Химические свойства воды. Вода

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Г.Р. ДЕРЖАВИНА»

ИНСТИТУТ РУССКОЙ ФИЛОЛОГИИ

РЕФЕРАТ ПО КОНЦЕПЦИЯМ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

НА ТЕМУ: «ВОДА»

Выполнила студентка 1курса 1группы:

Бунина Марина Анатольевна

Проверила: Ефремова Надежда Юрьевна

Тамбов 2009

Введение

1. Уникальные свойства воды

2. «У воды есть память!»

3. Структурированная вода

4. Долгий и нелегкий путь

5. «Без воды жизнь невозможна»

6. Открытие тяжелой воды. Разрушительная сила водородной бомбы и ее губительная сила.

7. Необыкновенные эксперименты с водой

а) влияние музыки

б) воздействие слов

в) вода водопроводная и из храма

8. Живая и мертвая вода

9. Прозрачность и мутность воды

10. Гидрология

11. Влияние загрязнения

12. Применение

а) земледелие

б) питье и приготовление пищи

в) растворитель

г) теплоноситель

д) пожаротушение

ж) инструмент

13. Святая вода

а) употребление

б) свойства

14. Интересные факты

15. Загадочные «реки Марса»

16. Всемирный день водных ресурсов

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Вода - это древний универсальный символ чистоты, плодородия и источник самой жизни. В природе существует около 1330 видов воды. Они различаются по происхождению (родниковая, дождевая, почвенная, из свежего или долго лежащего снега и пр.), по количеству и характеру растворенных в ней веществ. Вода - самое распространенное вещество на Земле. 3/4 поверхности земного шара покрыты водой в виде океанов, морей, рек и озер. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в земной атмосфере; в виде огромных масс снега и льда на вершинах гор и в полярных странах. Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека. Происхождение жизни на Земле обязано воде. В организме она представляет собой среду, в которой протекают химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма, а так же принимает участие в целом ряде биохимических реакций как растворитель.

УНИКАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

Вода – самое привычное вещество на Земле. Она сопровождает каждое мгновение нашей жизни, но знаем ли мы тайну которую хранит в себе эта удивительная стихия? Откуда она пришла? Кто и зачем одарил его нашу планету – единственную во всей вселенной? Быть может, ответы на вопросы знает сама вода? Ведь сегодня ее на Земле столько же сколько было тогда, когда все начиналось, когда зарождался мир, обретая привычные очертания и ощущения. Но не один ученый не может объяснить, например, почему плотность воды при минусовой температуре увеличивается, а при плюсовой уменьшается. Любое вещество при охлаждении сжимается, а вода наоборот расширяется – это уникальное свойство стали использовать еще в далеком прошлом. Северные народы добывали камень для строительства, заливая воду перед заморозками в расщелины скал. На юге деревянные клинья вбивали в трещины породы и заливали их водой, разбухая, эти клинья разрывали камень. Гораздо позже ученые установили, что находясь в порах и капиллярах, вода способна создавать огромное давление. В зерне, например, в момент прорастания оно может достигать четырехсот атмосфер, вот почему росток с легкостью пробивает асфальт.

Мартин Чаплин (профессор, заведующий лабораторией лондонского университета) говорит: «Вода – это маленькая молекула, которая имеет крайне специфические свойства и нельзя найти другие молекулы, которые бы имели такие же аномалии». Александр Солодилов (доктор наук; Россия) говорит, что если бы не было какой-то из них - не было бы самой жизни на планете.

Любое из свойств воды уникально. До сих пор у науки нет ответа на вопросы: почему только вода единственное вещество на планете может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом жидком и газообразном? Почему из всех жидкостей именно у воды самое большое поверхностное натяжение? Почему она является самым мощным растворителем на Земле? И каким образом она способна подниматься по стволам огромных деревьев, преодолевая давление в десятки атмосфер?

«У ВОДЫ ЕСТЬ ПАМЯТЬ!»

Юго-Восточная Азия 1956 год. Закрытая лаборатория военного института по разработке и изготовлению средств массового уничтожения. Здесь уже несколько лет работают над созданием сильнейшего бактериологического оружия нового поколения. Свойства, которыми оно должно обладать обсуждается во время секретных совещаний. Неожиданно оно прерывается, и всех участников увозят в госпиталь с симптомами сильнейшего пищевого отравления. Начинается расследование, которое сразу заходит в тупик. Кроме воды, находившейся в графинах, ученые больше ничего не употребляли. Воду проверили – никаких вредных примесей, химический состав H2O. В отчете так и записали: «Причиной отравления стала обыкновенная вода».

Через 20 лет была выдвинута фантастическая гипотеза, которая способна обосновать непредсказуемое поведение воды: «У воды есть память!» Результаты экспериментов, проведенных во многих странах показали, что вода воспринимает и запечетлевает любое воздействие, запоминает все что происходит в окружающем пространстве. Догадывались ли об этом наши предки когда превращали обычную воду в целебную, используя для этого сосуды из серебра. Профессор пенсильванского университета, член международной академии США Рустум Рой говорит, что на сегодняшний день это лучший производимый антибиотик. Настолько хороший, что в Афганистане и Ираке американские войска используют серебряную воду. Нужен один атом на 100 миллионов, чтобы уничтожить всех микробов.

Запечатлевая новую информацию, вода приобретает новые свойства, при этом ее химический состав оставался неизменным. Структура воды это так как организованны ее молекулы. Они объединяются в группы называемые кластерами. Ученые предположили, что именно кластеры являются своеобразными ячейками памяти, в которые вода как на магнитофонную ленту записывает все что видит, слышит, ощущает.

