Сообщение на тему мое любимое вещество вода. Все самое интересное о воде

Вода – основа жизни на земле.

Воде принадлежит огромная роль в природе. В самом деле, ведь именно море оказалось первой ареной жизни на земле. Познавая науки, мы слышим: «Аш-два-о» - научное имя воды.

На гербе водяного царства можно написать девиз «Никому не уступлю». Смысл его – великая роль воды в жизни Земли. Ни одной планете нет такого количества воды, как на Земле.

Вода повсюду. Она и вокруг нас: в океанах и морях, реках и озёрах, в дожде и снеге, в льдинах и водопроводных трубах, в питье и пище. Она и в нас самих: мы на две трети «сделаны» из воды.

Вода вылепила лицо нашей планеты. Вся земная жизнь рождена водой и не может существовать без неё. Мы дети воды. Недаром в сказках «живая вода» воскрешает даже мёртвых.

Что же такое вода?

Сестра-тихоня сильнейшей взрывчатки – гремучего газа. И гремучий газ-разрушитель, и созидающая жизнь вода состоят и водорода и кислорода. Но газ – лишь простая смесь этих веществ, а в воде водород и кислород объединены в молекулы. Вода – минерал, самый подлинный и удивительный. Вода – оборотень, единый в трёх лицах. То она, живая, течёт в реках и океанах, то паром стремится в облака, то льдами застывает в стужу. Вода – поразительная жидкость: у неё есть аномалии. Для воды будто законы не писаны! Но благодаря её капризам в ней могла развиваться и существовать жизнь.

Вода совершает в природе два круговорота:

Большой круг – из океанов, морей, рек и водоёмов вода испаряется в атмосферу, конденсируется в облака и дождём выпадает на землю и с реками – опять в океан.

Вот так круговорот осуществляется:

Солнце воду греет – старается,

Вода от этого испаряется,

Паром к небу поднимается,

Там в тучи собирается,

Они ветром перемещаются,

И вода осадками снова

На Землю опускается.

В супе, в чае, в каждой капле,

В звонкой льдинке, и в слезинке,

И в дождинке, и в росинке-

Нам откликнется всегда

Океанская вода!

И малый круг – растения всасывают воду из земли, с зеленью и фруктами вода попадает в тело человека и животных, оттуда снова возвращаются с выделениями и дыханием в воздух и в землю. Благодаря такому круговороту животные, растения и человек могут обитать на суше и всё же оставаться водными существами, так как вода составляет основную среду всякого живого организма.

Н2О одно из самых распространённых и наиболее важных соединений на Земле. Почти три четверти земли покрыто водой. В природе вода льдов покрывает хребты и вершины гор, образует арктическую и антарктическую шапки планеты. Материки изрезаны густой сетью рек, ручьёв, озёр, водоёмов и прудов. Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах, второе место по объёму водных масс занимают подземные воды, третье – лёд и снег.

Поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли процента от общего объёма воды гидросферы. (таблица)

На рисунке показана упрощённая модель молекулы воды, состоящая из атома кислорода и двух атомов водорода. Расстояние между атомами примерно одна десятимиллионная доля миллиметра. В воде все молекулы связаны друг с другом. Если учесть эти связи, то модель молекулы воды можно представить в виде треугольной пирамиды. Двумя свободными от атомов водорода вершинами молекула соединяется с другими молекулами. Наиболее простую молекулярную структуру вода имеет в твёрдом состоянии (это лёд). Они образуют ажурную объёмную решётку.(слайд 17)

Агрегатные состояния воды: твёрдое, жидкое и газообразное. Отличаются эти состояния друг от друга не молекулами, а тем, как эти молекулы расположены и как движутся. Повторим переход вещества из состояния в состояние.(слайд 19)

Примеры (слайд 20, 21, 22)

Нет ни одного продукта питания, в котором не было бы воды. (слайд 23)

Вода расходуется для растворения питательных веществ и перенос их по всему организму с кровью, а также используется для регулирования температуры тела. Вода составляет до 80% массы клеток и выполняет в ней чрезвычайно важные функции: определяет объём и упругость клеток, транспортирует в клетку и из неё растворённые вещества, предохраняют клетку от резких колебаний температур. Высокое содержание воды в клетке – самое необходимое условие её жизнедеятельности и зависит от интенсивности процессов обмена веществ. Так, в быстрорастущих клетках зародышей человека и животных содержится около 95% воды, в клетках молодого организма 70- 80%, к старости значительно снижается (у очень старых людей – около 60%, ниже смерть). При потере 10 – 12% влаги человеку грозит гибель. Высохшая мумия человека весит только

8 кг. В сутки человек выделяет 3 л воды. Столько же её нужно и вводить в организм. В это количество входит и вода, поглощаемая человеком с пищей. Большая потребность в воде не только у человека, а у всех живых организмов. Так, подсолнух высотой с человека нуждается в 1 л воды в сутки, тридцатилетняя берёза – в 60 л.

Вода – жидкость без запаха, вкуса и цвета. Вода необходима организму потому что:

Она генерирует электрическую и магнитную энергию внутри каждой клетки тела;

Является главным растворителем всех видов пищи, витаминов и минералов. Она разлагает пищу на мелкие частицы, поддерживает процессы метаболизма и усвоения;

Проникающая в клетку вода снабжает её кислородом и уносит отработанные газы в лёгкие для выведения их из организма;

Выводит токсичные отходы из различных частей тела;

Необходима для эффективного производства всех нейротрансллитеров, включая серотонин.

Обезвоживание – причина токсичных отложений в организме. Вода расчищает эти отложения.

