні речовини, зокрема солі металів, що забезпечують проведення електричного струму.

Фізичні властивості води«подарували» нам такі явища, як парниковий ефект та мікрохвильова піч. Близько 60% парникового ефекту створює водяна пара, яка добре поглинає інфрачервоні промені. У цьому показник оптичного заломлення води n=1,33. Крім того, вода поглинає і мікрохвилі завдяки високому дипольному моменту її молекул. Ці властивості води в природі і наштовхнули вчених на думку про винахід мікрохвильової печі.

Якщо Ви не сильні у фізиці чи хімії, але Ви маєте велике бажання розібратися в цих нелегких науках, то завжди є можливість найняти репетитора. Адже в наш час інформаційних технологій зробити це можна не встаючи зі стільця, тому що репетитори тепер доступні і в Інтернеті. Треба просто зайти на потрібний сайт і вибрати собі відповідного викладача.

Строго кажучи, у цьому матеріалі ми коротко розглянемо не лише хімічні та фізичні властивості води в рідкому стані,а й властивості властиві їй загалом як такий.

Докладніше з властивостями води у твердому стані ви можете ознайомитись у статті — ВЛАСТИВОСТІ ВОДИ У ТВЕРДОМУ СТАНІ (читати →).

Вода - над-значуща речовина для нашої планети. Без неї на Землі життя неможливе, без нього не проходить жоден геологічний процес. Великий вчений і мислитель Володимир Іванович Вернадський у своїх роботах писав, що не існує такого компонента, значення якого могло б «порівнятися з нею за впливом на хід основних, найгрізніших геологічних процесів». Вода присутня не тільки в організмі всіх живих істот нашої планети, а й у всіх речовинах на Землі – у мінералах, у гірських породах… Вивчення унікальних властивостей води постійно відкриває нам нові й нові таємниці, задає нам нові загадки та кидає нові виклики.

Аномальні властивості води

Багато фізичні та хімічні властивості водидивують і випадають із загальних правил і закономірностей і є аномальними, наприклад:

• Відповідно до закономірностей, встановлених за принципом подібності, в рамках таких наук як хімія та фізика, ми могли б очікувати, що:
  • вода закипатиме при мінус 70°С, а замерзатиме при мінус 90°С;
  • вода не капатиме з кінчика крана, а литися тонким струмком;
  • лід тонутиме, а не плаватиме на поверхні;
  • у склянці води не розчинилося б більше кількох крупинок цукру.
• Поверхня води має негативний електричний потенціал;
• При нагріванні від 0 до 4°C (точніше 3,98°C) вода стискається;
• Викликає здивування висока теплоємність рідкої води;

Як уже зазначалося вище, в даному матеріалі ми перерахуємо основні фізичні та хімічні властивості води та зробимо до деяких із них короткі коментарі.

Фізичні властивості води

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ – це властивості, які проявляються поза хімічними реакціями.

Чистота води

Чистота води – залежить від наявності в ній домішок, бактерій, солей важких металів … , для ознайомлення з інтерпретацією терміну ЧИСТА ВОДА за версією нашого сайту необхідно прочитати статтю ЧИСТА ВОДА (читати →).

Колір води

Колір води – залежить від хімічного складу та механічних домішок.

Наприклад наведемо визначення «Кольори моря», дане «Великою радянською енциклопедією».

Колір моря. Колір, що сприймається оком, коли спостерігач дивиться на поверхню моря, Колір моря залежить від кольору морської води, кольору неба, кількості та характеру хмар, висоти Сонця над горизонтом та ін.

Поняття Колір моря слід відрізняти від поняття колір морської води. Під кольором морської води розуміють колір, що сприймається оком при прямовисному огляді морської води над білим тлом. Від поверхні моря відбивається лише незначна частина падаючих неї світлових променів, решта їх частина проникає вглиб, де поглинається і розсіюється молекулами води, частинками завислих речовин і дрібними бульбашками газів. Відбиті і виходять з моря розсіяні промені і створюють Ц. м. Молекули води розсіюють найсильніше синій і зелені промені. Зважені частки майже однаково розсіюють усі промені. Тому морська вода з малою кількістю суспензій здається синьо-зеленою (колір відкритих частин океанів), а із значною кількістю суспензій - жовтувато-зеленою (наприклад, Балтійське море). Теоретична сторона вчення про Ц. м. розроблена В. В. Шулейкіним та Ч. В. Раманом.