Современные приборы смогли зафиксировать, что в каждой ячейке памяти воды находятся 440 тысяч информационных панелей, каждая из которых отвечает за свой вид взаимодействия с окружающей средой. Мартин Чаплин: «Если рассматривать кластер как группу определенных молекул, то срок его жизни мал, но если говорить о нем как о структуре, которые молекулы могут покидать и в которые молекулы могут включаться, то кластер может эффективно существовать в течение длительного времени». Именно устойчивость кластерной структуры подтвердило гипотезу способности воды запечатлевать и сохранять информацию.

Зимой 1881 года корабль Лара следовал рейсом из Ливерпуля в Сан-Франциско. На третий день пути на корабле начался пожар. Среди покинувших судно был капитан Нейл Керри. Потерпевшие бедствие стали испытывать муки жажды, которые возрастали с каждым часом. Потом когда после трех недель мучительного скитания по морю они благополучно достигли берега, капитан – человек весьма трезвого отношения к действительности, в следующих словах описал то, что спасло их: «Мы мечтали о пресной воде. Мы стали воображать, будто вода вокруг шлюпки из голубой морской превращается в зеленоватую пресную. Я собрался с силами и зачерпнул ее, когда я попробовал - она оказалась пресной ».

Эмото Масару (исследователь; Япония) много лет исследовал специфические свойства воды он сделал вывод, что вода обладает памятью и доказал это экспериментально. В лаборатории доктора Эмото исследовали образцы воды, которые подвергались различным видам воздействия. Впечатления воды фиксировались с помощью ее стремительного замораживания в криогенной камере. (Так выглядит вода нагретая в микроволновой печи, а это эффект от мобильного телефона, этой воде сказали: «спасибо», «извини», «ты мне противен!»)

СТРУКТУРИРОВАННАЯ ВОДА

На практике полив структурированной водой сокращает сроки созревания овощей и в несколько раз увеличивает количество полезных микроэлементов и растительного белка. Интересно, что при поливе структурированной воды требуется гораздо меньше на 20%,чем обычной. Ни в почву, ни в воду удобрения не добавляются, химический состав воды остается прежним H2O, была изменена только ее структура. Сегодня ученые могут ответить лишь на вопрос: как это происходит? На вопрос: почему? В науке ответа нет.

ДОЛГИЙ И НЕЛЕГКИЙ ПУТЬ

До того как попасть в наши дома вода проделывает долгий и нелегкий путь. В природе реки и ручьи текут по плавно изменяющимися руслу, в то время как в водопроводной системе вода множество раз поворачивает под прямым углом. С каждым таким поворотом ее естественная структура все больше и больше разрушается.

Леонид Извеков (исследователь; заведующий лабораторией по исследованию структуры воды; Россия) говорит, что вода водопроводная имеет кристаллы различных форм, но все они сильно деформированы, то есть она может действовать по-разному, но никакой симметрии и красоты увидеть нельзя. Известно, что во многих крупных городах водопроводная вода существует замкнутом цикле. После агрессивной очистки, пройдя через мощные фильтры, она опять возвращается в наши дома, сохраняя память о биохимическом веществе и о насилии, которому подвергалась. Но еще сильнее информационные загрязнения, которые накапливает вода, протекая по многим километровым трубам из 1000 и 1000 домов и квартир.

«БЕЗ ВОДЫ ЖИЗНЬ НЕВОЗМОЖНА!»

Курт Вютрих (лауреат нобелевской премии; США) говорит: «Вы прекрасно знаете о том, что на Земле без воды жизнь невозможна. Мы уверены, что все живые организмы появились в воде и лишь немного позже организмы развились до такой степени, что смогли существовать вне воды. Я вовсе не думаю, что это случайность».

Мартин Чаплин: «Я думаю, что ученые должны уделить пристальное внимание тому, как вода взаимодействует с молекулами на молекулярном уровне, она создает структуру спирали ДНК. Не было бы воды - не было бы никакой спирали. Она создает структуру протеинов - без воды эта структура не работала бы.

ОТКРЫТИЕ ТЯЖЕЛОЙ ВОДЫ. РАЗРУШИТЕЛЬНАЯ СИЛА ВОДОРОДНОЙ БОМБЫ

В 1932 году мир облетает сенсация. Американские физики Гарольд Юрии и Эльберт Осборн открывают, что кроме обычной воды в природе существует так называемая тяжелая вода дейтерий 2O. Именно выделенный дейтерий положил основу для создания самой разрушительной бомбы – водородной. Теперь каждому известно к чему приводят радиоактивные излучения, но оказалось, что существуют еще и другие более серьезные последствия. Гораздо страшнее разрушение структуры воды на Земле. Изменения в ней происходят колоссальные, память воды меняется. Человек пьет воду, животные пьют воду и происходят изменения. Когда происходит взрыв, образуются волны, которые в земле достаточно быстро затухают, а вот вода может колебаться еще 30 дней. Раскачиваясь,как маятник, волны создают в воде новый патологический порядок. Замечено, что после таких испытаний резко увеличилось количество самоубийств.

НЕОБЫКНОВЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ВОДОЙ

ВЛИЯНИЕ МУЗЫКИ

Этот эксперимент провели японские ученые с водой. Ей дали послушать музыку, после чего стремительно заморозили и под микроскопом ученые отчетливо увидели кристаллы, которые в результате образовала вода. (Так выглядит музыка Баха, Моцарта, Бетховена, тяжелый рок). Вячеслав Звонников (доктор медицинских наук; профессор; Россия): «Я не помню ни одного случая, когда на концерте классической музыки произошел отрицательный выброс эмоций, таких как драки, ругань, беспорядки».

