Світ води

Реферат на тему:

Світ воды.

Виконала: Субота Яна.

11"А" класс.

Харьков.

1999 г.

Основная тема: у тому рефераті хочу розповісти про незвичайнім в світі речовині - ВОДЕ.

1. Що таке вода…3 2. Скільки існує різних водородов…3 3. Скільки світлі кислородов…3 4. Скільки иожет бути різних вод…3 5. Хто ж звичайна вода…4 6. Що таке легка вода…4 7. Що таке важка вода…4 8. Чи буває полутяжелая вода…5 9. Що таке «нульова вода»…5 10. Можливо, є ще й яка — нибудь вода…5 11. А радіоактивна вода существует…5 12. Навіщо важка вода теперь…6 13. Навіщо ще потрібна важка вода…6 14. Чому вода — вода…6 15. Як побудована молекула воды…7 16. Як побудована молекула льда…8 17. За якої температурі [pic] вода повинна кипеть…8 18. За якої температурі [pic] вода замерзает…8 19. Скільки існує газоподібних станів воды…9 20. Скільки існує рідких станів воды…9 21. Що має бути легше — вода чи лед…9 22. Скільки існує льдов…9 23. Що треба, щоб лід растаял…10 24. Скільки тепла потрібно, щоб нагріти воду…10 25. Як вода потрапляє у облака…10 26. Чому у морі вода соленая…11 27. Расподаются у воді на іони її власні молекулы…11 28. Чому вода «мокрая»…11 29. Яку форму має вода…12.

БЕСЕДА Про САМІСІНЬКОМУ НЕЗВИЧАЙНЕ У СВІТІ ВЕЩЕСТВЕ.

Що таке вода?

Таке банальне запитання може бути як дивним, а й трохи нездарливым. Отож Європа цього й не знати? Усі знають, що вода — це соединение водню і кисню. Ось її всім извесная формула:

[pic].

З водою дуже добре знайомий кожен, котрі звикли вмиватися вранці, п'є чай, вміє плавати, любить бігати під дощем, не боючись промокнути, кататися на ковзанах, і дивитися лыжах.

Скільки існує різних водородов?

У природі існує три різних водню — три його ізотопу. Найбільш легкий — [pic]. Хіміки його часто називають протием. Водень у звичайній воді майже нацело складається з протия. Крім нього, у будь-якій воді є важкий водень — дейтерій [pic], його частіше, в хімії позначають симвллом D. Дейтерію у питній воді обмаль. На кожні 6700 атомів протия загалом припадає лише один атом дейтерію. Крім протия і дейтерію, сущест-вует ще надважкий водень — [pic]. Его зазвичай називають тритієм і позначають символом Т. Тритій радіоактивний, період його піврозпаду значно більше 12 років. Він безупинно утворюється в стратосфері під впливом космічного випромінювання. Паля — у тритію на нашій землі исче-зающе мало — менш як кілограма по всьому земній кулі; але, попри це, його можна виявити всюди, у будь-якій краплі воды.

Фізики навчилися отримувати тритій штучно в ядерних реакторах.

Також учені виявили, що можна існування четвертого ізотопу водню — [pic]и навіть п’ятого — [pic]. Вони повинні бути радиоактивными.

Скільки світлі кислородов?

У природі знайдено три різних ізотопу кисню. Найбільше легкого кисню [pic], значно менше важкого [pic]и зовсім небагато кисню [pic]. У кисні повітря, яких ми дихаємо, на щодесять атомів [pic]приходится 55 атомів [pic]и більш 26 000 атомів ізотопу кисло-рода [pic].

Фізики зуміли створити у своїх прискорювачах і реакторах ще чотири радіоактивних ізотопу кисню: [pic],[pic],[pic]и [pic]. Усі вони живуть не довго чекати і за кілька хвилин распадаются.

Скільки то, можливо різних вод?

Якщо підрахувати всіх можливих з'єднання з загальної формулою [pic], то результат видасться несподіваним: всього можуть сушествовать сорок дві різних води. У тому числі тридцять три води будуть радіоактивними, а й стабільних, стійких вод теж буде чимало — девять:

[pic].

Якщо ж підтвердиться, що ще два надважких ізотопу водню — [pic]и [pic], то будуть можливі вже сто п’ять різних типів молекул воды.