Велика Радянська Енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія. 1969-1978

Запах води

Запах води – чиста вода, як правило, не має запаху.

Прозорість води

Прозорість води - залежить від розчинених у ній мінеральних речовин та вмісту механічних домішок, органічних речовин та колоїдів:

ПРОЗОРНІСТЬ ВОДИ - здатність води пропускати світло. Зазвичай вимірюється диском Секкі. Залежить в основному від концентрації зважених та розчинених у воді органічних та неорганічних речовин. Може різко знижуватися внаслідок антропогенного забруднення та евтрофування водойм.

Екологічний енциклопедичний словник. – Кишинів І.І. Дід ю. 1989

ПРОЗОРНІСТЬ ВОДИ - здатність води пропускати світлові промені. Залежить від товщини шару води, що проходить променями, наявності в ній зважених домішок, розчинених речовин тощо. У воді сильніше поглинаються червоні та жовті промені, глибше проникають фіолетові. За рівнем прозорості, у порядку зменшення її, розрізняють води:

• прозорі;
• слабо опалесцентні;
• опалесцентні;
• злегка каламутні;
• каламутні;
• сильно каламутні.

Словник з гідрогеології та інженерної геології. - М: Гостоптехіздат. 1961

Смак води

Смак води – залежить від складу розчинених у ній речовин.

Словник з гідрогеології та інженерної геології

Смак води - властивість води, що залежить від розчинених у ній солей та газів. Є таблиці відчутної смак концентрації солей, розчинених у питній воді (в мг/л), наприклад наступна таблиця (по Штаффу).

Температура води

Температура плавлення води:

ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕННЯ — температура, за якої речовина переходить із ТВЕРДОГО СТАНУ в рідке. Температура плавлення твердої речовини дорівнює температурі замерзання рідини, наприклад температура плавлення льоду, Про °С, дорівнює температурі замерзання води.

Температура кипіння води : 99,974°C

Науково-технічний енциклопедичний словник

ТЕМПЕРАТУРА КИПІННЯ, температура, за якої речовина переходить з одного стану (фази) в інший, тобто з рідини в пару або газ. Температура кипіння зростає зі збільшенням зовнішнього тиску і знижується за його зменшенні. Зазвичай її вимірюють при стандартному тиску 1 атмосферу (760 мм рт. ст.) Температура кипіння води при стандартному тиску становить 100 °С.

Науково-технічний енциклопедичний словник

Потрійна точка води

Потрійна точка води: 0,01 ° C, 611,73 Па;

Науково-технічний енциклопедичний словник

ТРІЙНА ТОЧКА, температура і тиск, при яких всі три стани речовини (твердий, рідкий, газоподібний) можуть існувати одночасно. Для води потрійна точка знаходиться при температурі 273,16 К та тиску 610 Ра.

Науково-технічний енциклопедичний словник

Поверхневий натяг води

Поверхневе натяг води – визначає силу зчеплення молекул води один з одним, наприклад, від цього параметра залежить те, як засвоюється та чи інша вода організмом людини.

Жорсткість води

Морський словник

Жорсткість води (Stiffness of Water) - властивість води, що знекровлюється вмістом розчинених у ній солей лужноземельних металів, гол. обр. кальцію та магнію (у вигляді двовуглекислих солей - бікарбонатів), і солей сильних мінеральних кислот - сірчаної та соляної. Ж. Ст вимірюється в особливих одиницях, так зв. градусах жорсткості. Градусом жорсткості називається ваговий вміст окису кальцію (СаО), що дорівнює 0,01 г на 1 л води. Жорстка вода непридатна для живлення котлів, оскільки сприяє сильному утворенню накипу на їх стінках, що може спричинити перепал трубок котла. Котли великих потужностей і особливо високих тисків повинні харчуватися абсолютно очищеною водою (конденсат від парових машин і турбін, очищений за допомогою фільтрів від домішки олії, а також дистилят, що готується в спеціальних випарниках).

Самойлов К. І. Морський словник. - М.-Л.: Державне Військово-морське Видавництво НКВМФ Союзу РСР, 1941

Науково-технічний енциклопедичний словник

Жорсткість води, нездатність води утворювати піну з милом через розчинені в ній солі, в основному кальцію і магнію.