Некоторые из ионных насосов генерируют электрическое напряжение. Следовательно, эффективность систем нейропередачи зависит от наличия свободной, несвязанной воды в нервных тканях. Вода, которая в ходе осмотического процесса стремится проникнуть в клетку, производит энергию, заставляя работать ионные насосы, проталкивающие в клетку натрий и выталкивающие из неё калий.

Вода нужна всем отраслям народного хозяйства. Больше всего потребляет её сельское хозяйство, на втором месте – промышленность и энергетика, на третьем – коммунальное хозяйство. Ежегодное потребление воды в расчёте на одного жителя Земли составляет 7- 8 тонн. Без воды невозможно представить жизнь человека, который потребляет её для самых разных бытовых нужд, человек в сутки использует 300 л. Только для того, чтобы почистить зубы и умыться каждый ежедневно тратит 10 л воды.

Подсчитано, что если город потребляет в день 600 тыс. м3 воды, то он даёт 500 тыс. м3 сточных вод. Во всем мире на обеззараживание сточных вод ежегодно тратится 5500 км3 чистой воды – втрое больше, чем на все другие нужды человечества.

Промышленность нашей страны ежесекундно потребляет столько воды, сколько несёт её Волга. На получение 1 т стали расходуется 150 т воды, бумаги 250 т, синтетических волокон 4000 т, вырастить 1 т пшеницы больше 1000 м3, 1 т риса -4000 м3.

Как это ни странно звучит, но вода играет определённую роль и в искусстве: каскады прудов и фонтаны украшают сады и парки. Во многих странах есть традиция сооружать зимой ледяные скульптуры героев сказок и легенд.(слайд 26, 27)

Воду нужно беречь, и хотя наша страна богата пресными водами, как никакая другая (только в озере Байкал содержится 20 % мировых запасов пресной воды), однако Россия как никакая другая страна мира, бездумно и бездушно относится к охране пресной воды.

При огромном количестве пресной воды в мире ощущается её большой недостаток. Основная причина нехватки пресной воды – её загрязнение, самые опасные загрязнители источников пресной воды – заводы, выбрасывающие в окружающую среду различные вредные вещества; минеральные удобрения и ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве и попадающие в водоёмы с дождевой или талой водой; канализационные бытовые стоки и др. много воды теряется из-за неэкономного использования: очень много пресной воды мы расходуем бездумно и напрасно. Что стоит, например, постоянно текущие бочки в туалетах, забытый нами открытый водопроводный кран и т. д.

Поэтому в заключении говорим словами В. В. Маяковского:

Эй, граждане.

Берегите воду.

Бережней относитесь

К нашему водопроводу.

ВВЕДЕНИЕ

Вода - самое распространенное на нашей планете вещество. Океаны, моря и реки, ледники и вода атмосферы- - вот далеко не полный список «хранилищ» воды на Земле. Даже в недрах нашей планеты есть вода, а что уж говорить об обитающих на ее поверхности живых организмах! Не существует ни одной живой клетки, в состав которой не входила бы вода. Организм человека, к примеру, состоит из воды более чем на 70 %.

Жизнь на Земле является совокупностью многочисленных сложных процессов, основное место среди которых занимает круговорот тепла, влаги и веществ. Главную роль в этом играет вода - прародительница жизни на Земле.
Но случайно ли то, что наша жизнь неотделима от воды, и каковы основания этого?

В отличие от обычных людей, которые привыкли считать воду чем-то настолько обыйденным и привычным, что не стоит долгих размышлений, а тем более удивления, ученые считают эту жидкость самой загадочной и удивительной. Например, многие свойства воды аномальны, то есть существенно отличаются от соответствующих свойств соединений аналогичного строения. Как ни странно, но именно аномальные свойства воды дали этой жидкости возможность стать самоглавной на Земле.

ВОДА В ПРИРОДЕ

В свободном состоянии на Земле содержится колоссальное количество воды - около полутора миллиардов кубических километров. Почти столько же воды находится в физически и химически связанном состоянии в составе кристаллических и осадочных пород.
Большая часть природных вод представляет собой растворы, содержание растворенных веществ в которых колеблется от 0,01 % (в пресных водах) до 3.5 % (в морской воде).
На долю пресной воды приходится только около 3 % всего запаса воды на планете (приблизительно 35 млн км3). Человек на свои нужды может непосредственно использовать только 0,006 % пресной воды - это та ее часть, которая содержится в руслах всех рек и в озерах. Остальная часть пресных вод труднодоступна - 70 % представляют собой ледниковые покровы полярных районов или горные ледники, 30 % - подземные водоносные слои.
Без преувеличения можно сказать, что наша планета пропитана водой. Именно, благодаря этому на Земле стало возможным развитие тех форм жизни, которые мы видим вокруг себя.

СВОЙСТВА ВОДЫ,

СПОСОБСТВОВАВШИЕ ПОЯВЛЕНИЮ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Сравнивая свойства воды со свойствами соединений-аналогов, приходим к выводу, что многие характеристики воды имеют аномальные значения. Как будет сказано ниже, именно эта аномальность свойств сыграет важнейшую для зарождения и существования жизни на Земле.

Температура темпер кипения

Рассмотрим тимпературы кипения соединений ряда Н2Эл, где Эл - элемент главной подгруппы VI группы.

Соединение H 2 0 H 2 S H 2 Se Н 2 Те

t°с кип. +100 -60 -41 -2

Как видно, температура кипения воды резко отличается от температуры кипения соединений элементов-аналогов и имеет аномально высокое значение. Установлено, что подобная аномалия наблюдается для всех соединений типа Н 2 Эл, где Эл - сильно электроотрицательный неметалл (О, N и т. д.).
Если в ряду H 2 Te-H 2 Se-H 2 S температура кипения понижается равномерно, то от H 2 S к Н 2 0 она скачкообразно возрастает. То же наблюдается для ряда HI -HBr-HCl-HF и H 3 Sb-H 3 As-H 3 P-H 3 N. Предположили, а впоследствии и доказали, что между молекулами Н 2 0 существуют специфические связи, на разрыв которых и расходуется энергия нагревания. Эти же связи затрудняют отрыв молекул HF и H 3 N. Такой вид связи получил название водородной связи, смотрим его механизм.