Підрахуйте самі, скільки різних вод, молекули яких містять тритій, можуть утворюватися за українсько-словацьким кордоном з космосом та поступово разом із дощами випадати на грішну землю. Спробуйте порахувати також, скільки різних радіоактивних вод виникає у воді, охолоджувальної атомний реактор.

Де у світі зачерпнути склянку воду, у ньому виявиться суміш различных молекул, неоднакових по изотопному составу.

Що таке звичайна вода?

Такий води у світі. Ніде немає звичайної води. Вона необыкновенная. Навіть із изотопному складу вода у природі завжди различная. Она залежить від історії води — від цього, що із нею відбувався за нескінченному різноманітті її круговороту у природі. При випаровуванні вода збагачується протием, і вода дощу тому відрізняється від води озера. Вода річки не схожа морську воду. У закрытык озерах вода містить більше дейтерію, ніж вода, гірських струмків. У кожному джерелі свій ізотопний склад воды.

Коли взимку замерзає вода в озері, ніхто з тих, хто катається в ковзанах, і підозрює, що ізотопний склад льоду змінився. У ньому зменшився вміст важкого водню, зате підвищився кіл — у важкого кисню. Тому воду з растаявшего льоду інша, і відрізняється від тієї води, з якої лід був получен.

Якщо воду розкласти хімічно і спалити видобуте з її водень, то вийде знову вода, але другая, потому що у повітрі ізотопний склад кисню відрізняється від середнього ізотопного складу кисню води. Зате, на відміну від води, ізотопний склад повітря і той ж всім земній шаре.

Вода у природі немає постійного ізотопного складу, вона вічно змінюється, і тільки тому не можна сказати, що де — тобто яка — то звичайна вода.

Що таке легка вода?

Це те сама вода, формулу якої знають усі школярі - [pic]. Але такий води у природі нет. Такую воду дуже важко приготували вчені. Вона їм знадобилася для точного виміру властивостей води, й у першу чергу для виміру її щільності. Поки що така вода існує лише у кількох найбільших лабораторіях світу, де вивчають властивості різних ізотопних соединений.

Що таке важка вода?

І цією води у природі немає. У принципі, потрібно було б називати важкої водою, що складається тільки з одних важких ізотопів водню і кисню — [pic]; то такий води немає й у лабораторіях учених. Поки що воно ще нікому непотрібна і чого її готувати. Звісно, Якщо ця вода знадобитися науці чи техніку, вчені зуміють знайти метод, як його отримати: і дейтерію, і важкого кисню в природної воді скільки угодно.

У науці, і ядерної техніці прийнято умовно називати важкої водою тяжеловодородную воду. Вона має лише дейтерій, у ній час від звичайного легкого ізотопу водню. Ізотопний склад по кисню у цій воді відповідає зазвичай складу кисню воздуха.

Ще нещодавно ніхто у світу і гадки не мав, що ця вода існує, тепер у багатьох країн світу працюють гігантські заводи, переробні мільйони води, що отримати від неї дейтерій і отримати чисту важку воду (1,1 OH).

Чи буває полутяжелая вода?

Напівважкій водою може бути воду зі змішаними молекулами складу HDO. Вона є в будь-якої природної воді, але отримати їх у чистому вигляді неможливо, оскільки у воді завжди протікають реакції ізотопного обміну. Атоми ізотопів водню дуже рухливі і безупинно переходять із однієї молекули води до іншої. Приготувати воду, середній склад якої відповідати формулі напівважкій води, неважко. Але реакції обмена.

[pic] вона представляти собою суміш молекул з різними изотопным складом: [pic], [pic], [pic].

Що таке «нульова» вода?

Нульова вода складається з чистого легкого водню і кисню повітря. Цю воду физико — хіміки вибрали еталоном: в неї постійний склад. Її було дуже важко отримати, і із нею зручно порівнювати воду невідомого властивості визначивши різницю, в щільності, легко знайти содержание дейтерия.

Можливо, є ще й яка — нибудь вода?

Крім усіх перелічених вод, ще є тяжелокислородная вода — [pic]. Отримувати їх із природної воду дуже складно як важко. До цього часу цю води чистому вигляді ще, мабуть, хто б зумів приготовить.