ВОЗДЕЙСТВИЕ СЛОВ

В три стеклянные банки поместили рис и залили его водой. И каждый день экспериментатор говорил одной банке: «спасибо»; второй: «ты дурак!», а на третью просто не обращал внимания. Через месяц рис, которому говорили: «спасибо» начал бродить, издавая сильный и приятный запах. Рис из второй банки – почернел, а рис на который не обращали внимание начал загнивать. Доктор Эмото считает, что этот эксперимент преподносит очень важный урок, особенно по отношению к детям. Надо заботиться о них, дарить им внимание.

ВОДА ОБЫЧНАЯ И ИЗ ЦЕРКВИ

Еще один эксперимент был проведен с водой обычной и с церковной службы. Сразу из церкви ее доставили в лабораторию. Здесь воду заморозили в криогенной камере и сфотографировали под микроскопом. Кристаллы воды из-под крана выглядели как хаотичное расплывчатое пятно. В то время как вода побывавшая в церкви имела правильную симметричную форму шестилучиковой звезды.

ЖИВАЯ И МЕРТВАЯ ВОДА

Первые сведения о живой и мёртвой воде дошли до нас из народных сказок и былин: в них эта вода использовалась для омоложения, а иногда и оживления героев повествований, для придания им силы и бодрости. Много веков умы людей будоражили легенды о живой и мёртвой воде, где "мёртвая" заживляет раны, а "живая" воскрешает организм. Не только обычные люди искали такую воду, в средневековье алхимики, а после современные учёные пытались создать чудодейственную формулу. Попытки научного обоснования свойств живой и мертвой воды впервые были предприняты в 1981 году, после чего ее стали широко пропагандировать для лечения различных недугов в домашних условиях. К сожалению, сейчас эта методика незаслуженно забыта. Живую и мертвую воду можно получить путем электролиза обычной воды, погрузив в нее два электрода (анод и катод) и пропуская через воду в течение 5-6 минут сильный электрический ток. Живая вода, образующаяся около катода, имеет резко щелочную реакцию, мертвая (около анода) - сильнокислую. Кроме того, большинство находящихся в воде болезнетворных бактерий погибает, и она становится практически стерильной. Живая вода обладает свойством ускорять рост клеток. Поэтому она незаменима в садоводстве для полива растений, в косметических, а иногда и в лечебных целях. Мертвая вода эффективно справляется с любыми микробами, это мягко действующий антисептик. Единственным недостатком электрохимического способа активации воды является сложность ее приготовления. Не очень удобно также и то, что полученная таким образом вода сохраняет свои свойства лишь в течение 6 часов.

ПРОЗРАЧНОСТЬ И МУТНОСТЬ ВОДЫ

Прозрачность - величина, косвенно обозначающая количество взвешенных частиц и других загрязнителей в океанической воде. Определяется по глубине исчезновения плоского белого диска диаметром 30 см (диска Секки). Его опускают на такую глубину, чтобы он полностью исчез из виду, эта глубина и считается показателем прозрачности. Подобный способ измерения был впервые применён в ВМС США в 1804 году. В настоящее время существует также ряд электронных приборов для измерения прозрачности воды. Прозрачность воды определяется её избирательной способностью поглощать и рассеивать световые лучи и зависит от условий освещения поверхности, изменения спектрального состава и ослабления светового потока. При большой прозрачности вода приобретает интенсивный синий цвет, который характерен для открытого океана. При наличии значительного количества взвешенных частиц, сильно рассеивающих свет, вода имеет сине-зелёный или зелёный цвет, характерный для прибрежных районов и некоторых замкнутых морей. В местах впадения крупных рек, несущих большое количество взвешенных частиц, цвет воды принимает жёлтые и коричневые оттенки. Максимальная величина относительной прозрачности (79 м) отмечена в море Уэделла у берегов Антарктиды осенью 1986 г. немецкими учеными судна «Полярная звезда» («Полярштерн»). Наибольшие величины прозрачности в Саргассовом море (Атлантический океан) - 66 м (однако это не относится к современному состоянию Саргассова моря, которое в наши дни сильно загрязнено нефтепродуктами), в Индийском океане 40-50 м, в Тихом океане 59 м. В общем, в открытой части океана прозрачность уменьшается от экватора к полюсам, но и в полярных районах она может быть значительной. Теоретически в дистиллированной воде диск Секки должен исчезать на глубине 80 м.

Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей – нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения. Мутность воды обусловливают и некоторые другие характеристики воды:
- наличие осадка, который может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим, измеряясь в миллиметрах;
- взвешенные вещества, или грубодисперсные примеси, – определяются гравиметрически после фильтрования пробы, по привесу высушенного фильтра. Этот показатель обычно малоинформативен и имеет значение, главным образом, для сточных вод;
- прозрачность, измеряется как высота столба воды, при взгляде сквозь который можно различать узнаваемый знак (отверстия на диске, стандартный шрифт, крестообразная метка и т.п.).

ИЗУЧЕНИЕ ВОДЫ

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 гидрологии являются все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках, озёрах, водохранилищах, болотах, почвенных и подземных вод. 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. Гидрология подразделяется на океанологию, гидрологию суши и гидрогеологию. Океанология подразделяется на биологию океана, химию океана, геологию океана, физическую океанологию, и взаимодействие океана и атмосферы. Гидрология суши подразделяется на гидрологию рек (речную гидрологию), озероведение (лимнологию), болотоведение, гляциологию. Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха и вкуса, населена множеством рыб, растений и животных. Загрязненные воды мутные, с неприятным запахом, не пригодны для питья, часто содержат огромное количество бактерий и водорослей. Система самоочистки воды не срабатывает из-за переизбытка в ней антропогенных загрязнителей.