Элементы Н и О имеют большое различие в значениях электроотрицательности (ЭО(Н) = 2,1; ЭО(О) = 3,5), поэтому химическая связь Н-О сильно ризована. Электронная плотность смещается в сторону кислорода, в резул чего атом водорода приобретает эффективный положительный заряд, а кислорода - эффективный отрицательный заряд. Водородная связь образ, в результате электростатического притяжения между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и отрицательно заряженным атомом кислорода другой молекулы:

Способность воды образовывать водородные связи имеет важное биохимическое значение.

Плотность
Для всех веществ характерно увеличение плотности при снижении температуры. Однако вода в этом случае ведет себя несколько необычно.
Минимальная температура, при которой вода может находиться, не замерзая, равна 0 "С. Было бы логично предположить, что наибольшая плотность воды также соответствует этой температуре. Однако экспериментально было доказано, что плотность жидкой воды максимальна при 4 °С.
Этот факт имеет колоссальное значение. Представим себе, что вода подчиняется закономерностям, характерным для всех других жидкостей. Тогда изменение ее плотности происходило бы, как у других жидкостей. В окружающем нас мире это привело бы к катастрофе: с приближением зимы и повсеместным похолоданием верхние слои жидкости в водоемах остывали бы и опускались на дно. Поднявшиеся на их место более теплые слои жидкости также охлаждались бы до 0 °С и опускались. Это продолжалось бы до тех пор, пока вся вода не охладилась до О °С. Далее вода, начиная с верхних слоев, начала бы замерзать. Будучи более плотным, лед опускался бы на дно, замерзание продолжалось бы до тех пор, пока вся вода природных водоемов не промерзла до дна. Понятно, что в таких условиях флора и фауна природных водоемов существовать не могла бы.

Другая аномалия плотности воды состоит в том, что плотность льда ниже, чем плотность воды, т. е. вода при замерзании не сжимается, как все другие жидкости, а наоборот - расширяется.
С точки зрения законов физики это абсурд, ведь более упорядоченное состояние молекул (лед) не может занимать больший объем, чем менее упорядоченное (жидкая вода) при условии,что количество молекул в обоих состояниях одинаково.
Как уже было сказано, в жидкой воде молекулы Н 2 0 связаны между собой водородными связями. Образование кристаллов льда сопровождается образованием новых водородных связей, в результате чего молекулы воды образуют слои. Связь между слоями также осуществляется за счет водородных связей. Полученная структура (т. н. структура льда) относится к наименее плотным - пустоты, имеющиеся между молекулами в кристалле льда, превышают по величине молекулы воды. Поэтому плотность воды имеет большее значение, чем плотность льда.

Поверхностное натяжение

Как правило, под поверхностным натяжением жидкости понимают силу, действующую на единицу длины контура поверхности раздела фаз и стремящуюся сократить эту поверхность до минимума. Величина поверхностного натяжения для воды имеет аномально высокое значение - 7,3 .10 -2 Н/м при 20 0 С (из всех жидкостей более высокое значение имеет только ртуть - 51 10 -2 Н/м).

Высокое значение поверхностного натяжения воды проявляется в том, что она стремится сократить свою поверхность до минимальной. Можно сказать, что под действием этой силы молекулы внешнего слоя воды сцепляются, образуя на поверхности некоторое подобие пленки. Она настолько прочна и упруга, что отдельные предметы имеют возможность держаться на поверхности воды, не погружаясь в нее, даже если их плотность больше плотности воды.

Наличие пленки дает возможность многим насекомым передвигаться на поверхности воды и даже садиться на нее, как на твердую поверхность.
Внутренняя сторона поверхности воды также активно используется живыми существами. Многим из нас доводилось видеть повисающих на ней личинок комаров или ползающих в поисках добычи маленьких улиток.
Высокое поверхностное натяжение обусловливает и такое необычайно важное в природе явление, как капиллярность (жидкость поднимается по очень тонким трубкам - капиллярам). Благодаря этому осуществляется питаний растений.
Для описания поведения воды в капиллярах выведены довольно сложные физические закономерности. Слои воды, расположенные вблизи твердой поверхности, структурно упорядочены. Толщина такого слоя может достигать десятков и сотен молекул. Сейчас ученые склоняются к тому, чтобы считать структурно упорядоченное состояние воды в капиллярах отдельным состоянием-капиллярным.

Капиллярная вода широко распространена в природе в виде так называемой поровой воды. Тонкой, но плотной пленкой она покрывает поверхности пор и трещин пород и минералов земной коры. Плотность этой пленки обусловлена и тем, что составляющие ее молекулы воды связаны с частицами, образующими твердое тело, межмолекулярными силами. Структурная упорядоченность поровой воды являеотся причиной того, что температура её кристализации (замерзания) заметно ниже температуры свободной воды. Кроме того, свойства горных пород, с которыми соприкасается поровая вода, существенно зависят от того, в каком агрегатном состоянии она находится.

Вода в жизни человека

Вода - на первый взгляд простейшее химическое соединение двух атомов водорода и одного атома кислорода - является, без всякого преувеличения, основой жизни на Земле. Не случайно ученые в поисках форм жизни на других планетах солнечной системы столько усилий направляют на обнаружение следов воды.

В нашей повседневной жизни мы сталкиваемся с водой постоянно. При этом, перефразируя песню из старого кинофильма, можно сказать, что мы «воду пьем» и «воду льем». Об этих двух аспектах использования воды человеком мы и поведем речь.