Тяжелокислородная вода дуже потрібна на дослідження багатьох біохімічних процесів, тому досить концентровані розчини цієї води у питній воді зазвичай одержують нині на заводах.

А радіоактивна вода существует?

Так. Фізики навчилися отримувати тритиевую воду штучно в атомних реакторах. З — за сильної радіоактивності ця вода дуже небезпечна. Поки що така вода потрібна лише ученым.

Навіщо важка вода теперь?

Нині важка вода успішно застосовується у атомної енергетики для уповільнення нейтронів в ядерних реакторах.

Найкращим замінником міг бути легкий водень, але помітно поглинає нейтроны. Тяжелый водень їх майже поглинає. Нейтрону, який потрапив у важку воду, достатньо лише 25 раз мати справу з важким воднем, щоб втратити свою високу енергію та придбати способ-ность взаємодіяти з ураном. Непоганий уповільнювач — вуглець у вигляді графіту, але нейтрону у ньому доводиться відчувати близько 140 сутичок, щоб утпатить початкову скорость.

Використання важкої води як уповільнювача дозволяє конструкторам створювати оченьэффективные, а головне, легкі і компактні атомні енергетичні установки, особливо їх застосування на транспорте.

Навіщо ж потрібна важка вода?

Щоб досліджувати механізм багатьох хімічних, фізичних і біологических процесів. Це, звісно, дивне, але дуже не важливе застосування важкої води. Напевно, немає жодної природного процесу, у якому не приймала б участь вода чи водень. Атоми важкого водню найбільш важливі мічені атоми. Їх, як розвідників у бій, направляють хіміки в досліджувані реакції, аби простежити до її ходом. Нині вже виникла і швидко розвивається самостійна область науки — хімія ізотопного обміну. Найважливіше її завдання — вивчити з допомогою дейте-рия механізм хімічних реакцій і при отриманні органічних сполук і досліджувати їх строение.

Також встановлено, що із води можна одержувати энергию.

ВЛАСТИВОСТІ ВОДЫ.

Чому вода — вода?

Це питання зовсім по-іншому нерозумний, як може видатися. У самому справі, хіба вода — це тільки та безбарвна рідина, що налита в стакан?

Океан, покриває майже все наше планету, все наше чудесну Землю, в якої мільйони тому зародилася життя, — це вода. Хмари, хмари, тумани, які мають вологу всьому живому на земної поверхні, — це також вода. Безкраї крижані пустелі полярних областей, снігові покрови, застилающие майже половину планети, — і це вода.

Чудово, невоспроизводимо безмежне розмаїття фарб солнеч-ного занепаду, його золотих і багряныхпереливов; урочисті і ніжні фарби небосхилу при сході сонця. Ця звична і завжди незвичайна симфонія кольору зобов’язана розсіюванню і поглинання сонячного спектра водяними парами в атмосфері. Цей великого художника природу — вода.

Гірські ланцюга складено гиганскими товщами сотень різних гірських порід, і геологи знають, що з них створено видатному будівельником природи — водою. Постійно міняється вигляд Землі. На місці, де височіли найвищі гори, стеляться нескінченні равни-ны, їх створює великий перетворювач — вода.

Безмежно розмаїття життя. Вона скрізь на планеті. Та життя є лише там, де є вода. Ні живої істоти, якщо ні воды.

Чому ті ж одна з незліченних хімічних сполук із простої і не примітною формулою, що складається з двох звичайних для світобудови елементів, молекула якого лише трьох атомів, — проста окис водню, звичайнісінька вода, займає настільки особливу увагу у житті природи? Чим це пояснюється така виняткова роль воды?

Серед неозорого безлічі речовин вода з її физико — хімічними властивостями займає цілком особливе, виняткове місце. І це потрібно розуміти буквально. Майже всі физико — хімічні властивості води — винятку у природі. Вона й справді найнадзвичайніше полягає речовина на світлі. Вона дивовижна як різноманіттям ізотопних форм молекули і лише як невичерпний генератор. Вона дивовижна своїми найбільш звичайними властивостями. Просте хімічну сполуку з простей-шей формулою [pic] зайняло особливу увагу на нашої чудесної планеті благода-ря дивному поєднання надзвичайних свойств.

