Вода

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Вода [править]

Наименование	Вода
Химическая формула	Н₂O
Молярная масса	18,01528 г/моль
Температура плавления	0 °C
Температура кипения	99.974 °C °C
Тройная точка	0,01 °C, 611,73 Па
Критическая точка	374 °C, 22,064 MПa
Плотность вещества	0,9982 г/см³
Состояние (ст.усл)	жидкость
Динамическая вязкость (ст.усл)	0,00101 Па·с (при 20 °C)
Кинематическая вязкость (ст.усл)	0,01012 см²/с (при 20 °C)
Теплоёмкость (ст.усл)	75,37 Дж/(моль·К)

Вода́ (оксид водорода) — прозрачная жидкость, не имеющая цвета (в малом объёме) и запаха. Химическая формула: Н₂O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром. 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озера, реки).

Содержание

1 Физические и химические свойства
- 1.1 Физические свойства
  - 1.1.1 Агрегатные состояния
  - 1.1.2 Изотопные модификации воды
- 1.2 Химические свойства
2 Вода в природе
3 Интересные факты
4 См. также
5 Литература
6 Ссылки

Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).

Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды.

[править] Физические и химические свойства

[править] Физические свойства

Вода имеет показатель преломления n=1,33. Интересной особенностью воды является то, что при нагревании от 0 до 4 (3,98 — точно) °C вода сжимается. Благодаря этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода, как менее плотная, остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.

Вода имеет особенности, связанные с наличием водородных связей: высокая температура и удельная теплота плавления и кипения (по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом); высокая теплоёмкость и низкая вязкость жидкой воды; также одна из особенностей воды — аномальное тепловое расширение при замерзании.

Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По причине этого, а так же того что ион водорода не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома соседней молекулы. Благодаря этому, каждый атом кислорода притягивается к атомам водорода других молекул и наоборот. Каждая молекула воды может участвовать максимум в четырёх водородных связях: 2 атома водорода — каждый в одной, а атом кислорода — в двух. При таянии льда часть связей рвётся, что позволяет уложить молекулы воды плотнее; при нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4 °С этот эффект слабее, чем обычное тепловое расширение; при испарении рвутся все оставшиеся связи. Разрыв связей требует много энергии, отсюда высокая температура и удельная теплота плавления и кипения и высокая теплоёмкость. Вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

Капля, ударяющаяся о поверхность воды

По сходным причинам вода является хорошим растворителем. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягиваются к атомам кислорода, а отрицательно заряженные — к атомам водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворимого вещества.

Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде. ^[1] Поэтому вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

Чистая (не содержащая примесей) вода — хороший изолятор. Но благодаря тому, что вода — растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, что обуславливает наличие в воде различных положительных и отрицательных ионов, что позволяет определять чистоту воды по её электропроводности.

[править] Агрегатные состояния

Основные статьи: Водяной пар, Лёд

типы снежинок

По состоянию различают:

Твёрдое — лёд
Жидкое — вода
Газообразное — водяной пар

При температуре 374 °C (647 K) и давлении 22,064 MПa (218 атм) вода проходит критическую точку и не может оставаться в жидком состоянии.

Так же возможно состояние (например, у дистилированной воды), когда вода остаётся жидкой при температуре меньше 0 градусов по Цельсию. Её называют переохлаждённой водой. В обычных условиях такое состояние неустойчиво - после появления центра кристаллизации вода быстро превращается в лёд.

[править] Изотопные модификации воды

И кислород, и водород имеют природные и искусственные изотопы. В зависимости от типа изотопов, входящих в молекулу, выделяют следующие виды воды: Лёгкая вода (просто вода), Тяжёлая вода (дейтериевая) и тритиевая

[править] Химические свойства

В связи с тем, что вода является наиболее важным растворителем на Земле, большая часть химии, при её зарождении как науки, начиналась именно как химия водных растворов веществ.