Вода «пищевая»

Вода хозяйственно-бытовая

Вода «пищевая»

Сама по себе вода не имеет питательной ценности, но она является непременной составной частью всего живого. В растениях содержится до 90% воды, в то время как тело взрослого человека состоит из нее примерно на 60 - 65%. Вникнув в детали можно отметить, что кости содержат 22% воды, мозг 75%, в то время как кровь состоит из нее на целых 92%.

Первостепенная роль воды в жизни всех живых существ, и человека в том числе, связана с тем, что она является универсальным растворителем огромного количества химических веществ. Т.е. фактически является той средой, в которой и протекают все процессы жизнедеятельности.

Вот лишь небольшой и далеко не полный перечень «обязанностей» воды в нашем организме.

Регулирует температуру тела.

Увлажняет воздух.

Обеспечивает доставку питательных веществ и кислорода ко всем клеткам тела.

Защищает и буферизирует жизненно важные органы.

Помогает преобразовывать пищу в энергию.

Помогает питательным веществам усваиваться органами.

Выводит шлаки и отходы процессов жизнедеятельности.

Определенное и постоянное содержание воды - вот необходимое условие существования живого организма. При изменении количества потребляемой воды и ее солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, кроветворения и пр. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание температуры тела.

Человек чрезвычайно остро ощущает изменение содержания воды в своем организме и может прожить без нее всего несколько суток. При потере воды в количестве менее 2% веса тела (1-1.5л) появляется чувство жажды, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, при 10% - галлюцинации, нарушение глотания. Потеря 10-20% воды опасна для жизни. Животные погибают при потере 20-25% воды.

Избыточное же потребление воды приводит к перегрузке сердечно-сосудистой системы, вызывает изнуряющее потоотделение, сопровождающееся потерей солей, ослабляет организм.

В зависимости от интенсивности работы, внешних условий (в т.ч. климата), культурных традиций человек суммарно (вместе с пищей) употребляет от 2 до 4 л воды в сутки и столько же воды выделяется из организма (подробнее см. «Питьевой режим и баланс воды в организме» и статью «Пить или не пить - вот в чем вопрос» из журнала «Здоровье» в нашем «Дайджесте»). Среднесуточное же потребление составляет около 2 -2.5 л. Именно из этих цифр исходит Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) при разработке рекомендаций по качеству воды (См. «Параметры качества воды»).

Немаловажное значение имеет минеральный состав воды. Для постоянного питья и приготовления пищи пригодна пресная вода с общей минерализацией до 0.5 - 1 г/л. Хотя, конечно, в ограниченных количествах возможно (а иногда даже полезно, например, в лечебных целях) употребление минеральной воды с повышенным солесодержанием (о том, какая вода «подходит» к каким болезням смотрите статью «Каждой болезни своя вода» в нашем «Дайджесте»). Организм человека довольно быстро адаптируется к изменению солевого состава питьевой воды. Однако, процесс привыкания требует некоторого времени. Поэтому при резкой (а тем более частой) смене характеристик воды возможны нарушения деятельности желудочно-кишечного тракта, известные в народе как «болезнь путешественников».

Вообще, вопросу о том, какие полезные вещества и в каких количествах должны содержаться в воде в средствах массовой информации уделяется очень большое внимание. Проблема эта действительно очень важная, но вокруг нее, к сожалению, слишком много спекуляций и профанации.

Даже весьма солидные издания позволяют себе несколько безответственно публиковать информацию типа: «из воды человек получает до 25% полезных минеральных веществ» и другую, мягко говоря, не вполне соответствующую действительности информацию. Классика жанра «слышал звон, да не знаю где он» - статья «Вода столичная...» госпожи Екатерины Бычковой в «АиФ-Москва» №37"99.

С нашей точкой зрения по данному вопросу можно ознакомиться в разделе «Вода и полезные минеральные вещества».

Рекомендуем также серию статей из журнала «Здоровье»: «Пить или не пить - вот в чем вопрос», «Каждой болезни своя вода», «Пять фактов о воде, которых вы не знали», а также материалы «И лечит, и калечит» и «Каменный водопад», тоже представленные в нашем «Дайджесте».

Вода хозяйственно-бытовая

Общеизвестно, что использование воды в хозяйственно-бытовых целях в России далеко от рационального (о промышленности мы тактично умолчим за неимением достоверных данных). Основных причины две:

Обилие водных ресурсов.

Их дешевизна.

В своем номере от 31 августа 1999 г., посвященном проблемам воды, журнал «Итоги» привел наглядные данные, характеризующие эти два параметра и их взаимосвязь.

Видно, что чем дешевле обходится вода в той или иной стране, тем щедрее ее льют. Не удивительно также, что в России, где до последних лет не было практики установки водомерных устройств на каждую квартиру, нет и достоверной статистики по расходу воды в быту.

Поэтому мы воспользуемся опубликованными английскими данными середины 80-х годов. Конечно, в Великобритании суточный расход воды на душу населения уже в то время составлял 140 л/сутки, а у нас он и сейчас в районе 400 л/сутки, но данные собранные дотошными англичанами настолько интересны, что нам стоит их изучить и принять к сведению. В любом случае, рыночная экономика диктует свои законы, вполне вероятно, что в скором времени вода подорожает и экономность вышеупомянутых англичан перестанет казаться нам безосновательной.

Итак. По английским данным /15/:

Главная статья расхода воды в быту - туалет. «Нежное контральто воднобачкового инструмента» является причиной 35% расхода воды на душу в сутки (50 л). Следом идет личная гигиена (принятие ванны и душа, умывание и т.п.) - 32% расхода (45 л), стирка - 12% (17 л), мытье посуды - 10% (14 л), питье и приготовление пищи - 3% (4 л), прочие расходы (домашние питомцы, поливка цветов и т.п.) - 8% (11 л).