Як побудована молекула воды?

Як побудована одна молекула води, тепер відомо якраз. Вона побудована ось так:

[pic] Добре вивчено і обмірювано розташування ядер атомів водню і кислоро-да і відстань з-поміж них. Виявилося, що молекула води нелінійна. Разом з електронними оболонками атомів молекулу води, якби неї глянути «збоку», можна було б зобразити ось так:

[pic] і якщо глянути «згори» — із боку атома кисню, то так:

[pic] тобто геометрично взаємне розташування зарядів в молекулі води, можна зобразити як простого тетраэдра.

Таке будова веде до виникнення надзвичайно сильного взаємного тяжіння молекул води друг до друга: кожна молекула води може образовать чотири однакові водневі зв’язки з іншими молекулами воды.

Усі молекули води із кожним изотопным складом побудовані зовсім одинаково.

Як побудована молекула льда?

Ніяких особливих молекул льоду немає. Молекули води завдяки своєму чудовому будовою з'єднані в шматки льоду друг з одним отже кожна з яких пов’язана й оточена чотирма іншими молекулами. Це призводить до виникнення дуже дірчастим структурі льоду, у якій залишається дуже багато вільного обсягу. Правильне кристалічний будова льоду виявляється у дивовижному витонченість сніжинок й у красі морозні узо-ров на замерзлих віконних стеклах.

За якої температурі вода повинна кипеть?

Це питання, звісно, дивний. Адже вода кипить при ста градусах. Це знає кожен. Понад те, всім відомо, що став саме температура кипіння води при тиску до однієї атмосферу і вибрано як опорною точки температурної шкали, умовно визначеної [pic].

Проте питання постає інакше: при який температурі вода повинна кипіти? Адже температури кипіння різних речовин невипадкові. Вони залежать від становища елементів, входять до складу їх молекул, в переоди-ческой системі Менделеева.

Чим менший атомний номер елемента, що менше його атомний вагу, тим нижче температура кипіння його сполук. Вода з хімічної властивості то, можливо названа гидридом кисню. [pic] - хімічні аналоги води. Якщо простежити за температурами їх кипіння і зіставити, як змінюються температури кипіння гидритов за іншими групах периоди-ческой системи, то можна досить вдало визначити температуру кипіння будь-якого гидрита, як і як й іншого соединения.

Якщо ж визначити температуру кипіння гидрита кисню по положе-нию їх у періодичної таблиці, то виявиться, що вода повинна кипіти при [pic] нижче нуля. Отже, вода кипить приблизно на сто восемьде-сят градусів вище, що має кипіти. Температура кипіння води — це найбільш звичайне її властивість — виявляється надзвичайним і удивительным.

За якої температурі вода замерзает?

Не так, питання менш дивний, ніж попередня? Та хто не знає, що вода замерзає при нулі градусів? Це друга опорна точка термометра. Цю саму звичайне властивість води. Але й у разі можна запитати, при який температурі вода повинна замерзати відповідно до своєї хими-ческой природою. Виявляється, гідрид кисню виходячи з його положе-ния в таблиці Менде-лєєва був би укріпляти при ста градусах нижче нуля.

Вода насправді дивовижне речовина. Її, мабуть, навіть можна назвати неслухняним речовиною. Вона не підпорядковується багатьом физико — хімічним закономірностям, справедливим й інших сполук, пото-му що взаємодія її молекул надзвичайно велика і вимагає особливо інтенсивне теплове рух молекул, аби здолати кривду додаткове тяжіння. Це і призводить до такого несподіваного і різкого підвищення температур її кипіння і плавления.

Скільки існує газоподібних станів воды?

Тільки одне — пар.

Скільки існує рідких станів воды?

На таке питання непросто відповісти. Звісно, також один — звична ми всі рідка вода. Однак воду в рідкому стані має такими незвичайними властивостями, що варто замислитися: чи правильний такий, простий, начебто не викликає жодних сумнівів відповідь? Вода- єдиний у такий речовина, яке після плавлення спочатку стискається, а потім мірі збільшення температури починає розширюватися. Цю ред-костную аномалію в властивості води тим, що насправді рідка вода є складний розчин цілком необыкновен-ного складу: це розчин води в воде.

