INTRODUKTION

Vatten är det vanligaste ämnet på vår planet. Hav, hav och floder, glaciärer och atmosfäriskt vatten - detta är inte en komplett lista över "vattenlagringar" på jorden. Även i djupet av vår planet finns vatten, och vad kan vi säga om de levande organismerna som lever på dess yta! Det finns inte en enda levande cell som inte innehåller vatten. Människokroppen består till exempel av mer än 70 % vatten.

Livet på jorden är en kombination av många komplexa processer, varav huvudplatsen är cykeln av värme, fukt och ämnen. Huvudrollen i detta spelas av vatten - livets förfader på jorden.
Men är det en slump att vårt liv är oskiljaktigt från vatten, och vad är orsakerna till detta?

Till skillnad från vanliga människor, som är vana vid att betrakta vatten som något så vanligt och bekant att det inte är värt mycket eftertanke, än mindre överraskning, anser forskare att denna vätska är den mest mystiska och fantastiska. Till exempel är många egenskaper hos vatten anomala, det vill säga de skiljer sig väsentligt från motsvarande egenskaper hos föreningar med liknande struktur. Märkligt nog var det vattnets anomala egenskaper som gav denna vätska möjligheten att bli den viktigaste på jorden.

VATTEN I NATUREN

I fritt tillstånd innehåller jorden en kolossal mängd vatten - cirka en och en halv miljard kubikkilometer. Nästan samma mängd vatten är i ett fysiskt och kemiskt bundet tillstånd i kristallina och sedimentära bergarter.
De flesta naturliga vatten är lösningar, vars innehåll av lösta ämnen varierar från 0,01 % (i sötvatten) till 3,5 % (i havsvatten).
Färskvatten står endast för cirka 3 % av planetens totala vattentillgång (cirka 35 miljoner km3). En person kan direkt använda endast 0,006% av färskvatten för sina behov - detta är den del som finns i bäddarna i alla floder och sjöar. Resten av sötvattnet är svårtillgängligt - 70% är polarisar eller bergsglaciärer, 30% är underjordiska akviferer.
Utan att överdriva kan vi säga att vår planet är mättad med vatten. Det är tack vare detta som utvecklingen av de livsformer som vi ser omkring oss blev möjlig på jorden.

VATTENS EGENSKAPER,

SOM BIDRAGDE TILL UTSEENDE AV LIVET PÅ JORDEN
Genom att jämföra egenskaperna hos vatten med egenskaperna hos analoga föreningar kommer vi till slutsatsen att många egenskaper hos vatten har anomala värden. Som kommer att diskuteras nedan är det dessa anomala egenskaper som kommer att spela den viktigaste rollen för livets uppkomst och existens på jorden.

Koktemperatur

Låt oss överväga koktemperaturerna för föreningar i H2El-serien, där El är ett element i huvudundergruppen av grupp VI.

Förening H20H2SH2Se H2Te

t°c koka. +100 -60 -41 -2

Som kan ses skiljer sig vattnets kokpunkt kraftigt från kokpunkten för föreningar av analoga grundämnen och har ett onormalt högt värde. Det har fastställts att en liknande anomali observeras för alla föreningar av H 2 El-typ, där El är en starkt elektronegativ icke-metall (O, N, etc.).
Om i serien H 2 Te-H 2 Se-H 2 S sjunker kokpunkten jämnt, så ökar den abrupt från H 2 S till H 2 0. Detsamma observeras för serierna HI -HBr-HCl-HF och H 3 Sb-H 3 As-H 3 P-H 3 N. Det antogs och bevisades senare att det finns specifika bindningar mellan H 2 0-molekyler, vars brytning kräver energiuppvärmning. Samma bindningar gör det svårt för HF- och H3N-molekyler att separera. Denna typ av bindning kallas en vätebindning, låt oss titta på dess mekanism.

Elementen H och O har en stor skillnad i elektronegativitetsvärden (EO(H) = 2,1; EO(O) = 3,5), så den kemiska H-O-bindningen är mycket differentierad. Elektrondensiteten skiftar mot syre, som ett resultat av vilket väteatomen får en effektiv positiv laddning och syreatomen får en effektiv negativ laddning. En vätebindning är en bild som är resultatet av en elektrostatisk attraktion mellan en positivt laddad väteatom i en molekyl och en negativt laddad syreatom i en annan molekyl:

Vattens förmåga att bilda vätebindningar har en viktig biokemisk betydelse.

Densitet
Alla ämnen kännetecknas av en ökning av densiteten med sjunkande temperatur. Vatten beter sig dock något ovanligt i det här fallet.
Den lägsta temperaturen vid vilken vatten kan existera utan att frysa är 0 °C. Det skulle vara logiskt att anta att den högsta densiteten av vatten också motsvarar denna temperatur. Det har dock experimentellt bevisats att densiteten för flytande vatten är maximal °C.
Detta faktum är av enorm betydelse. Låt oss föreställa oss att vatten följer de lagar som är karakteristiska för alla andra vätskor. Då skulle förändringen i dess densitet ske som andra vätskor. I världen omkring oss skulle detta leda till en katastrof: med vinterns intågande och utbredd kylning skulle de övre lagren av vätska i reservoarerna svalna och sjunka till botten. De varmare vätskeskikten som steg i deras ställe skulle också svalna till 0 °C och sjunka. Detta skulle fortsätta tills allt vatten hade svalnat till 0°C. Då skulle vattnet, med början från de övre lagren, börja frysa. Eftersom isen var tätare skulle isen sjunka till botten, frysningen skulle fortsätta tills allt vatten i naturliga reservoarer frös till botten. Det är uppenbart att under sådana förhållanden kunde floran och faunan i naturliga reservoarer inte existera.