Понятно, что эти цифры усредненные и приведенные к одному дню (например, принимает ванну и стирает человек не каждый день). Однако и они дают пищу для размышлений и сравнений с нашей реальностью.

Навряд ли мы едим много больше, чем те же англичане и, соответственно, тратим на приготовление пищи тоже где-то 4 - 4.5 л на душу в день. Да простят нас за такой вывод, но из предыдущего прямо следует, что и туалетом мы должны пользоваться не чаще (или есть другие мнения?). Учитывая, что стандарт на сливные бачки у нас единый европейский, то это дает те же 50 л.

Кстати, дотошные англичане подсчитали, что семья из двух взрослых и трех детей в среднем пользуется туалетом 25-40 раз в день. Если же есть привычка спускать в унитаз остатки пищи и пр. отходы, то число «спусков» даже в семье из 4-х человек может достигать 60-и. Здесь, кстати и следует искать истоки модного сейчас в Европе (особенно в Скандинавии) экологического почина «Даёшь кирпич в бачке унитаза!». Кроме шуток, они кладут в бачок кирпич, уменьшая таким образом объем воды в нем почти на 2 литра. Помножьте на количество спусков воды в сутки и получите «чистую» экономию. И если уж речь зашла о такой интересной сфере человеческого быта, как унитаз, то будущее вообще за вакуумными агрегатами (на подобие устанавливаемых в самолетах), которые расходуют всего 1 (один) л воды за сеанс.

Но вернемся к нашим баранам. Рискнем также предположить, что по уровню автоматизации стирки мы все же достигли уровня Англии 15-летней давности и на эти цели среднедушевой расход и у нас составляет 17 л.

Где же тогда, как говаривал наш первый президент, «собака порылась»? Почему мы расходуем в 2 раза больше воды?

Для этого посмотрим, что из статей расхода воды осталось: личная гигиена, мытье посуды и прочее. Здесь, наверное, и кроется разгадка. Не то чтобы мы больше мылись и тщательнее мыли посуду. Разница скорее в том, что мы не имеем привычки закрывать кран, когда, например, чистим зубы, а также мы моем посуду в проточной воде. Казалось бы - мелочь, но учтите, что через открытый кран в минуту вытекает 10-15 литров воды. И второй мощный «резерв» - это позиция «Прочее». Дело в том, что «у них» в этом разделе практически отсутствует такая статья, как утечки. Их просто жизнь заставляет быстро чинить текущую сантехнику - течет-то не только вода, текут денежки. Мы же можем с полным основанием утверждать, что в наших условиях львиная доля утечек происходит именно в домах, так сказать уже «после счетчика». И вот почему.

Англичане уделяют утечкам огромное внимание, но в силу изложенных причин у них основные утечки происходят в муниципальной водопроводной сети. В Москве, по оценкам специалистов, между водозаборной станцией и квартирой тоже теряется 15-16% воды (см. статью «Водохлёбы московские», ж-л «Итоги», 31.08.99). А теперь, внимание, самое главное. Это не то что плохой, а просто отличный результат! В Англии потери составляют в среднем 25% и их специалисты, признавая неизбежность утечек, считают, что реально достижимый результат, к которому надо стремиться по утечкам - это 15%. Что, как говориться, и требовалось доказать. Честь и хвала «Мосводоканалу». Подозреваем, правда, что в среднем по стране ситуация скорее ближе к английской. Тем не менее, даже если это и так, то это все равно лишний раз показывает, где мы несем потери. Мы, к сожалению, привыкли валить все на водопровод, а оказывается, что «нечего на зеркало пенять...». Пора понять, что после того, как трубы вошли в здание (будь то жилой дом, офисный центр или промышленный объект) - ответственность уже лежит на хозяевах и пользователях.

Так что, глядишь - уже в ближайшем будущем и нам пригодится кирпич в бачке унитаза и прочие «буржуазные» хитрости. Как говорят те же англичане: «Предупрежденный уже вооружен».

Введение…………………………………………………………………….3

Основная часть

1. Свойства воды…………………………………………………………5

2. Строение молекулы воды…………………………………………….10

Заключение…………………………………………………………………12

Библиография………………………………………………………………13

Приложение…………………………………………………………………14

Введение

Вода – одно из самых распространённых веществ в природе (гидросфера занимает 71 % поверхности Земли). Воде принадлежит важнейшая роль в геологии, истории планеты. Без воды невозможно существование живых организмов. Дело в том, что тело человека почти на 63% - 68% состоит из воды. Практически все биохимические реакции в каждой живой клетке – это реакции в водных растворах. В растворах же (преимущественно водных) протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов. И в металлургии вода чрезвычайно важна, причём не только для охлаждения. Не случайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и концентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важной отраслью промышленности.

Вода – вещество обычное и необычное. Известный советский учёный академик И. В. Петрянов свою научно-популярную книгу о воде назвал «самое необыкновенное вещество в мире». А «Занимательная физиология», написанная доктором биологических наук Б. Ф. Сергеевым, начинается с главы о воде – «Вещество, которое создало нашу планету».

Учёные абсолютно правы: нет на Земле вещества, более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в тоже время не существует другого такого вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах.

Почти ⅔ поверхности нашей планеты занято океанами и морями. Твёрдой водой – снегом и льдом – покрыто 20% суши. От воды зависит климат планеты. Геофизики утверждают, что Земля давно бы остыла и превратилась в безжизненный кусок камня, если бы не вода. У неё очень большая теплоёмкость. Нагреваясь, она поглощает тепло; остывая, отдаёт его. Земная вода и поглощает, и возвращает очень много тепла и тем самым «выравнивает» климат. А от космического холода предохраняет Землю те молекулы воды, которые рассеяны в атмосфере – в облаках и в виде паров…

Свойства воды

Наиболее полно изучены свойства воды, благодаря которым возникла жизнь. Эти свойства сделали возможным существование живой природы в том диапазоне температур, который характерен для Земли как космического тела.
Что же это свойства?