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Уменьшение содержания кислорода. Органические вещества, содержащиеся в сточных водах, разлагаются ферментами аэробных бактерий, которые поглощают растворенный в воде кислород и выделяют углекислый газ по мере усвоения органических остатков. Общеизвестными конечными продуктами распада являются углекислый газ и вода, но могут образовываться и многие другие соединения. Например, бактерии перерабатывают азот, содержащийся в отходах, в аммиак (NH3), который, соединяясь с натрием, калием или другими химическими элементами, образует соли азотной кислоты - нитраты. Сера преобразуется в сероводородные соединения (вещества, содержащие радикал -SH или сероводород H2S), которые постепенно переходят в серу (S) или в сульфат-ион (SO4-), также образующий соли.

В водах, содержащих фекальные массы, растительные или животные остатки, поступающие с предприятий пищевой промышленности, бумажные волокна и остатки целлюлозы от предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, процессы разложения протекают практически одинаково. Поскольку аэробные бактерии используют кислород, первым результатом распада органических остатков является уменьшение содержания кислорода, растворенного в принимающих стоки водах. Оно изменяется в зависимости от температуры, а также в некоторой степени - от солености и давления. Пресная вода при 20° C и интенсивной аэрации в одном литре содержит 9,2 мг растворенного кислорода. С повышением температуры воды этот показатель уменьшается, а при ее охлаждении - увеличивается. По нормативам, действующим при проектировании муниципальных очистных сооружений, для распада органических веществ, содержащихся в одном литре коммунальных сточных вод обычного состава при температуре 20° С, требуется примерно 200 мг кислорода в течение 5 дней. Это значение, называемое биохимической потребностью в кислороде (БПК), принято в качестве стандарта при расчетах количества кислорода, необходимого для очистки данного объема стоков. Величина БПК сточных вод предприятий кожевенной, мясообрабатывающей и сахарорафинадной промышленности гораздо выше, чем коммунальных стоков.

В мелких водотоках с быстрым течением, где вода интенсивно перемешивается, поступающий из атмосферы кислород компенсирует истощение его запасов, растворенных в воде. Одновременно углекислый газ, образующийся при разложении содержащихся в сточных водах веществ, улетучивается в атмосферу. Таким образом сокращается срок неблагоприятного воздействия процессов разложения органики. И наоборот, в водоемах со слабым течением, где воды перемешиваются медленно и изолированы от атмосферы, неизбежное уменьшение содержания кислорода и рост концентрации углекислого газа влекут за собой серьезные изменения. Когда содержание кислорода уменьшается до определенного уровня, происходит замор рыбы и начинают погибать другие живые организмы, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема разлагающейся органики.

Большая часть рыб гибнет из-за отравления промышленными и сельскохозяйственными стоками, но многие - и от недостатка в воде кислорода. Рыбы, как и все живые существа, поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Если кислорода в воде мало, но высока концентрация углекислого газа, интенсивность их дыхания снижается (известно, что вода при высоком содержании угольной кислоты, то есть растворенного в ней углекислого газа, становится кислой).

В водах, испытывающих тепловое загрязнение, часто создаются условия, приводящие к гибели рыб. Там снижается содержание кислорода, так как он слабо растворяется в теплой воде, однако потребность в кислороде резко возрастает, поскольку увеличиваются темпы его потребления аэробными бактериями и рыбами. Добавление кислот, например серной, с дренажными водами из угольных шахт также существенно снижает способность некоторых видов рыб извлекать из воды кислород.

ПРИМЕНЕНИЕ

1. Земледелие

Выращивание достаточного количества сельскохозяйственных культур на открытых засушливых землях требует значительных расходов воды на ирригацию, доходящих до 90 % в некоторых странах.

2. Питьё и приготовление пищи

Живое человеческое тело содержит от 55 % до 78 % воды, в зависимости от веса и возраста. Потеря организмом человека более 10 % воды может привести к смерти. Для нормального функционирования организма человеку нужно усвоить от 1 до 7 литров воды за день в зависимости от температуры и влажности окружающей среды, физической активности и пр.

3. Растворитель

Вода является растворителем для многих веществ. Она используется для очистки как самого человека, так и различных объектов человеческой деятельности. Вода используется как растворитель в промышленности.

4. Теплоноситель

Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе (ВВЭР)

Среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоёмкостью. Теплота её испарения выше теплоты испарения любых других жидкостей, а теплота кристаллизации уступает лишь аммиаку. В качестве теплоносителя воду используют в тепловых сетях, для передачи тепла по теплотрассам от производителей тепла к потребителям. Воду в качестве льда используют для охлаждения в системах общественного питания, в медицине. Большинство атомных электростанций используют воду в качестве теплоносителя.

5. Пожаротушение

В пожаротушении вода зачастую используется не только как охлаждающая жидкость, но и для изоляции от огня в составе пены.

Многие вида спорта проходят на водных поверхностях, на льду, на снегу и даже в воде. Это подводное плавание, хоккей, лодочные виды спорта, биатлон и пр.

7. Инструмент

Гидрообразивная резка

Вода используется как инструмент для разрыхления, раскалывания и даже резки пород и материалов. Она используется в добывающей промышленности, горном деле и в производстве. Достаточно распространены установки по резке водой различных материалов: от резины до стали. Вода, выходящая под давлением несколько тысяч атмосфер способна разрезать стальную пластину толщиной несколько миллиметров, или более при добавлении абразивных частиц.

СВЯТАЯ ВОДА

Источник со святой водой (монастырь святой Феолонии, Салоники)

Свята́я вода́ (греч. - святыня) - освящённая в церкви вода. Употребление святой воды в христианстве восходит ко II веку. Традиция её использования связана как с крещением Христа в водах реки Иордан, так и с ветхозаветными богослужебными.