При плавленні льоду спочатку утворюються великі складних молекул води. Вони зберігають залишки дірчастим кристалічною структури криги й растворены в звичайній низкомолекулярной воді. Отож спочатку щільність води низька, але з підвищенням температури ці великі молекули разру-шаются, і тому щільність води знову падає. Якщо це правильно, то возмож-ны кілька станів води, але їхні хто б вміє розділити. І невідомо, чи вдасться коли — нибудь це сделать.

Що має бути легше — вода чи лед?

Отож Європа цього знає… Адже лід плаває на воді. У океані плавають гиганские айсберги. Озера взимку покриваються плаваючим суцільним шаром льоду. Звісно, лід легше воды.

Але чому «звісно»?.. Хіба це ясно? Навпаки, обсяг всіх твердих тіл при плавленні збільшується, і вони тонуть у своїй власній раство-ре. І це лід плаває у питній воді. Це властивість води — аномалія у природі, виняток, причому геть чудове исключение.

Скільки існує льдов?

У природі, на нашій землі - один: звичайний лід. Це найбільш прекрасний з всіх мінералів. Ніякі алмази що неспроможні зрівнятися блиском і бездоганною красою зі сніжинками, искрящимися сонцем. На цьому блакитнувато — зеленого каменю складено Землі як гори і колосальні льодовики, їм вкриті цілі материки. Крига — гірська порода з надзвичайними свлйствами. Він твердий, але тече, як рідина, і є величезні крижані річки, повільно стікаючі з високих гір. Крига — мінливий — він безупинно исче-зает й утворюється знову. Крига надзвичайно міцний і долговечен.

Що треба, щоб лід растаял?

Дуже багато тепла. Набагато більше, ніж для плавлення такої ж колічества іншого речовини. Винятково велике значення прихованої теплоти плавлення — 80 калорій на грам льоду — як і аномальне свойст-во води. При замерзанні води таку ж колличество тепла знову выделяется.

Коли настає зима, утворюється лід, випадає сніг і вода віддає назад тепло, підігріваючи землі і повітря. Вони протистоять холоду і суворої зими, і жорстоким морозам. Саме таким чином чудовому властивості води на планеті існує осінь і весна.

Скільки тепла потрібно, щоб лід растаял?

Дуже багато. Більш ніж для нагрівання рівного колличества будь-якого іншого речовини. Щоб нагріти грам води однією градус, необхідна одна калорія. Це більш ніж вдвічі перевищують теплоємність будь-якого хімічного соединения.

Як вода потрапляє у облака?

Дуже пересічно. Сонце нагріває воду. Усюди, де, — у дурні, в ставку, у морі, в океані. Вода поглинає у своїй верхньому прошарку майже всю енергію потрапляють її у сонячних променів і випаровується. Молекули води виключно прості у своїй будову разом із цим надзвичайні, відмінні від інших молекул. Вони сильно притягуються друг до друга завдяки силам межмолекулярного тяжіння з допомогою додаткових водневих зв’язків. Сонцю витрачати дуже багато енергії, щоб перетворити їх у пар. Немає жодної речовини, який би прихована теплота випаровування була набагато більше, ніж в води. Вода — найкращий теплоно-ситель. Ніщо неспроможна зрівнятися із нею. Ніщо неспроможна чи стане в парових турбінах електростанцій, в циліндрах парових двигателей.

Вода — гігантський двигун у природі. Метеорологи підрахували, що Сонце випаровує землі за хвилину мільярд тонн води. Кожну хвилину мільярд тонн водяної пари разом із висхідними потоками нагре-того повітря піднімається в верхні верстви атмосфери. Кожен грам водяно-го пара забирає з собою 537 калорій сонячної энергии.

На великий висоті, де тиск мало, повітря розширюється, його температуру сильно знижується і водяну пару вони вбирають, знову перетворюючись на воду, — її дрібні крапельки утворюють облака.

Енергія Сонця, порушена з водяникам пором вгору, неминуче повинна виділитися назад, що він преврашается у хмари. Ця енергія перетворюється на теплову, нагріваючи повітря. Кожну хвилину водяну пару віддає атмосфері Землі дивовижно величезне колличество енергії: [pic]. Стільки енергії через те ж час міг би виробити 40 міль-йонів электро-станций, по мільйону кіловат каждая.