Накип у казанах і трубах утворюється через присутність у воді розчиненого карбонату кальцію, що потрапляє у воду при контакті з вапняком. У гарячій або окропі карбонат кальцію переходить в осад у вигляді твердих вапняних відкладень на поверхнях всередині котлів. Карбонат кальцію також не дає милу пінитися. Іонообмінний контейнер(3), заповнений гранулами, покритими матеріалами натрію. з якими вода входить у контакт. Іони натрію як активніші, заміщають іони кальцію Оскільки солі натрію залишаються розчинними навіть за кип'ятінні, накип не утворюється.

Науково-технічний енциклопедичний словник

Структура води

Мінералізація води

Мінералізація води :

Екологічний енциклопедичний словник

МІНЕРАЛІЗАЦІЯ ВОДИ - насичення води неорганічні. (мінеральними) речовинами, що перебувають у ній у вигляді іонів та колоїдів; загальна сума неорганічних солей, що містяться переважно у прісній воді, ступінь мінералізації зазвичай виражають у мг/л або г/л (іноді в г/кг).

Екологічний енциклопедичний словник. – Кишинів: Головна редакція Молдавської радянської енциклопедії. І.І. Дід ю. 1989

В'язкість води

В'язкість води - характеризує внутрішній опір частинок рідини її руху:

Геологічний словник

В'язкість води (рідини) - властивість рідини, що обумовлює при русі виникнення сили тертя. Є фактором, що здійснює передачу руху від шарів води, що переміщуються з великою швидкістю, до шарів з меншою швидкістю. Ст ст. залежить від температури та концентрації розчину. Фізично вона оцінюється коеф. в'язкості, що входить до ряду формул руху води.

Геологічний словник: у 2-х томах. - М: Надра. За редакцією К. Н. Паффенгольця та ін. 1978

Розрізняють два види в'язкості води:

• Динамічна в'язкість води - 0,00101 Пас (при 20 ° C).

• Кінематична в'язкість води - 0,01012 см 2 /с (при 20 ° C).

Критична точка води

Критичною точкою води називається її стан при певному співвідношенні тиску і температури, коли її властивості однакові в газоподібному та рідкому стані (газоподібній та рідкій фазі).

Критична точка води: 374 ° C, 22,064 MПа.

Діелектрична проникність води

Діелектрична проникність, загалом, є коефіцієнтом, що показує, у скільки сила взаємодії між двома зарядами у вакуумі більше ніж у певному середовищі.

Що стосується водою цей показник надзвичайно високий й у статичних електричних полів дорівнює 81.

Теплоємність води

Теплоємність води — вода має напрочуд високу теплоємність:

Екологічний словник

Теплоємність – властивість речовин поглинати тепло. Виражається в кількості тепла, що поглинається речовиною при нагріванні на 1°С. Теплоємність води близько 1 кал/г, чи 4,2 Дж/г. Теплоємність ґрунту (при 14,5-15,5°С) коливається (від піщаних до торф'яних ґрунтів) від 0,5 до 0,6 кал (або 2,1-2,5 Дж) на одиницю об'єму та від 0,2 до 0,5 кал (або 0,8-2,1 Дж) на одиницю маси (г).

Екологічний словник. - Алма-Ата: "Наука". Б.А. Биків. 1983

Науково-технічний енциклопедичний словник

Питома теплоємність (позначення с), тепло, необхідне для того, щоб підняти температуру 1 кг речовини на 1К. Вимірюється у Дж/К.кг (де Дж-ДЖОУЛЬ). Речовини з високою питомою теплоємністю, такі як вода, вимагають більшої кількості енергії для підвищення температури, ніж речовини з низькою питомою теплоємністю.

Науково-технічний енциклопедичний словник

Теплопровідність води

Теплопровідність речовини має на увазі його здатність проводити тепло від своїх гарячіших частин до холодніших.

Передача тепла у воді відбувається або на молекулярному рівні, тобто передається молекулами води, або завдяки руху/переміщенню яких або обсягів вод - турбулентна теплопровідність.

Теплопровідність води залежить від температури та тиску.

Плинність води

Під плинністю речовин розуміють їхню здатність змінювати свою форму під впливом постійної напруги або постійного тиску.

Плинність рідин, як і визначається рухливістю їх частинок, які у стані спокою нездатні сприймати дотичні напруги.