En annan anomali i vattentätheten är att isens densitet är lägre än vattnets densitet, det vill säga när vatten fryser komprimeras det inte som alla andra vätskor, utan expanderar snarare.
Ur fysikens lagars synvinkel är detta absurt, eftersom ett mer ordnat tillstånd av molekyler (is) inte kan uppta en större volym än ett mindre ordnat (flytande vatten), förutsatt att antalet molekyler i båda tillstånden är det samma.
Som redan nämnts, i flytande vatten är H 2 0 molekyler anslutna till varandra genom vätebindningar. Bildandet av iskristaller åtföljs av bildandet av nya vätebindningar, vilket gör att vattenmolekyler bildar lager. Kopplingen mellan skikten sker också på grund av vätebindningar. Den resulterande strukturen (den så kallade isstrukturen) är en av de minst täta - hålrummen som finns mellan molekylerna i en iskristall överstiger storleken på vattenmolekyler. Därför är vattentätheten viktigare än isens densitet.

Ytspänning

Som regel förstås ytspänningen hos en vätska som en kraft som verkar per längdenhet av gränssnittskonturen och som tenderar att reducera denna yta till ett minimum. Värdet på ytspänning för vatten har ett onormalt högt värde - 7,3 ,10 -2 N/m vid 20 0 C (av alla vätskor är det bara kvicksilver som har ett högre värde - 51 10 -2 N/m).

Det höga värdet av ytspänning av vatten manifesteras i det faktum att det tenderar att minska sin yta till ett minimum. Vi kan säga att under påverkan av denna kraft fäster molekylerna i det yttre lagret av vatten och bildar någon form av film på ytan. Den är så stark och elastisk att enskilda föremål kan flyta på vattenytan utan att sjunka ner i den, även om deras densitet är större än vattentätheten.

Närvaron av filmen gör det möjligt för många insekter att röra sig på vattenytan och till och med sitta på den som på en hård yta.
Den inre sidan av vattenytan används också aktivt av levande varelser. Många av oss har sett mygglarver hänga på den eller små sniglar som kryper på jakt efter bytesdjur.
Hög ytspänning avgör också ett så extremt viktigt fenomen i naturen som kapilläritet (vätska stiger genom mycket tunna rör - kapillärer). Tack vare detta tillhandahålls växtnäring.
Ganska komplexa fysiska lagar har härletts för att beskriva beteendet hos vatten i kapillärer. Vattenlager som ligger nära en fast yta är strukturellt ordnade. Tjockleken på ett sådant lager kan nå tiotals och hundratals molekyler. Nu är forskare benägna att betrakta det strukturellt ordnade tillståndet av vatten i kapillärer som ett separat tillstånd - kapillär.

Kapillärvatten är utbrett i naturen i form av så kallat porvatten. Med en tunn men tät film täcker den ytorna av porer och sprickor i bergarter och mineraler i jordskorpan. Densiteten hos denna film beror också på att vattenmolekylerna som den utgör är kopplade till partiklarna som bildar den fasta kroppen genom intermolekylära krafter. Den strukturella ordningen av porvatten är anledningen till att dess kristallisationstemperatur (frys) är märkbart lägre än temperaturen för fritt vatten. Dessutom beror egenskaperna hos bergarter med vilka porvatten kommer i kontakt avsevärt på det aggregationstillstånd där det är beläget.

Innehållsförteckning för ämnet "Vatten. Kolhydrater. Lipider.":

Utan vatten liv på vår planet kunde inte existera. Vatten viktigt för levande organismer av två skäl. För det första är det en nödvändig komponent i levande celler, och för det andra fungerar den för många organismer som en livsmiljö. Endast dricksvatten har värde för människor. För att få dricksvatten används de för att rena det från skadliga föroreningar och göra det lämpligt att dricka och laga mat. Det är därför ett par ord bör sägas om dess kemiska och fysikaliska egenskaper.

Dessa egenskaper är ganska ovanliga och beror främst på molekylernas ringa storlek. vatten, deras polaritet och förmåga att ansluta med varandra genom vätebindningar. Polaritet hänvisar till den ojämna fördelningen av laddningar i en molekyl. I vatten har ena änden av molekylen ("polen") en liten positiv laddning och den andra en negativ laddning. En sådan molekyl kallas en dipol. Syreatomen har en starkare förmåga att attrahera elektroner än väteatomer, så syreatomen i en vattenmolekyl tenderar att attrahera elektroner från två väteatomer. Elektroner är negativt laddade, vilket gör att syreatomen har en liten negativ laddning och väteatomerna har en liten positiv laddning.