Сама по себе вода относительно инертна в обычных условиях, но её сильно полярные молекулы сольватируют ионы и молекулы, образуют гидраты и кристаллогидраты.

[править] Вода в природе

В атмосфере планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане, а также в виде пара. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой, а твёрдая криосферой. Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на Земле. Предположительно, зарождение жизни на Земле произошло в водной среде.

[править] Атмосферные осадки

Основная статья: Атмосферные осадки

	Осадки согласно направлению		Осадки согласно состоянию
	«Вертикальные» осадки Дождь Дождь со снегом Изморось Переохлаждённая морось Снег Снежная крупа Снежные зерна Ледяная крупа Ледяной дождь Град Ледяные кристаллы «Горизонтальные» осадки Роса Иней Атмосферное оледенение Гололёд		Жидкие осадки Дождь Дождь со снегом Изморось Переохлаждённая морось Роса Твёрдые осадки Снег Снежная крупа Снежные зерна Ледяная крупа Ледяной дождь Град Ледяные кристаллы Иней Атмосферное оледенение Гололёд

- Свободно-парящие структуры
  - Облака
  - Туман
- Переносятся ветром (перемещаются благодаря ветру)
  - Морская пена

[править] Гидрология

Основная статья: Гидрология

Гидроло́гия — наука, изучающая природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой, а также явления и процессы, в них протекающие (испарение, замерзание и т. п.).

Предметом изучения гидрология являются все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках, озёрах, водохранилищах, болотах, почвенные и подземные воды.

Гидрология исследует круговорот воды в природе, влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий; проводит анализ гидрологических элементов для отдельных территорий и Земли в целом; даёт оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов; пользуется методами, применяемыми в географии, физике и других науках. Данные гидрологии моря используются при плавании и ведении боевых действий надводными кораблями и подводными лодками.

[править] Виды воды

Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях — жидком, газообразном и твёрдом и в свою очередь приобретать самые разные формы, которые зачастую соседствуют друг с другом. Водный пар и облака в небе, морская вода и айсберги, горные ледники и горные же реки, водоносные слои в земле. Вода способна растворять в себе много веществ, приобретая тот или иной вкус. Из-за важности воды, «как источника жизни» её нередко подразделяют на типы.

[править] Характеристики вод

По особенностям происхождения, состава или применения, выделяют, в числе прочего:

Мягкая вода и Жёсткая вода — по содержанию минеральных веществ

Питьевая вода, Водопроводная вода
Тяжёлая вода, дейтериевая и тритиевая

Дистиллированная вода и деионизированная вода
Сточные воды
Ливневая вода или поверхностные воды

Святая вода - особый вид воды согласно религиозным учениям
Мёртвая вода — вид воды из сказок

[править] Интересные факты

Без воды человек может прожить не более 2-3 дней.
Потеря организмом человека более 10% воды может привести к смерти.
В среднем в организме растений и животных содержится более 50% воды.
В организме человека вода составляет около 65%.
В составе мантии Земли воды содержится в 10-12 раз больше, чем в Мировом океане.
При средней глубине в 4 км Мировой океан покрывает около 71% поверхности планеты и содержит 97,6% известных мировых запасов свободной воды.
Если бы все ледники растаяли, то уровень воды на Земле поднялся бы на 64 м и около 1/8 поверхности суши было бы затоплено водой.
Морская вода замерзает при температуре – 1,91°C.
Иногда вода замерзает при положительной температуре.
Среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоемкостью.
Среди существующих в природе жидкостей поверхностное натяжение воды уступает только ртути.
Вода является универсальным растворителем.
Теплота ее испарения выше теплоты испарения любых других жидкостей, а теплота кристаллизации уступает лишь аммиаку.
Вода прозрачна только для видимого света и сильно поглощает инфракрасное излучение.
Вода отражает 5% солнечных лучей, в то время как снег – около 85%. Под лед океана проникает только 2% солнечного света.
Синий цвет чистой океанской воды объясняется избирательным поглощением и рассеянием света в воде.