Плотность воды.

Одно из важнейших свойств воды - ее плотность. Максимальную плотность пресная вода имеет при 4 °С. При этой температуре один килограмм воды занимает минимальный объем (рис.1). При понижении температуры от 4 °С до 0 плотность уменьшается, т. е. вода с температурой 4°С находится внизу, а более холодная поднимается наверх, где и замерзает, превращаясь в лед.

Плотность обычного льда - твердой кристаллической фазы воды - меньше плотности воды, поэтому лед плавает на поверхности, предохраняя воду от дальнейшего охлаждения. Он выступает в роли ледяной «шубы», защищающей пресноводный объект от полного промерзания. Таким образом формируются условия для жизни обитате­лей водоемов при низких температурах.

В морской воде растворено значительное количество солей, и она ведет себя при охлаждении совершенно по-другому. Температура ее замерзания зависит от солесодержания, но в среднем составляет - 1,9°С. Максимальная плотность такой воды - при температуре -3,5°С. Морская вода превращается в лед, не достигая максимальной плотности. Поэтому происходит вертикальное перемешивание морской воды при ее охлаждении от плюсовой температуры до температуры замерзания. Благодаря такой циркуляции нижние горизонты океана обогащаются кислородом, а в верхние слои из нижних поступает вода, богатая питательными веществами. Необходимо отметить, что как морской, так и пресный лед легче воды и плавает на ее поверхности, предохраняя глубинные слои воды в морях и океанах от непосредственного контакта с холодными массами воздуха и способствуя тем самым сохранению тепла. В то же время искусственно при высоком давлении были получены разные модификации льда. Одни из них тяжелее воды, другие плавятся и, следовательно, замерзают при высокой температуре. Это так называемый «горячий лед». Поэтому всем нам повезло не только с наличием на Земле воды и солнечной радиации, но и с величиной атмосферного давления. Иначе вся Земля могла бы оказаться скованной ледяным панцирем.

Термодинамические константы воды.

Вода имеет особенные, аномальные свойства. В первую очередь это касается таких термодинамических констант, как теплоемкость воды, теплота парообразования, скрытая теплота плавления льда. Аномальаный характер этих величин определяет большинство физико-химических и биологических процессов на Земле.

Удельная теплоемкость воды составляет 4,1868 кДж/(кг-К), что почти вдвое превышает удельную теплоемкость таких веществ, как этиловый спирт (2,847), растительное масло (2,091), парафин (2,911) и многие другие. А это значит, что при нагревании на одинаковое количество градусов вода способна воспринять почти вдвое больше тепла, чем перечисленные жидкости. Но и при остывании вода отдает больше тепла, чем другие жидкости. Поэтому при нагревании вод Мирового океана под воздействием солнечных лучей и их остывании при отсутствии энергии солнечной радиации теплоемкость выступает как свойство, обеспечивающее минимальные колебания температуры воды днем и ночью, летом и зимой.

Аномально высокое значение имеет теплота парообразования воды. Эта величина более чем вдвое превышает теплоту парообразования этанола, серной кислоты, анилина, ацетона и других веществ. Поэтому даже в самое жаркое время вода испаряется крайне медленно, что способствует ее сохранению и, следовательно, сохранению жизни на Земле.

Высокое значение скрытой теплоты плавления льда также обеспечивает стабильность температурного режима на планете.
Одно из интересных свойств воды заключается в том, что ее наименьшая теплоемкость приходится на температуру 37 °С, а это значит, что при данной температуре необходимы минимальные энергетические затраты для ее изменения. Наверное, поэтому температура тела теплокровных существ близка к этому значению.

Вода имеет аномально высокие значения и других констант. Вещества, образованные соединением водорода со стоящими в одном ряду периодической таблицы кислородом, серой, селеном, теллуром, называются гидридами. Гидрид кислорода называется водой. Необычность свойств гидрида кислорода, по сравнению со свойствами других гидридов, заключается в том, что, в отличие от них, вода в обычных условиях (при нормальном давлении и температуре от 0 до 100 °С) находится в жидком состоянии, а не в газообразном. Если бы вода не обладала аномальными значениями температуры кипения и замерзания, то эти процессы происходили бы при значительно более низких отрицательных температурах, и вода в жидком виде присутствовала бы на более холодных планетах. И следовательно, жизни на Земле не было бы.

Сила поверхностного натяжения воды.

Есть и другие особые свойства воды, которые позволяют назвать ее поистине удивительнейшим соединением. Речь идет о поверхностном натяжении жидкости. Силы взаимодействия молекул, составляющих воду, притягивают их друг к другу, и разорвать эту связь не так просто. Большинству людей известен школьный опыт, когда осторожно положенная в блюдце с водой иголка плавает на поверхности. Многие видели интереснейший фокус, когда в полный стакан воды опускают значительное количество монет и вода, не переливаясь через край, поднимается небольшим куполом. Наконец, известна библейская легенда о том, как Христос шел по воде. Все эти явления и легенды связаны с большим поверхностным натяжением воды. Благодаря поверхностному натяжению, вода поднимается по капиллярным каналам в грунте на поверхность Земли, поступает в ткани и клетки растений и живых организмов. Из всех известных жидкостей только у ртути сила поверхностного натяжения выше, чем у воды.
Известна очень интересная особенность воды, связанная с распространением в ней звуковых волн. Скорость распространения звука в воде аномально высока, она превышает скорость его распространения в воздухе почти в 6 раз.

Свойства чистой воды.