Som ett resultat, mellan vattenmolekyler En svag elektrostatisk interaktion inträffar och eftersom motsatta laddningar attraherar verkar molekylerna "hålla ihop". Dessa interaktioner, svagare än vanliga joniska eller kovalenta bindningar, kallas vätebindningar. Vätebindningar bildas ständigt, bryts och återbildas i vattenpelaren. Och även om dessa är svaga bindningar, bestämmer deras kombinerade effekt många av vattnets ovanliga fysiska egenskaper. Med tanke på denna egenskap hos vatten kan vi nu gå vidare med att överväga de av dess egenskaper som är viktiga ur biologisk synvinkel.

Vätebindningar mellan vattenmolekyler. A. Två vattenmolekyler sammankopplade med en -6+ vätebindning - en mycket liten positiv laddning; 6~ är en mycket liten negativ laddning. B. Ett nätverk av vattenmolekyler som hålls samman av vätebindningar. Sådana strukturer formas ständigt, sönderdelas och återkommer i flytande vatten.

Vattnets biologiska betydelse

Vatten som lösningsmedel. Vatten- ett utmärkt lösningsmedel för polära ämnen. Dessa inkluderar joniska föreningar, såsom salter, som innehåller laddade partiklar (joner), och vissa icke-joniska föreningar, såsom socker, som innehåller polära (svagt laddade) grupper i molekylen (i sockerarter är detta hydroxylgruppen, -OH , som har en liten negativ laddning). När ett ämne löser sig i vatten omger vattenmolekyler joner och polära grupper, vilket separerar jonerna eller molekylerna från varandra.

I lösning kan molekyler eller joner röra sig mer fritt, så ämnets reaktivitet ökar. Av denna anledning sker de flesta kemiska reaktioner i cellen i vattenlösningar. Icke-polära ämnen, som lipider, stöts bort av vatten och attraheras i dess närvaro vanligtvis till varandra, med andra ord är opolära ämnen hydrofoba (hydrofoba - vattenavvisande). Sådana hydrofoba interaktioner spelar en viktig roll i bildandet av membran, såväl som vid bestämning av den tredimensionella strukturen hos många proteinmolekyler, nukleinsyror och andra cellulära komponenter.

Inneboende vattenegenskaper lösningsmedel innebär också att vatten fungerar som medium för transport av olika. Den utför denna roll i blodet, i lymf- och utsöndringssystemet, i matsmältningskanalen och i växternas floem och xylem.

PRINCIPAL ABSTRAKTKOMPILERATOR

PETRUNINA

ALLA

BORISOVNA

KOMMUNALA UTBILDNINGSSKOLAN

GYMNASIESKOLA №4

ABSTRAKT

i kemi på ämnet:

"Vatten och dess egenskaper"

Genomförde :

elev 11 "B" klass

Petrunina Elena

PENZA 2001

Vatten- ett ämne som är bekant och ovanligt. Den berömda sovjetiska vetenskapsmannen akademiker I.V. Petryanov kallade sin populärvetenskapliga bok om vatten "The Most Extraordinary Substance in the World." Och Doctor of Biological Sciences B.F. Sergeev började sin bok "Entertaining Physiology" med ett kapitel om vatten - "Ämnet som skapade vår planet."

Forskarna har rätt: det finns inget ämne på jorden som är viktigare för oss än vanligt vatten, och samtidigt finns det inget annat ämne av samma typ vars egenskaper skulle ha lika många motsägelser och anomalier som dess egenskaper.

Nästan ¾ av vår planets yta är ockuperad av hav och hav. Hårt vatten - snö och is - täcker 20% av landet. Av den totala mängden vatten på jorden, lika med 1 miljard 386 miljoner kubikkilometer, är 1 miljard 338 miljoner kubikkilometer andelen salta vatten i världshavet, och endast 35 miljoner kubikkilometer är andelen sötvatten. Den totala mängden havsvatten skulle räcka för att täcka jordklotet med ett lager på mer än 2,5 kilometer. För varje invånare på jorden finns det cirka 0,33 kubikkilometer havsvatten och 0,008 kubikkilometer sötvatten. Men svårigheten är att den stora majoriteten av färskvatten på jorden är i ett tillstånd som gör det svårt för människor att komma åt. Nästan 70 % av sötvattnet finns i polarländernas inlandsisar och i bergsglaciärer, 30 % finns i akvifärer under jorden och endast 0,006 % av sötvattnet finns i alla floder.

Vattenmolekyler har upptäckts i det interstellära rymden. Vatten är en del av kometer, de flesta planeterna i solsystemet och deras satelliter.

Isotopisk sammansättning. Det finns nio stabila isotoperarter av vatten. Deras genomsnittliga halt i sötvatten är som följer: 1 H216 O – 99,73 %, 1 H218 O – 0,2 %,

1 H217O – 0,04 %, 1 H2H16O – 0,03 %. De återstående fem isotoparterna finns i vatten i försumbara mängder.

Molekylstruktur. Som bekant beror egenskaperna hos kemiska föreningar på vilka grundämnen deras molekyler är gjorda av och förändras naturligt. Vatten kan ses som antingen väteoxid eller syrehydrid. Väte- och syreatomerna i vattenmolekylen är belägna i hörnen av en likbent triangel med en O–H-bindningslängd på 0,957 nm; bindningsvinkel H – O – H 104o 27’.