Употребление святой воды

Святая вода используется в таинстве крещения, которое делает человека членом церкви. Также святая вода используется при освящении храмов и всех богослужебных предметов, при освящении жилых домов (эту традицию, по преданию, ввёл римский папа священномученик Александр I и бытовых предметов. Верующих окропляют святой водой на крестных ходах и при совершении молебнов.

Православная церковная традиция рассматривает великую агиасму, как своего рода низшую степень Причащения (даже сам сосуд для освящения воды напоминает по форме потир). В случаях, когда на христианина накладывается епитимия и запрет на причащение то, делается указанная в канонических правилах оговорка: «Точию агиасму да пиет». В православии святая вода (особенно великая агиасма) хранится верующими дома и употребляется в случае нужды: выпивается (иногда вместе с просфорой) натощак или ею окропляется жилище и предметы.

В католичестве освящённая вода также используется в таинстве крещения, для окропления молящихся во время службы, при освящении храмов, жилых домов и бытовых предметов. В освящённую воду обмакивается рука при совершении крестного знамения при входе и выходе из храма. Верующие могут хранить освящённую воду дома и использовать для окропления жилища, пить её не принято.

Вода освящается с целью возвращения водной стихии первобытной чистоты и святости, утраченной после грехопадения человека, и нисхождения на неё силой молитвы благословения и благодати Святого Духа. Через это священнодействие, по учению церкви, вода приобретает ряд чудесных свойств: она очищает верующих людей от духовной и телесной скверны, освящает предметы и укрепляет верующих в их духовных трудах.

Святая вода, по учению церкви, обладает способностью исцеления больных. Например, Серафим Саровский приходившим к нему больным советовал принимать по столовой ложке освященной воды через каждый час.

Известны случаи сохранения святой водой свежести в течение длительного времени. Церковь относит это к видимому проявлению наличия в ней благодати Святого Духа, а наука рассматривает такие случаи либо как случайность, либо как результат использования серебряных крестов и чаш при освящении воды, которые оставляют в воде ионы серебра, обладающие сильным бактерицидным действием. В случае «зацветания» святой воды, по церковным канонам, она должна быть вылита в непопираемое место.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ

• В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды.
• 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 на Земле не было впадин и выпуклостей, вода покрыла бы всю Землю, и ее толщина была бы 3 км.
• 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 при обычной её солёности 35 ‰ замерзает при температуре −1,91 °C.
• Иногда вода замерзает при положительной температуре.
• При определённых условиях (внутри нанотрубок) молекулы воды образуют новое состояние, при котором они сохраняют способность течь даже при температурах, близких к абсолютному нулю.
• Среди существующих в природе жидкостей поверхностное натяжение воды уступает только ртути.
• Вода отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег - около 85 %. Под лёд океана проникает только 2 % солнечного света.
• Синий цвет чистой океанской воды объясняется избирательным поглощением и рассеянием света в воде.
• С помощью капель воды из кранов можно накопить заряд 10 киловольт, опыт называется «Капельница Кельвина».
• Вода - это одно из немногих веществ на Земле, которые расширяются при переходе из жидкой фазы в твердую (кроме воды, таким свойством обладают висмут, галлий и некоторые соединения и смеси).

ЗАГАДОЧНЫЕ «РЕКИ МАРСА»

Cо времен Лоуэлла, предположившего, что так называемые «каналы» имеют искусственное происхождение и предназначены построившими их марсианами для транспортировки воды с полярных шапок в экваториальные области, считалась естественной картина Марса, как планеты во многом подобной Земле. Более поздние исследования развенчали миф о каналах, Марс оказался безводной холодной пустыней, более похожей на Луну, чем на нашу родную планету. Однако впоследствии на снимках Красной Планеты были обнаружены образования, напоминающие русла рек.

Снимок «Викинга», на котором видно одно из сухих русел на поверхности Марса. Современные условия на планете таковы, что при малом атмосферном давлении, существующем сейчас на Марсе, оказавшаяся там вода способна закипеть без какого либо нагрева. При среднем значении давления для поверхности Марса 6,1 мбар лед переходит непосредственно в пар, минуя жидкое состояние.

Наличие многочисленных извилистых долин с большой протяженностью, с притоками и островами, напоминающих русла земных рек высохшие русла земных рек должно свидетельствовать о том, что ранее на поверхности Марса были такие условия, при которых была возможность для существования жидкой воды на поверхности.

Снимок острова Так ли это? И если это так, то куда девалась вся эта вода, что прорыла такие впечатляющие каналы и русла? На этот и другие вопросы ответов пока нет, их отыскание дело будущих миссий АМС и, возможно, первых пилотируемых экспедиций.

Во-первых, по последним данным, может представиться, что собственно воды на Марсе очень и очень немного. По последним оценкам количество водяного льда северной полярной шапки (о полярных шапках рассказывалось в №4 «Красной Планеты»), в которой сосредоточены основные водяные запасы (южная, по современным представлениям, состоит в основном из углекислоты) может составлять порядка 4% от запасов воды в антарктическом леднике. Атмосферные запасы воды также незначительны. Вода, некогда текшая по сухим в настоящее время руслам, может быть, вероятнее всего, в том или ином виде содержится под поверхностью планеты. На это же указывают последние данные полученные с помощью " Марс Одиссея ". Однако же, данные эти нуждаются в уточнении и детализации, хотя наличие больших запасов воды в подповерхностной мерзлоте, было бы вполне ожидаемо и логически предсказуемо. Если дальнейшие исследования покажут, что марсианской "вечной мерзлоты" не существует или что количество подповерхностной воды мало, то встанет вопрос, куда же девалась марсианская вода, которой согласно современной научной гипотезе о образовании всех планет из единого газопылевого диска, на Марсе должно быть сходным с земным или даже большим, ведь Марс, как планета, пограничная с зоной планет-гигантов, должен был бы быть даже несколько обогащен летучими веществами по сравнению с Землей, зона формирования которой была теплее марсианской.