Індуктивність води

Індуктивність визначає магнітні властивості замкнутих ланцюгів електричного струму. Вода, за винятком деяких випадків, електричний струм проводить, а отже і має певну індуктивність.

Щільність води

Щільність води визначається ставленням її маси до об'єму при певній температурі. Детальніше читайте у нашому матеріалі ЩО ТАКЕ ЩІЛЬНІСТЬ ВОДИ(читати →).

Стисність води

Стисливість води – незначна і залежить від солоності води та тиску. Наприклад, у дистильованої води вона дорівнює 0,0000490.

Електропровідність води

Електропровідність води - багато в чому залежить від кількості розчинених у них солей.

Радіоактивність води

Радіоактивність води залежить від вмісту в ній радону, еманації радію.

Фізико-хімічні властивості води

Словник з гідрогеології та інженерної геології

ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ВОДИ - параметри, що визначають фізико-хімічні особливості природних вод. До них відносяться показники концентрації водневих іонів (рН) та окисно-відновний потенціал (Eh).

Словник з гідрогеології та інженерної геології. - М: Гостоптехіздат. Укладач: А. А. Маккавєєв, редактор О. К. Ланґе. 1961

Кислотно-лужна рівновага води

Окисно-відновний потенціал води

Окисно-відновний потенціал води (ОВП) - здатність води вступати в біохімічні реакції.

Хімічні властивості води

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ РЕЧОВИНИ – це властивості, що виявляються внаслідок хімічних реакцій.

Нижче наведено Хімічні властивості води за підручником «Основи хімії. Інтернет-підручник» авторів А. В. Мануйлова, В. І. Родіонова.

Взаємодія води з металами

При взаємодії води з більшістю металів відбувається реакція із виділенням водню:

• 2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH (бурхливо);
• 2K + 2H2O = H2 + 2KOH (бурхливо);
• 3Fe + 4H2O = 4H2 + Fe3O4 (тільки під час нагрівання).

Не всі, а лише досить активні метали можуть брати участь в окисно-відновних реакціях цього типу. Найбільш легко реагують лужні та лужноземельні метали І та ІІ груп.

Взаємодія води з неметалами

З неметалів з водою реагують, наприклад, вуглець та його водневу сполуку (метан). Ці речовини набагато менш активні, ніж метали, але все ж таки здатні реагувати з водою при високій температурі:

• C + H2O = H2 + CO (при сильному нагріванні);
• CH4 + 2H2O = 4H2 + CO2 (при сильному нагріванні).

Взаємодія води з електричним струмом

При дії електричним струмом вода розкладається на водень та кисень. Це також окислювально-відновна реакція, де вода є одночасно і окислювачем, і відновником.

Взаємодія води з оксидами неметалів

Вода вступає у реакцію з багатьма оксидами неметалів та деякими оксидами металів. Це не окислювально-відновні реакції, а реакції сполуки:

SO2 + H2O = H2SO3 (сірчиста кислота)

SO3 + H2O = H2SO4 (сірчана кислота)

CO2 + H2O = H2CO3 (вугільна кислота)

Взаємодія води з оксидами металів

Деякі оксиди металів можуть вступати в реакції з'єднання з водою. Приклади таких реакцій ми вже зустрічали:

CaO + H2O = Ca(OH)2 (гідроксід кальцію (гашене вапно))

Не всі оксиди металів здатні реагувати із водою. Частина практично не розчинна у воді і тому з водою не реагує. Наприклад: ZnO, TiO2, Cr2O3, з яких готують, наприклад, стійкі до води фарби. Оксиди заліза також не розчиняються у воді і не реагують із нею.

Гідрати та кристалогідрати

Вода утворює сполуки, гідрати та кристалогідрати, в яких повністю зберігається молекула води.

Наприклад:

• CuSO4 + 5 H2O = CuSO4.5H2O;
• CuSO4 – речовина білого кольору (безводний сульфат міді);
• CuSO4.5H2O - кристалогідрат (мідний купорос), сині кристали.

Інші приклади утворення гідратів:

• H2SO4 + H2O = H2SO4.H2O (гідрат сірчаної кислоти);
• NaOH + H2O = NaOH.H2O (гідрат їдкого натру).