1040 27"

Men eftersom båda väteatomerna är belägna på samma sida av syreatomen sprids de elektriska laddningarna i den. Vattenmolekylen är polär, vilket är anledningen till den speciella interaktionen mellan dess olika molekyler. Väteatomerna i en vattenmolekyl, som har en partiell positiv laddning, interagerar med elektronerna i syreatomerna i angränsande molekyler. Denna kemiska bindning kallas vatten. Den kombinerar vattenmolekyler till unika polymerer med en rumslig struktur. Cirka 1 % vattendimerer finns i vattenånga. Avståndet mellan syreatomerna är 0,3 nm. I flytande och fast fas bildar varje vattenmolekyl fyra vätebindningar: två som en protondonator och två som en protonacceptor. Den genomsnittliga längden på dessa bindningar är 0,28 nm, H – O – H-vinkeln tenderar till 1800. Vattenmolekylens fyra vätebindningar är riktade ungefär till hörnen på en vanlig tetraeder.

Strukturen av ismodifieringar är ett tredimensionellt rutnät. I modifieringar som finns vid låga tryck är de så kallade is - I, H - O - H-bindningarna nästan raka och riktade mot hörnen på en vanlig tetraeder. Men vid höga tryck kan vanlig is omvandlas till de så kallade is-II, is-III och så vidare - tyngre och tätare kristallina former av detta ämne. De hårdaste, tätaste och mest eldfasta hittills är is - VII och is - VIII. Is – VII erhölls under ett tryck på 3 miljarder Pa, den smälter vid en temperatur av + 1900 C. I modifieringar – is – II – is – VI – är H – O – H-bindningarna krökta och vinklarna mellan dem skiljer sig från den tetraedriska, vilket orsakar en ökning av densiteten längs med densiteten hos vanlig is. Endast i is-VII- och is-VIII-modifikationerna uppnås den högsta packningsdensiteten: i sin struktur infogas två vanliga nätverk byggda av tetraedrar i varandra, samtidigt som ett system av raka vätebindningar bibehålls.

Ett tredimensionellt nätverk av vätebindningar, byggt av tetraedrar, finns också i flytande vatten genom hela området från smältpunkten till den kritiska temperaturen + 3,980C. Ökningen i densitet under smältning, som i fallet med täta modifieringar av is, förklaras av krökningen av vätebindningar.

Krökningen av vätebindningar ökar med ökande temperatur och tryck, vilket leder till en ökning av densiteten. Å andra sidan, när den värms upp, blir medellängden av vätebindningar större, vilket resulterar i en minskning av densiteten. Den kombinerade effekten av två fakta förklarar närvaron av en maximal densitet av vatten vid en temperatur på + 3.980C.

Fysikaliska egenskaper vatten är anomala, vilket förklaras av ovanstående data om interaktionen mellan vattenmolekyler.

Vatten är det enda ämne på jorden som finns i naturen i alla tre aggregationstillstånd - flytande, fast och gasformig.

Smältning av is vid atmosfärstryck åtföljs av en minskning av volymen med 9%. Densiteten för flytande vatten vid temperaturer nära noll är större än för is. Vid 00C upptar 1 gram is en volym på 1,0905 kubikcentimeter och 1 gram flytande vatten upptar en volym på 1,0001 kubikcentimeter. Och is flyter, varför vattendrag vanligtvis inte fryser igenom, utan är bara täckta med is.

Temperaturkoefficienten för volymetrisk expansion av is och flytande vatten är negativ vid temperaturer under -2100C respektive +3,980C.

Värmekapaciteten under smältning nästan fördubblas och i intervallet från 00C till 1000C är nästan oberoende av temperatur.

Vatten har ovanligt höga smält- och kokpunkter i jämförelse med andra väteföreningar av element i huvudundergruppen av grupp VI i det periodiska systemet.

vätetellurid väte selenid vätesulfidvatten

N 2 De där N 2 S e N 2 S H2O

t smältande - 510С - 640С - 820С 00С

_____________________________________________________

kokpunkt - 40C - 420C - 610C 1000C

_____________________________________________________

Ytterligare energi måste tillföras för att lossa och sedan förstöra vätebindningar. Och denna energi är mycket betydelsefull. Det är därför vattnets värmekapacitet är så hög. Tack vare denna funktion formar vatten planetens klimat. Geofysiker hävdar att jorden skulle ha svalnat för länge sedan och förvandlats till en livlös stenbit om det inte vore för vatten. När den värms upp absorberar den värme, och när den svalnar släpper den ut den. Jordens vatten både absorberar och returnerar mycket värme och ”jämnar ut” klimatet. Bildandet av klimatet på kontinenterna påverkas särskilt märkbart av havsströmmar, som bildar slutna cirkulationsringar i varje hav. Det mest slående exemplet är påverkan av Golfströmmen, ett kraftfullt system av varma strömmar som löper från Floridahalvön i Nordamerika till Spetsbergen och Novaja Zemlja. Tack vare Golfströmmen är den genomsnittliga januaritemperaturen på norra Norges kust, ovanför polcirkeln, densamma som i stäppdelen av Krim - cirka 00C, d.v.s. ökad med 15 - 200C. Och i Yakutia på samma latitud, men långt från golfströmmen - minus 400C. Och de vattenmolekylerna som är utspridda i atmosfären - i moln och i form av ångor - skyddar jorden från kosmisk kyla. Vattenånga skapar en kraftfull "växthuseffekt", som fångar upp till 60% av vår planets värmestrålning och hindrar den från att svalna. Enligt M.I. Budykos beräkningar, om vattenånghalten i atmosfären halverades, skulle den genomsnittliga temperaturen på jordens yta sjunka med mer än 50C (från 14,3 till 90C). Milderingen av jordens klimat, särskilt utjämningen av lufttemperaturen under övergångssäsongerna - vår och höst, påverkas märkbart av de enorma värdena av den latenta värmen från smältning och avdunstning av vatten.