Во-вторых, неизвестно, как долго длились благоприятные для существования жидкой воды условия на поверхности Марса, были ли русла результатом длительного воздействия равномерно протекавшей воды или же их возникновение объясняется некими катастрофичными кратковременными воздействиями огромных масс воды прошедшей по каким-то причинам из одного места в другое.

Марсианские русла слишком глубокие и слишком прямые, чтобы быть руслами рек в нашем привычном понимании, они очень слабо похожи на русла земных рек, но при этом достаточно близки к долинам ледников. Возможно, именно ледники ответственны за их образование. Другой гипотезой образования марсианских русел является предположение о имевшей место в относительно недавнюю эпоху гидротермальной активности. В толще вечной мерзлоты могут образовываться довольно крупные, толщиной 30-100 м и диаметром до 10 км, линзы жидкой воды, подогреваемой локальной тектоникой. В некоторых случаях линза может перегреться и закипеть, и тогда вытеснение объема воды, на поверхность приводит к образованию катастрофического селевого потока, образующего глубокий каньон. Согласно этой гипотезе, русла оказываются проделаны не жидкой водой, а смесью грязи, льда и пара, причем протекающими лишь эпизодически. Имеются и другие гипотезы.

Каковы бы ни были механизмы образования русел, и каковы бы ни были предположения и гипотезы об их возникновении, на данный момент у науки недостаточно информации и решение загадок "марсианских рек" дело будущего. Мы же пока упомянем наиболее заметные из деталей марсианского рельефа этого вида - это долины Маадим и Ниргал.

Итак, был ли Марс некогда богатым водой миром, с морями, океанами и реками, или всегда являл собой ледяную пустыню, станет известно лишь после его непосредственного изучения, которое невозможно без высадки на его поверхность людей и их длительного там пребывания. На данный же момент можно лишь констатировать, что марсианские "реки" это еще одна волнующая загадка таинственной Красной Планеты, ждущей своих первооткрывателей и исследователей.

Снимки долин Маадим и Ниргал

ВСЕМИРНЫЙ ДЕНЬ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

На других официальных языках ООН: англ. World Day for Water, исп. Día Mundial del Agua, фр. Journée mondiale de l"eau. Отмечается ежегодно 22 марта. Этот Всемирный день объявлен Генеральной Ассамблеей ООН в 1993 году (резолюция № A/RES/47/193 Проведение Всемирного дня водных ресурсов). В резолюции Генеральной Ассамблеи предложено государствам проводить в этот день мероприятия, посвящённые сохранению и освоению водных ресурсов. Генеральная Ассамблея попросила Генерального секретаря ООН сосредоточивать ежегодные соответствующие мероприятия ООН на одной конкретной теме. В 2003 году Генеральная Ассамблея в своей резолюции № A/RES/58/217 объявила период 2005-2015 гг, начиная с Международного дня водных ресурсов 22 марта 2005 года, Международным десятилетием действий «Вода для жизни».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Закончить реферат хотелось бы словами известного академика В. И. Вернадского, нет такого компонента, который мог бы "...сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества - минерала, горной породы, живого тела, которое её не включало".

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Г.Г. Маленков. Успехи физической химии, 2001г.

2. С.В. Зенин, Б.В. Тяглов, Г.Б.Сергеев, З.А. Шабарова. Исследование внутримолекулярных взаимодействий в нуклеотидамидах методом ЯМР. Материалы 2-й Всесоюзной конф. По динамической Стереохимии. Одесса.1975г.с.53.

3. Масару Эмото. Послания воды: Тайные коды кристаллов льда. Перев. с англ. М. ООО Издательский дом «София».2005г.

4. Резников К.М. Вода жизни //Прикладные информационные аспекты медицины. – 2001г. – Т.4. - №2. С.3-10.

6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Воды

Российский Государственный Гидрометеорологический университет

Кафедра Океанологии

Дисциплина "Химия"

Реферат на тему: "Свойства воды"

Выполнил ст. гр. О-136

Гусев М.В.

Санкт-Петербург

I. Введение..............................................................................................................3

II. Основная часть...................................................................................................3

Физические свойства. ...................................................................................4

Тяжелая(дейтериевая) вода..........................................................................5

Омагниченная вода. ......................................................................................7

Химические свойства воды..........................................................................7

Список литературы: .............................................................................................10

I. Введение

Почти ¾ поверхности нашей планеты занято океанами и морями, а снегом и льдом – покрыто около 20% суши. Из общего количества воды на Земле, равного 1 млрд. 386 млн. кубических километров, 1 млрд. 338 млн. кубических километров приходится на долю солёных вод Мирового океана, и только 35 млн. кубических километров приходится на долю пресных вод. Почти 70% пресных вод заключено в ледниковых покровах полярных стран и в горных ледниках, 30% - в водоносных слоях под землёй, а в руслах всех рек содержатся одновременно всего лишь 0,006% пресных вод.

Вода – единственное вещество на Земле, которое существует в природе во всех трёх агрегатных состояниях – жидком, твёрдом и газообразном.

Молекулы воды были обнаружены в межзвёздном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников.

Существуют девять устойчивых изотопных разновидностей воды. Содержание их в пресной воде в среднем следующее:

1 Н 2 16 О – 99,73%, 1 Н 2 18 О – 0,2%, 1 Н 2 17 О – 0,04%, 1 H 2 Н 16 О – 0,03%.

Остальные пять изотопных разновидностей присутствуют в воде в ничтожно малых количествах.

II. Основная часть

Строение молекулы.