З'єднання, що зв'язують воду в гідрати і кристалогідрати, використовують як осушувачі. З їхньою допомогою, наприклад, видаляють водяні пари з вологого атмосферного повітря.

Біо-синтез

Вода бере участь у біо-синтезі в результаті якого утворюється кисень:

6n CO 2 + 5n H 2 O = (C 6 H 10 O 5) n + 6n O 2 (при дії світла)

Ми бачимо, що властивості води різноманітні та охоплюють практично всі аспекти життя на Землі. Як сформулював один із вчених… вивчати воду необхідно комплексно, а не в контексті окремих її проявів.

Під час підготовки матеріалу використовувалася інформація з книжок – Ю. П. Рассадкіна «Вода звичайна і незвичайна», Ю. Я. Фіалкова «Незвичайні властивості звичайних розчинів», Підручника «Основи хімії. Інтернет-підручник» авторів А. В. Мануйлова, В. І. Родіонова та ін.

Вода є однією з основних речовин, які забезпечують існування планети та людства. Це абсолютно унікальний елемент, без якого неможливе життя будь-якої живої істоти. Деякі хімічні та фізичні властивості води унікальні.

Важливість цієї речовини важко переоцінити. Вода займає більшу частину планети, утворює океани, моря, річки та інші водойми. Вона безпосередньо бере участь у формуванні клімату та погоди, забезпечуючи тим самим певні умови існування у тому чи іншому куточку планети.

Для багатьох організмів вона служить місцем існування. Крім того, практично кожна жива істота тією чи іншою мірою складається саме з води. Наприклад, вміст її в організмі людини становить від 70 до 90 відсотків.

Фізичні властивості води: коротка характеристика

Молекула води є унікальною. Формула її, напевно, відома всім: H2O. Але деякі фізичні властивості води безпосередньо залежать від будови її молекули.

У природі вода існує відразу в трьох При нормальних умовах це без кольору, запаху та смаку. При падінні температури вода кристалізується і перетворюється на лід. При підвищенні температури рідина переходить у газоподібний стан - водяну пару.

Вода характеризується високою густиною, яка становить приблизно 1 грам на кубічний сантиметр. Кипіння води настає у разі підвищення температури до ста градусів за Цельсієм. А от при падінні температури до 0 градусів рідина перетворюється на лід.

Цікаво, що зниження атмосферного тиску викликає зміну даних показників – вода закипає за меншої температури.

Теплопровідність води становить приблизно 0,58 Вт/(м*К). Ще один важливий показник - це її високе, що практично дорівнює відповідному показнику у ртуті.

Унікальні фізичні властивості води

Як уже згадувалося, саме вода забезпечує нормальне існування планети, впливаючи на клімат та життєдіяльність організмів. Але ця речовина насправді є унікальною. Саме ці дивовижні властивості води забезпечують життя.

Взяти, наприклад, щільність льоду та води. Найчастіше при замерзанні молекули речовин розташовуються ближче друг до друга, структура їх стає компактніше і щільніше. Але з водою ця схема не працює. Вперше ця дивовижна властивість була описана ще Галілеєм.

Якщо повільно знижувати температуру і слідкувати за те спочатку схема буде цілком стандартною - речовина ставатиме все щільнішою і компактнішою. Зміни відбудуться після того, як температура сягне +4 градусів. При цьому показнику вода несподівано стає легшою. Саме тому лід плаває поверхнею води, але не тоне. До речі, ця особливість забезпечує виживання водної флори та фауни – вода рідко промерзає повністю, зберігаючи життя своїм мешканцям.

При замерзанні речовина розширюється приблизно на 9%. Така особливість води викликає природну корозію гірських порід. З іншого боку, труби водопроводу саме тому розриваються за несподіваного похолодання.

Але це далеко не все. Ще одна її унікальна особливість – це аномально висока теплоємність. Наприклад, тієї кількості тепла, яка потрібна для нагрівання одного грама води на один градус, вистачить, щоб розігріти приблизно 10 г міді або 9 г заліза.

Весь світовий океан – це глобальний термостат, що згладжує коливання температури, причому як добові, і річні. До речі, цими ж властивостями наділений і міститься в атмосфері. Ні для кого не секрет, що для пустелі характерні різкі температурні зміни - вдень занадто спекотно, а вночі дуже холодно. Це пов'язано саме з сухим повітрям та відсутністю необхідної кількості водяної пари.