Men detta är inte den enda anledningen till att vi anser att vatten är ett livsviktigt ämne. Faktum är att människokroppen är nästan 63–68% vatten. Nästan alla biokemiska reaktioner i varje levande cell är reaktioner i vattenlösningar. Med vatten avlägsnas giftigt avfall från vår kropp; Vatten som utsöndras av svettkörtlar och avdunstar från hudens yta reglerar vår kroppstemperatur. Representanter för djur- och växtvärlden innehåller samma överflöd av vatten i sina kroppar. Vissa mossor och lavar innehåller minst mängd vatten, endast 5–7 % av sin vikt. De flesta av världens invånare och växter består av mer än hälften av vatten. Till exempel innehåller däggdjur 60 – 68 %; fisk - 70%; alger – 90 – 98 % vatten.

De flesta tekniska processer äger rum i lösningar (främst vattenhaltiga) hos kemiska industriföretag, vid produktion av läkemedel och livsmedel.

Det är ingen slump att hydrometallurgi - utvinning av metaller från malmer och koncentrat med lösningar av olika reagens - har blivit en viktig industri.

Vatten är en viktig energikälla. Som bekant omvandlar alla vattenkraftverk i världen, från små till stora, vattenflödets mekaniska energi till elektrisk energi uteslutande med hjälp av vattenturbiner med elektriska generatorer kopplade till dem. Vid kärnkraftverk värmer en kärnreaktor vatten, vattenånga roterar en turbin med en generator och genererar elektrisk ström.

Vatten, trots alla dess anomolegenskaper, är standarden för att mäta temperatur, massa (vikt), mängd värme och terränghöjd.

Den svenske fysikern Anders Celsius, ledamot av Stockholms vetenskapsakademi, skapade 1742 en celsius termometerskala, som nu används nästan överallt. Kokpunkten för vatten är betecknad 100, och smältpunkten för is är 0.

Under utvecklingen av det metriska systemet, etablerat genom dekret från den franska revolutionära regeringen 1793 för att ersätta olika gamla mått, användes vatten för att skapa det grundläggande måttet på massa (vikt) - kilogram och gram: 1 gram, som bekant, är vikten av 1 kubikcentimeter (milliliter) rent vatten vid temperaturen med dess högsta densitet - 40C. Därför är 1 kilogram vikten av 1 liter (1000 kubikcentimeter) eller 1 kubikdecimeter vatten: och 1 ton (1000 kilogram) är vikten av 1 kubikmeter vatten.

Vatten används också för att mäta mängden värme. En kalori är mängden värme som krävs för att värma 1 gram vatten från 14,5 till 15,50C.

Alla höjder och djup på jordklotet mäts från havsnivån.

1932 upptäckte amerikanerna G. Urey och E. Osborne att även det renaste vattnet som kan erhållas i laboratoriet innehåller en liten mängd av något ämne, tydligen uttryckt med samma kemiska formel H2 O, men med en molekylvikt på 20 istället för vikten av 18 som är inneboende i vanligt vatten. Yuri kallade detta ämne för tungt vatten. Den stora vikten av tungt vatten förklaras av att dess molekyler består av väteatomer med dubbel atomvikt jämfört med vanliga väteatomer. Den dubbla vikten av dessa atomer beror i sin tur på att deras kärnor innehåller, förutom den enda proton som utgör kärnan av vanligt väte, en neutron till. Den tunga isotopen av väte kallas deuterium.

(D eller 2 H), och vanligt väte började kallas protium. Tungt vatten, deuteriumoxid, uttrycks med formeln D2O.

Snart upptäcktes en tredje, supertung isotop av väte med en proton och två neutroner i kärnan, som fick namnet tritium (T eller 3H). När det kombineras med syre bildar tritium supertungt vatten T2O med en molekylvikt på 22.

Naturligt vatten innehåller i genomsnitt cirka 0,016 % tungt vatten. Tungvatten liknar till utseendet vanligt vatten, men skiljer sig från det i många fysiska egenskaper. Kokpunkten för tungt vatten är 101,40C, fryspunkten är +3,80C. Tungt vatten är 11 % tyngre än vanligt vatten. Den specifika vikten för tungt vatten vid en temperatur på 250C är 1,1. Det löser olika salter sämre (med 5–15%). I tungt vatten är hastigheten för förekomsten av vissa kemiska reaktioner annorlunda än i vanligt vatten.