Чистая вода представляет собой прозрачную жидкость без цвета и запаха. При давлении 1 атм вода замерзает при температуре 0, а кипит при 100 °С. При повышении давления вдвое вода закипает при тем­пературе 120 °С, а при понижении вдвое - при 81 °С. Однако при уменьшении давления температура плавления льда (или замерзания воды) повышается. При низких давлениях вода может существовать только в виде льда или пара, а при высоких температурах - только в виде пара. Существуют также критические значения давления и температуры воды. При давлении свыше 22,1 атм. и тем­пературе свыше 374,4°С исчезает разница между жидкостью и паром вода существует в газообразном состоянии.

Удивительные значения давления и температуры атмосферы сложились на Земле, так как именно при этих значениях вода присутствует на планете в жидком виде, обеспечивая развитие всех существующих форм жизни. При этих параметрах происходит растворение в воде кислорода, необходимого для жизни водных организмов, а также для протекания процессов самоочищения воды. На протяжении многих тысячелетий наличие атмосферы, гидросферы и солнечного излучения создавало незначительный перепад температур летом и зимой, днем и ночью, обеспечивая условия для существования жизни.

Способность воды к растворению.

Однако самая удивительная особенность воды - ее способность растворять другие вещества. Способность веществ к растворению зависит от их диэлектрической постоянной. Чем она выше, тем больше способно вещество растворять другие. Так вот, для воды эта величина выше, чем для воздуха или вакуума в 9 раз. Поэтому пресные или чистые воды практически не встречаются в природе. В земной воде всегда что-то растворено. Это могут быть газы, молекулы или ионы химических элементов. Считается, что в водах Мирового океана могут быть растворены все элементы таблицы периодической системы элементов, по крайней мере, на сегодня их обнаружено более 80.

Строение молекулы воды

Эти два элемента - водород и кислород - являются антагонистами. Один из них господствует в Космосе, другой - на Земле. Один (водород) стремится отдать единственный электрон своей электронной оболочки, а другой (кислород) стремится заполучить два электрона от других химических элементов.

Анализируя состав молекулы воды, можно сказать, что в ней два атома водорода и один атом кислорода «нашли друг друга». Таким образом, в составе воды, химическая формула которой записывается как Н2 0 теоретически могут присутствовать девять различных стабильных видов воды (число перестановок из 5 по 3) Однако 99,97% всей води - в гидросфере представлено обычной водой вида 1 Н216 0. доля тяжелой воды 2 Н216 0 составляет менее 0,02%.

Современной науке известно несколько моделей, с помощью которых можно разрешить многие аномальные свойства воды. Считается, что некоторые свойства определяются количеством ассоциаций молекул мономеров (Н2 О)1, димеров (Н2 О)2 и тримеров (Н2 О)3, которые преимущественно присутствуют в воде при различных температурах.
Так, при температуре около 0 в воде присутствуют в основном тримеры, при температуре около 4°С - димеры, а в газообразном состоянии вода содержит главным образом мономеры. Иногда эти ассоциации называют тригидролями.

Некоторые ученые предлагают рассматривать воду как совокупность ассоциаций молекул, включая при этом в каждую ассоциацию от одной до восьми молекул. Другие считают, что структура воды представляет собой пространственное «кружево», образованное различными «мерцающими кластерами» (рис.2). Третьи предлагают исследовать свойства воды с учетом особенностей строения ее молекулы, которые, в свою очередь, определяются особенностями составляющих молекулу воды элементов. В соответствии с современными представлениями, молекула воды похожа на маленький магнит.

Почему в воде присутствуют растворенные вещества?
Датский ученый Н. Бьеррум в 1951 г. предложил модель молекулы воды с точечным распределением зарядов. В соответствии с современными представлениями, молекула воды представляет собой тетраэдр (или пирамиду, (рис. 3), в середине которого размещен центр молекулы, а в углах – электрические заряды.

Два положительных заряда соответствуют двум атомам водорода, каж­дый из которых «предоставил» свои электроны атому кислорода, и т отрицательных заряда, соответствующих «непарным» электронам кислорода. Таким образом, молекула воды представляет собой диполь, один из полюсов которого имеет положительный заряд, а другой - отрицательный. Полюсы диполя разнесены на некоторое расстояние, поэтому в электростатическом поле диполь воды разворачивается вдоль линий напряженности электрического поля. Если электростатическое поле образовано отрицательно заряженным ионом, то диполь воды разворачивается к этому иону своим положительным полюсом, и наоборот. Свойства воды как растворителя во многом определяются поляризованным строением ее молекулы. Высокая полярность молекул является причиной активности воды при химических взаимодействиях, при растворении в ней солей, кислот и оснований, т. е. при образовании электролитов. Вода способна растворять многие вещества, создавая с ними однородные физико-химические системы переменного состава. Растворенные в природных водах соли находятся в ионном состоянии, т. е. подвергнуты электролитической диссоциации.

Заключение

В ходе курсовой работы были рассмотрены свойства и строение молекулы воды. Вода – это вещество на первый взгляд обычное, но если рассмотреть его более подробно, то можно выяснить много чего интересного и необычного. Во первых, вода – это источник жизни на Земле, если бы не было воды то не зародилась бы жизнь. Во вторых, свойства которыми обладает вода, не обладает не одно вещество. Вода может находиться в трех агрегатных состояниях, при определенной температуре. Вода также может принимать и отдавать тепло, и испарятся медленнее чем другие вещества. Более того, в воде могут распространяться звуковые волны и причем с очень высокой скоростью. Но самое удивительное свойство воды, это способность растворять другие вещества.

Что же касается строения воды, то оно по своему также уникально. Вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, можно сказать что эти атомы просто нашли друг друга. Но ученые до сих пор не могут разгадать всех особенностей строения этого удивительного вещества, и многое для нас всех остается загадкой.