Как известно, свойства химических соединений зависят от того, из каких элементов состоят их молекулы, и изменяются закономерно. Воду можно рассматривать как оксид водорода или как гидрид кислорода. Атомы водорода и кислорода в молекуле воды расположены в углах равнобедренного треугольника с длиной связи О – Н 0,958 нм; валентный угол Н – О – Н 104 o 27’(104,45 о).

Но поскольку оба водородных атома расположены по одну сторону от кислородного, электрические заряды в ней рассредоточиваются. Молекула воды полярна, что является причиной особого взаимодействия между разными её молекулами. Атомы водорода в молекуле воды, имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседних молекул (водородная связь). Она объединяет молекулы воды в своеобразные полимеры пространственного строения. В жидкой и твёрдой фазах каждая молекула воды образует четыре водородные связи: две – как донор протонов и две – как акцептор протонов. Средняя длина этих связей – 0, 28 нм, угол Н – О – Н стремится к 180 о.Четыре водородные связи молекулы воды направлены приблизительно к вершинам правильного тетраэдра.

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

Вода - источник жизни на Земле, великая природная ценность, покрывающая 71% поверхности нашей планеты, самое распространенное химическое соединение и необходимая основа для существования всего живого на планете. Высокое содержание в растениях (до 90%) и в теле человека (около 70%) лишь подтверждает важность этого компонента, не имеющего вкуса, запаха и цвета.

Вода - это жизнь!

Роль воды в жизни человека неоценима: она используется для питья, пищи, умывания, различных хозяйственных и промышленных нужд. Вода - это жизнь!

Роль воды в жизни человека можно определить по занимаемой ею доле в теле и органах, каждая клетка которых богата водным раствором из необходимых питательных веществ. Вода - одно из эффективных средств физического воспитания, широко использующееся для личной гигиены, оздоровительной физкультуры, закаливания, водных видов спорта.

Биохимические свойства воды

Сохранение упругости и объема живой клетки было бы невозможным без воды, равно как и значительная часть химических реакций организма, протекающих именно в водных растворах. Незаменимой столь ценную жидкость делает ее теплопроводность и теплоемкость, обеспечивающая терморегуляцию и защищающая от температурных перепадов.

Вода в жизни человека способна растворять некоторые кислоты, основания и соли, представляющие ионные соединения и некоторые полярные неионные образования (простые спирты, аминокислоты, сахара), называемые гидрофильными (с греч. дословно - склонность к влаге). Не под силу жидкости нуклеиновые кислоты, жиры, белки и некоторые полисахариды - гидрофобные вещества (с греч. - страх влаги).

Биологическое значение воды достаточно велико, так как эта бесценная жидкость является основной средой при протекающих в организме внутренних процессах. В процентном соотношении наличие воды в организме выглядит следующим образом:

Системы организма
Жировые ткани

Интересно по этому поводу высказывание фантаста В. Савченко, одной фразой раскрывшего значение воды: у человека имеется значительно больше мотивов считать себя жидкостью в отличие, к примеру, от 40%-го раствора натрия. А среди биологов популярна шутка, что в качестве средства собственного передвижения вода «изобрела» человека, основным компонентом организма которого она является. 2/3 ее общего количества содержится внутри клеток и именуется «внутриклеточной», или «структурируемой» жидкостью, которая способна обеспечивать устойчивость организма к влиянию отрицательных факторов внешней среды. Третья часть воды находится вне клеток, причем 20% этого количества составляет сама межклеточная жидкость, 2% и 8% - соответственно, вода лимфы и плазмы крови.

Значение воды в жизни человека

Значение природного компонента в жизни и быту просто неоценимо, так как без него невозможно существование в принципе.

Вода необходима для жизни потому, что:

• увлажняет вдыхаемый кислород;
• помогает организму в качественном усвоении питательных веществ;
• способствует превращению пищи в энергию и нормальному пищеварению;
• участвует в проходящем обмене веществ и химических реакциях;
• выводит излишки солей, шлаки и токсины;
• отлаживает температуру тела;
• обеспечивает упругость кожи;
• регулирует кровяное давление;
• препятствует возникновению камней в почках;
• является своего рода «смазкой» для суставов и амортизатором для спинного мозга;
• оберегает жизненно важные органы.

Круговорот воды в организме

Одно из условий существования всего живого - постоянное содержание воды, количество поступления которой в организм зависит от образа жизни человека, его возраста, физического здоровья, факторов внешней среды. В течение суток до 6% имеющейся в организме воды подвергается обмену; в течение 10 дней обновляется половина ее общего количества. Так, в сутки организм теряет воды примерно 150 мл с калом, около 500 мл с выдыхаемым воздухом и столько же с потом и 1,5 литра выводится с мочой. Примерно такое же количество воды (около 3 литров в сутки) человек получает обратно. Из них треть литра образуется в самом организме во время биохимических процессов, а около 2 литров потребляется с пищей и напитками, причем суточная потребность в исключительно питьевой воде составляет где-то 1,5 литра.

В последнее время специалисты подсчитали, что человек все-таки должен выпивать воды в чистом виде около 2 литров в день, чтобы не допустить даже малейшего обезвоживания организма. Такое же количество рекомендуют потреблять йоги, знающие истинное значение воздуха и воды. Абсолютно здоровый человеческий организм в идеале должен иметь состояние водного равновесия, называемое иначе водным балансом.

К слову, немецкие ученые после ряда проведенных на студентах экспериментов выяснили, что большую выдержанность и склонность к творчеству проявляют те из них, кто больше остальных пьет воду и напитки. Вода в жизни человека играет побудительную роль, наполняя энергией и жизненными силами.