Och rent fysiologiskt har tungt vatten en annan effekt på levande materia: till skillnad från vanligt vatten, som har livgivande kraft, är tungt vatten helt inert. Plantfrön, om vattnas med tungt vatten, gror inte; grodyngel, mikrober, maskar, fisk kan inte existera i tungt vatten; Om djur bara får tungt vatten att dricka kommer de att dö av törst. Tungt vatten är dött vatten.

Det finns en annan typ av vatten som skiljer sig i fysiska egenskaper från vanligt vatten - detta är magnetiserat vatten. Sådant vatten erhålls med hjälp av magneter monterade i rörledningen genom vilken vattnet strömmar. Magnetiserat vatten ändrar dess fysikaliska och kemiska egenskaper: hastigheten av kemiska reaktioner i det ökar, kristalliseringen av lösta ämnen accelererar, aggregationen av fasta partiklar av föroreningar ökar och deras utfällning med bildandet av stora flingor (koagulering). Magnetisering används framgångsrikt vid vattenverk när vattnet som tas in är mycket grumligt. Det möjliggör också snabb sedimentering av förorenat industriavloppsvatten.

Från kemiska egenskaper vatten, dess molekylers förmåga att dissociera (sönderfalla) till joner och vattnets förmåga att lösa upp ämnen av olika kemisk natur är särskilt viktiga.

Vattnets roll som det huvudsakliga och universella lösningsmedlet bestäms i första hand av dess molekylers polaritet och, som en konsekvens, av dess extremt höga dielektricitetskonstant. Motsatta elektriska laddningar, och i synnerhet joner, attraheras till varandra i vatten 80 gånger svagare än de skulle attraheras i luft. Krafterna för ömsesidig attraktion mellan molekyler eller atomer i en kropp nedsänkt i vatten är också svagare än i luft. I det här fallet är det lättare för termisk rörelse att bryta upp molekylerna. Det är därför upplösning sker, inklusive av många svårlösliga ämnen: en droppe sliter bort en sten.

Endast en liten del av molekylerna (en av 500 000 000) genomgår elektrolytisk dissociation enligt följande schema:

H2 + 1/2 O2 H2O -242 kJ/mol för ånga

286 kJ/mol för flytande vatten

Vid låga temperaturer i frånvaro av katalysatorer sker det extremt långsamt, men reaktionshastigheten ökar kraftigt med ökande temperatur, och vid 550°C sker den explosivt. När trycket minskar och temperaturen ökar skiftar jämvikten åt vänster.

Under påverkan av ultraviolett strålning fotodissocieras vatten till H+- och OH-joner.

Joniserande strålning orsakar radiolys av vatten med bildning av H2; H2O2 och fria radikaler: H*; HAN*; HANDLA OM* .

Vatten är en reaktiv förening.

Vatten oxideras av atomärt syre:

H2O + C CO + H2

Vid förhöjda temperaturer i närvaro av en katalysator reagerar vatten med CO; CH4 och andra kolväten, till exempel:

6H2O + 3P 2HP03 + 5H2

Vatten reagerar med många metaller och bildar H2 och motsvarande hydroxid. Med alkali- och jordalkalimetaller (förutom Mg) sker denna reaktion redan vid rumstemperatur. Mindre aktiva metaller bryter ner vatten vid förhöjda temperaturer, till exempel Mg och Zn - över 1000C; Fe – över 6000С:

2Fe + 3H2O Fe2O3 + 3H2

När många oxider reagerar med vatten bildar de syror eller baser.

Vatten kan fungera som katalysator, till exempel alkalimetaller och väte reagerar med CI2 endast i närvaro av spår av vatten.

Ibland är vatten ett katalytiskt gift, till exempel för en järnkatalysator vid syntesen av NH3.

Vattenmolekylers förmåga att bilda tredimensionella nätverk av vätebindningar gör att det kan bilda gashydrater med inerta gaser, kolväten, CO2, CI2, (CH2)2O, CHCI3 och många andra ämnen.

Fram till omkring slutet av 1800-talet ansågs vatten vara en gratis, outtömlig gåva från naturen. Det saknades bara i glest befolkade ökenområden. På 1900-talet förändrades synen på vatten dramatiskt. Som ett resultat av den snabba tillväxten av världens befolkning och den snabba utvecklingen av industrin har problemet med att förse mänskligheten med rent sötvatten blivit nästan det största globala problemet. För närvarande använder människor cirka 3 000 miljarder kubikmeter vatten årligen, och denna siffra växer kontinuerligt snabbt. I många tätbefolkade industriområden finns inte längre rent vatten.

Bristen på färskvatten på jordklotet kan kompenseras på olika sätt: genom att avsalta havsvatten, och även ersätta sötvatten med det, där det är tekniskt möjligt; rena avloppsvatten i en sådan utsträckning att det säkert kan släppas ut i reservoarer och vattendrag utan rädsla för förorening och återanvändas; Använd färskvatten sparsamt, skapa en mindre vattenintensiv produktionsteknik, ersätt, där det är möjligt, högkvalitativt färskvatten med vatten av lägre kvalitet, etc.

VATTEN ÄR EN AV MÄNSKLIGHETENS HUVUDSAKLIGA RIKA SMAKER PÅ JORDEN.