Вот что представляет собой на первый взгляд обычное вещество. А ведь никто и не задумывался о том когда каждый день сталкивается с водой, что это столь не вероятное и очень не обычное вещество, хранящее в себе много неразгаданных тайн. Но до конца нам их и не разгадать, в этом и есть вся необычность и особенность воды, без которой бы мы никогда не появились на свет.

Библиография

1. Ахметов Н.С., Неорганическая химия. М., 2001г.

2. Глинка Н.Л., Общая химия. СПб, 2003г.

3. Кнунянц И. Л., Химическая энциклопедия. Том 1. М., 2002г.

4. Петрянов И.В., Самое необыкновенное вещество в мире. М., 2005г.

5. Хомченко Г.П., Химия для поступающих в ВУЗы. М., 2002г.

Приложение

Четыре элемента природы, четыре стихии родили на Земле жизнь — это огонь, воздух, земля и вода. Причем вода появилась на нашей планете на несколько миллионов лет, чем та же почва или воздух.

Казалось бы, вода уже изучена человеком, но ученые до сих пор находят самые удивительные факты об этом природном элементе.

Вода стоит особняком в истории нашей планеты.
Нет природного тела, которое могло бы
сравниться с ней по влиянию на ход основных,
самых грандиозных, геологических процессов.
В.И. Вернадский

Вода — это самое распространенное неорганическое соединение на земле. И первое исключительное свойство воды в том, что она состоит из соединений атомов водорода и кислорода. Казалось бы, такое соединение, согласно химическим законам, должно быть газообразным. А вода — жидкая!

Так, например, всем известно, что вода существует в природе в трех состояниях: твердом, жидком и в виде пара. Но уже сейчас выделяют более 20 состояний воды, из которых только 14 — это вода в замерзшем состоянии.

Удивительно, но вода — единственное вещество на Земле, плотность которого в твердом состоянии меньше, чем в жидком. Именно поэтому лед не тонет, а водоемы не промерзают до самого дна. Разве что при экстремально холодных температурах.

Еще один факт: вода — универсальный растворитель. По количеству и качеству растворенных в воде элементов и минералов ученые выделяют приблизительно 1330 видов воды: минеральная и талая, дождевая и роса, ледниковая и артезианская…

Вода в природе

В природе вода играет важнейшую роль. При этом она оказывается задействованной в самых разных механизмах и жизненных циклах на земле. Вот лишь несколько фактов, которые наглядно демонстрируют ее значимость для нашей планеты:

• Значение круговорота воды в природе просто огромно. Именно этот процесс позволяет животным и растениям получать столь необходимую для их жизни и существования влагу.
• Моря и океаны, реки и озера — все водоемы играют важнейшую роль в создании климата той или иной местности. А высокая теплоемкость воды обеспечивает комфортный температурный режим на нашей планете.
• Вода играет одну из ключевых ролей в процессе фотосинтеза. Не будь воды, растения не могли бы перерабатывать углекислый газ в кислород, а значит — воздух был бы непригоден для дыхания.

Вода в жизни человека

Главный потребитель воды на Земле — это человек. Не случайно все мировые цивилизации формировались и развивались исключительно вблизи водоемов. Значение же воды в жизни человека просто огромное.

• Тело человека тоже состоит из воды. В теле новорожденного — до 75% воды, в теле пожилого человека — более 50%. При этом известно, что без воды человек не выживет. Так, когда у нас исчезает хотя бы 2% воды из организма, начинается мучительная жажда. При потере более 12% воды человеку уже не восстановится без помощи врачей. А потеряв 20% воды из организма, человек умирает.
• Вода является для человека исключительно важным источником питания. По статистике человек за месяц в норме потребляет 60 литров воды (2 литра в день).
• Именно вода доставляет к каждой клеточке нашего организма кислород и питательные вещества.
• Благодаря наличию воды наш организм может регулировать температуру тела.
• Вода также позволяет перерабатывать пищу в энергию, помогает клеткам усваивать питательные вещества. А еще вода выводит шлаки и отходы из нашего тела.
• Человек повсеместно использует воду для своих нужд: для питания, в сельском хозяйстве, для различного производства, для выработки электроэнергии. Неудивительно, что борьба за водные ресурсы идет нешуточная. Вот всего лишь несколько фактов:

Более 70% нашей планеты покрыто водой. Но при этом всего 3% всей воды можно отнести к питьевой. И доступ к этому ресурсу с каждым годом становится все труднее. Так, по данным РИА-новости за последние 50 лет на нашей планете произошло более 500 конфликтов, связанных с борьбой за водные ресурсы. Из них более 20 конфликтов переросли в вооруженные столкновения. Это всего лишь одна из цифр, ярко демонстрирующих то, насколько важна роль воды в жизни человека.

Загрязнение воды

Загрязнением воды называют процесс насыщения водоемов вредными веществами, отходами производства и бытовыми отходами, в результате которого вода теряет большую часть своих функций и становится непригодной для дальнейшего потребления.

Основные источники загрязнения:

1. Нефтеперерабатывающие предприятия
2. Тяжелые металлы
3. Радиоактивные элементы
4. Ядохимикаты
5. Стоки городских канализаций и животноводческих ферм.

Ученые давно бьют тревогу, что мировой океан ежегодно получает свыше 13 млн. тонн отходов нефтепродуктов. При этом Тихий океан получает до 9 млн.тонн, а Атлантика — более 30 млн.тонн.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения на нашей планете уже не осталось источников, в которых присутствовала бы чистая природная вода. Есть лишь водоемы, загрязненные менее остальных. И это грозит катастрофой нашей цивилизации, так как без воды человечество просто не выживет. А заменить ее нечем.