Чому у морі вода соленая?

Це, мабуть, одне з важливих наслідків однієї з удивитільних властивостей води. У його молекулі центри позитивних і отрица-тельных зарядів сильно зміщено щодо одне одного. Тому вода має виключно високим, аномальним значенням діелектричним проникності. Для води Е=80, а повітря і вакууму Е=1. Це означає, що дві будь-яких різнойменних заряду у питній воді взаємно притягуються друг до друга з силою в 80 разів менша ніж у воздухе.

Саме завдяки аномально високої діелектричним проникності вода — одне із найсильніших розчинників. Вона здатна розчинити будь-яку гірську породу на земної поверхні. Повільно й неминуче разру-шает навіть граніт, выщелачивая їх полімер розчинні состав-ные частини. Ні у природі такий міцної породи, яка б сопро-тивляться всемогутньому разрушителю — воде.

Струмки, річки й річки зносять розчинені водою домішки в океан. Вода з океану випаровується і знову повертається на грішну землю, щоб знову і знову продолжать свою вічну роботу. А розчинені солі залишаються у морях і океанах.

Не думайте, що вода розчиняє і зносить у морі тільки те, що легко розчинно, і у морській воді содержиться лише звичайна сіль, яка слід за обідньому столі. Ні, морська вода містить у собі майже всі елементи, що у природі. Вона має і магній, і кальцій, і сірка, і бром, і йод, і фтор. У меншому колличестве у ній знайдено залізо, мідь, нікель, олово, уран, кобальт, навіть срібло і золото. Понад шістдесяти елементів знайшли хіміки у морській воді. Напевно, знайдуть і всі інші. Найбільше у морській воді кухонної солі. Тому вода у морі соленая.

Розпадаються у воді на іони її власні молекулы?

Так, розпадаються. Молекули води дуже міцні, проте дуже неболь-шая частина їхньої диссоциирует на іони: H2O = H+ + OH-. У цьому з кожного мільярда молекул води при звичайній температурі диссоциированы лише дві молекулы.

Вільний протон H+ - ядро атома водню, — звісно, неспроможна существовать лише у середовищі: іон водню негайно приєднується до молекули води та утворює іон гидроксония H3O+.

Чому вода «мокрая»?

Вода невідь що «мокра», якщо вважати, що це жартівливий питання відноситься до здібностям води змочувати інші тіла. Більшість рідин набагато «мокріша» води. Вода зі ставком змочує метали, не змочує жирні роверхности. Водою не намочиш парафін. Краплі води скочуються з поверхні багатьох полімерних матеріалів: тефлону, поліетилену та інших. Спирт ж, наприклад, чи гас дуже добре смачи-вают майже будь-які тіла. Це пояснюється лише тим, що вода збирається у краплі там, де всі інші рідини растекаются.

Яку форму має вода?

Хоча це питання може видатися дивним, але заданий цілком правильно. Вода має власної формою, як будь-який інший жид-кіста. Її форма — кулю. Твердження підручників, що вода набуває форми судини, а власної немає, не так. Її власна форма Землі зазвичай викривлена силою тяжести.

Але чому воді властива форма кулі, у цьому дуже переконаємося — досить злітати на на космічний корабель до космосу і витрусити там воду з пляшки. Можна побачити те й Землі: подивіться на падаючу краплю чи выдуйте хороший мильні бульбашки. В усіх цих випадках дію сили тяжкості виключене й вода приймає своє власне форму.

Отже, це лише кілька перелічених рис води. Але з кожним дослідженням цього властивості відкриваються нові її здібності, які треба. До цього часу вчені що неспроможні ще зрозуміти й объяс-нить дуже багато з її властивості. Однак будемо сподіватися, що відкрито ще чимало нових, більш дивних загадкових властивостей води — самого незвичайного речовини в мире.

Дитяча Енциклопедія. Академія педагогічних наук. РРФСР. Том 3, друге видання. Москва, «Просвітництво», 1965 г. стор 511 — 515. Автори статті: І. У. Петрянов.

Є. А. Яковлев.