BIBLIOGRAFI:

1. Kemiskt uppslagsverk. Volym 1. Redaktör I.L. Knunyants. Moskva, 1988.

2. Encyklopedisk ordbok över en ung kemist. Sammanställd av

V.A. Kritsman, V.V. Moskva, "Pedagogy", 1982.

"Gidrometeoizdat", 1980.

4. Det mest extraordinära ämnet i världen. Författare

I.V. Petryanov. Moskva, "Pedagogy", 1975.

PLANEN.

I. INLEDNING.

Uttalanden av kända forskare om vatten.

II .Huvudsak.

1. Fördelning av vatten på planeten jorden, i rymden

Plats.

2. Isotopisk sammansättning av vatten.

3. Vattenmolekylens struktur.

4. Fysiska egenskaper hos vatten, deras anomalier.

a).Aggregativa vattentillstånd.

b). Vattnets densitet i fast och flytande tillstånd.

c).Vattnets värmekapacitet.

d) Smält- och kokpunkter för vatten jämfört med

andra väteföreningar av grundämnen

huvudundergrupp YI-gruppen i det periodiska systemet.

5. Vattnets inverkan på klimatbildningen på planeten

6. Vatten som huvudkomponenten i växten och

djurorganismer.

7.Användning av vatten inom industri, produktion

elektricitet.

8.Använd vatten som standard.

a). För att mäta temperatur.

b). För att mäta massa (vikt).

c).För att mäta mängden värme.

d). För att mäta terrängens höjd.

9.Tungt vatten, dess egenskaper.

10. Magnetiserat vatten, dess egenskaper.

11. Vattens kemiska egenskaper.

a). Bildning av vatten från syre och väte.

b). Dissociation av vatten till joner.

c).Fotodissociation av vatten.

d).Radiolys av vatten.

d).Oxidation av vatten med atomärt syre.

f) Samspelet mellan vatten och icke-metaller, halogener,

kolväten.

g). Interaktion mellan vatten och metaller.

h). Interaktion mellan vatten och oxider.

i). Vatten som katalysator och inhibitor av kemikalier

III .Slutsats.

Vatten är en av mänsklighetens viktigaste resurser på jorden.

Vatten

Ta en titt på världskartan. Det mesta har blå färg på. Och den blå färgen på kartorna representerar vatten, som ingen någonsin kan vara utan, och det finns inget att ersätta det med.

I naturen uppstår vattnets kretslopp ständigt. Det avdunstar från ytan av hav, hav, floder och sjöar, och moln bildas. De regnar, snöar och återför vatten till land och hav.

Det var i vattnet som de första levande varelserna uppstod. Dessa var små encelliga proteinklumpar som flöt på befallning av vågorna i havet. Gradvis, under miljontals år, förändrades och förbättrades de. Först gav de upphov till växtorganismer, sedan uppstod former som stod på gränsen mellan växter och djur. Och slutligen dök de enklaste djuren upp. Många fler miljoner år gick innan de kämpade för tillvaron, några växter och djur "kom" till land och fortsatte sin utveckling där.

Vatten är ett av de viktigaste ämnena för människor. Hans kropp, blod, hjärna, kroppsvävnader är mer än hälften gjorda av vatten. Och i vissa växter finns det ännu mer av det. Vatten - i hav och hav, floder och sjöar, under jord och i mark. På höga berg, i Arktis och Antarktis, finns vatten i form av snö och is. Detta är vatten i fast tillstånd. Is kan ses på våra floder och sjöar när de fryser på vintern. Det finns mycket vatten i atmosfären: moln, dimma, ånga, regn, snö. Inte allt vatten på jorden ligger på landytan. I djupet av jorden finns underjordiska floder och sjöar. Är du förvånad över att både fast is och lätt, gasliknande ånga också är vatten? Detta är dess egenskap: det kan vara flytande, fast och gasformigt.

Vatten har en annan viktig egenskap: det kan lätt lösa många ämnen i sig. Du har förstås sett hur bordssalt löser sig i soppa. Vatten löser också olika salter som finns i jordens lager, och många andra fasta ämnen och till och med gaser.

Det finns inget helt rent vatten i naturen. Den kan endast fås i laboratoriet. Sådant vatten är smaklöst, det innehåller inte de salter som en levande organism behöver. Och det finns för många olika salter i havsvatten, så det är inte heller lämpligt att dricka. Med brist på vatten försämras organismernas vitala funktioner kraftigt. Endast vilande livsformer - sporer, frön - tål långvarig uttorkning bra. Utan vatten vissnar växterna och kan dö. Djur, om de berövas vatten, dör snabbt: till exempel kan en välmatad hund leva upp till 100 dagar utan mat, och mindre än 10 utan vatten är farligare för kroppen än svält: utan mat en person kan leva i mer än en månad, utan vatten - bara några dagar. Organiska och oorganiska ämnen som är viktiga för kroppens liv löses i vatten. En persons behov av vatten, som han konsumerar med dryck och mat, beroende på klimatet, är 3 - 6 liter per dag. Vatten är en god vän och människors hjälpare. Det är en bekväm väg: fartyg seglar över hav och oceaner. Det var därför många städer uppstod vid flodstranden.

Vatten övervinner torka, återupplivar öknar och ökar avkastningen på åkrar och trädgårdar. Hon roterar lydigt turbiner vid vattenkraftverk. Mineralskt källvatten har en läkande effekt. Många av källorna är varma. Och människor använder inte bara de helande egenskaperna hos dessa vatten, utan också värmen. I Kamchatka, där det finns många sådana källor, odlas grönsaker i växthus när som helst på året. Detta är vad ett extraordinärt ämne vanligt vatten är - naturens skönhet, som den underbara ryske författaren S. T. Aksakov en gång sa.

Den totala mängden vatten på jorden förändras inte. Vatten avdunstar från ytan av hav och hav, floder och sjöar och återvänder sedan till jorden i form av regn eller snö. Men det finns mindre och mindre rent vatten på jorden. Dess brist märks redan i många länder. Det beror dock inte på att vattenförsörjningen håller på att tömmas. Hotet om föroreningar skymtar över vattnet. Anläggningar och fabriker, kraftverk förbrukar stora mängder vatten och förorenar det samtidigt med olika restprodukter. Olika giftiga ämnen kommer in i floder och sjöar med avloppsvatten från företag. Livet går under i vatten. Fiskar, kräftor, växter - alla levande varelser dör i sådant vatten. Förfallande vatten förgiftar luften och blir källor till allvarliga sjukdomar. Floden är sjuk, dess vatten kan inte användas av människor. Vi måste spara vatten! Alla måste förstå och komma ihåg detta. Att spara vatten innebär att skydda liv, hälsa och skönheten i den omgivande naturen. Vårt land har antagit ett antal lagar som syftar till att skydda vatten. Deras genomförande övervakas av statliga myndigheter. Detta gjorde det möjligt att minska risken för föroreningar i många floder och förbättra det sanitära tillståndet i städer och städer. Men problemet med vattenskydd är fortfarande akut.

Bibliografi

För att förbereda detta arbete användes material från webbplatsen http://www.5.km.ru/

Ryska statens hydrometeorologiska universitet

Institutionen för oceanologi

Disciplin "kemi"

Sammanfattning om ämnet: "Vattnets egenskaper"

Avslutad Art. gr. O-136

Gusev M.V.

Sankt Petersburg

I. INLEDNING............................................... .................................................................... .......... .............3

II. Huvudsak................................................ ................................................................ ...... .3

Fysikaliska egenskaper. ................................................................ ......................................4

Tungt (deuterium) vatten................................................. ......................................5

Magnetiserat vatten. ................................................................ ......................................................7

Vattens kemiska egenskaper ........................................................ ...............................................7

Bibliografi: ............................................... . ........................................................10

I. INLEDNING

Nästan ¾ av vår planets yta är ockuperad av hav och hav, och cirka 20% av landet är täckt av snö och is. Av den totala mängden vatten på jorden, lika med 1 miljard 386 miljoner kubikkilometer, är 1 miljard 338 miljoner kubikkilometer andelen salta vatten i världshavet, och endast 35 miljoner kubikkilometer är andelen sötvatten. Nästan 70 % av sötvattnet finns i polarländernas inlandsisar och i bergsglaciärer, 30 % finns i akvifärer under jorden och endast 0,006 % av sötvattnet finns i alla floder.

Vatten är det enda ämne på jorden som finns i naturen i alla tre aggregationstillstånd - flytande, fast och gasformig.

Vattenmolekyler har upptäckts i det interstellära rymden. Vatten är en del av kometer, de flesta planeterna i solsystemet och deras satelliter.

Det finns nio stabila isotoperarter av vatten. Deras genomsnittliga innehåll i sötvatten är följande:

1 N 2 16 O – 99,73 %, 1 N 2 18 O – 0,2 %, 1 N 2 17 O – 0,04 %, 1 H 2 N 16 O – 0,03 %.

De återstående fem isotoparterna finns i vatten i försumbara mängder.

II. Huvudsak

Molekylstruktur.

Som bekant beror egenskaperna hos kemiska föreningar på vilka grundämnen deras molekyler är gjorda av och förändras naturligt. Vatten kan ses som antingen väteoxid eller syrehydrid. Väte- och syreatomerna i vattenmolekylen är belägna i hörnen av en likbent triangel med en O–H-bindningslängd på 0,958 nm; bindningsvinkel H – O – H 104 o 27’(104,45 o).

Men eftersom båda väteatomerna är belägna på samma sida av syreatomen sprids de elektriska laddningarna i den. Vattenmolekylen är polär, vilket är anledningen till den speciella interaktionen mellan dess olika molekyler. Väteatomerna i en vattenmolekyl, som har en partiell positiv laddning, interagerar med elektronerna i syreatomerna i angränsande molekyler (vätebindning). Den kombinerar vattenmolekyler till unika polymerer med en rumslig struktur. I flytande och fast fas bildar varje vattenmolekyl fyra vätebindningar: två som en protondonator och två som en protonacceptor. Den genomsnittliga längden på dessa bindningar är 0,28 nm, H – O – H-vinkeln tenderar till 180 o. Vattenmolekylens fyra vätebindningar är riktade ungefär till hörnen på en vanlig tetraeder.