По некоторым подсчетам за 60 лет жизни человек в среднем выпивает около 50 тонн воды, что соизмеримо практически с целой цистерной. Интересно знать, что обычная пища наполовину состоит из воды: в мясе ее - до 67%, в кашах - 80%, овощи и фрукты содержат до 90%, хлеб - около 50%.

Ситуации повышенного потребления воды

Обычно человек в день получает около 2-3 литров воды, но существуют ситуации, при которых потребность в ней увеличивается. Это:

• Повышенная температура тела (более 37° C). С каждым возрастающим градусом воды требуется на 10% больше от общего количества.
• Тяжелая физическая работа на свежем воздухе, при которой жидкости нужно выпивать 5 - 6 литров.
• Работа в горячих цехах - до 15 литров.

Дефицит ценной жидкости является причиной возникновения многих заболеваний: аллергии, астмы, избыточного веса, повышенного артериального давления, эмоциональных проблем (депрессии в том числе), а ее отсутствие приводит к нарушению выполнения всех функций организма, подрывая здоровье и делая уязвимым для болезней.

Потеря воды до 2% от общей массы тела (1 - 1,5 литра) вызовет у человека чувство жажды; утрата 6 - 8% приведет к полуобморочному состоянию; 10% обусловят появление галлюцинаций и нарушение глотательной функции. Лишение 12% воды от общей массы тела приведет к гибели. Если без пищи человек способен просуществовать около 50 дней при условии потребления питьевой воды, то без нее - максимум 5 дней.

В действительности большая часть людей выпивает воды меньше рекомендуемого количества: всего лишь третью часть, причем появляющиеся недомогания нисколько не связываются с недостатком жидкости.

Признаки недостатка воды в организме

Первые признаки обезвоживания:

Стабильное поступление воды в организм в необходимом количестве способствует обеспечению жизненного тонуса, избавлению от недомоганий и многих серьезных заболеваний, улучшению мышления и координационных действий мозга. Поэтому появляющуюся жажду всегда нужно стараться утолить. Лучше при этом пить часто и понемногу, так как большое количество жидкости с целью разового пополнения ежедневной нормы полностью впитается в кровь, что даст ощутимую нагрузку на сердце до момента выведения воды из организма почками.

Водный баланс организма - прямой путь к здоровью

Иными словами, вода в жизни человека при правильно организованном питьевом режиме способна создать приемлемые условия для сохранения необходимого водного баланса. Важно, чтобы жидкость при этом была высокого качества, с наличием необходимых минеральных веществ. Парадоксальной является ситуация современного мира: вода, источник жизни на Земле, может быть опасна для самой жизни, неся практически с каждой каплей разнообразные инфекции. То есть полезной для организма может быть только чистая вода, проблема качества которой в современном мире очень актуальна.

Дефицит воды - страшное будущее планеты

Вернее, жизненно важной становится сама проблема наличия питьевой воды, с каждым днем превращающейся во все более дефицитный продукт. Причем значение воды на Земле и ее недостаток в международных отношениях обсуждаются на высшем уровне и часто конфликтным способом.

Сейчас более 40 стран испытывают недостаток воды по причине засушливости многих регионов. Через 15 - 20 лет, даже по самым оптимистичным прогнозам, значение воды на Земле поймет каждый человек, так как проблема ее нехватки затронет 60 - 70% населения планеты. В развивающихся странах водный дефицит вырастет на 50%, в развитых - на 18%. Как следствие, усилится международная напряженность вокруг темы нехватки водных ресурсов.

Загрязненная вода как результат деятельности человека

Связано это с геофизическими условиями, хозяйственной деятельностью человека, часто непродуманной и безответственной, что значительно увеличивает нагрузку на водные ресурсы и приводит к их загрязнению. Огромное количество воды уходит на нужды городов и промышленности, которые не только потребляют, но и загрязняют воду, сбрасывая в водоемы ежедневно около 2 млн тонн отходов. То же самое касается сельского хозяйства, у которого миллионы тонн продуктов жизнедеятельности и удобрений стекают в водоемы с ферм и полей. В Европе из 55 рек только 5 считаются чистыми, в то время как в Азии все реки чрезвычайно засорены отходами сельскохозяйственного производства и металлами. В Китае недостаток воды испытывают 550 городов из 600; из-за сильного загрязнения в водоемах не выживает рыба, а некоторые реки, впадающие в океан, просто до него не дотекают.

Что течет из кранов

Да и зачем далеко ходить, если качество воды, оставляющее желать лучшего, касается практически каждого человека. Значение воды в жизни человека велико, особенно актуально это ощущается при ее потреблении, когда санитарные нормы идут вразрез с качеством потребляемой жидкости, в которой присутствуют вредные для здоровья пестициды, нитриты, нефтепродукты, соли тяжелых металлов. Половина населения получает опасную для здоровья воду, вызывающую около 80% всех известных болезней.

Хлор - опасно!

Для избежания возможного заражения какой-либо инфекцией вода хлорируется, что нисколько не умаляет опасность. Наоборот, хлор, уничтожающий множество опасных микробов, образует вредные для здоровья химические соединения и провоцирует такие заболевания, как гастрит, пневмония, онкология. При кипячении он не успевает раствориться полностью и соединяется с всегда присутствующими в воде органическими веществами. При этом образуются диоксины - очень опасные яды, превосходящие по своей силе даже цианистый калий.

Водное отравление намного страшнее пищевого, потому как вода в жизни человека, в отличие от пищи, принимает участие во всех биохимических процессах организма. Диоксины, накапливаемые в организме, разлагаются очень медленно, практически десятки лет. Вызывая нарушения эндокринной системы, репродуктивных функций, они разрушают иммунитет, обуславливают раковые заболевания и генетические аномалии. Хлор является самым опасным убийцей современности: убивая одну болезнь, он порождает другую, еще страшнее. После того как в 1944 году началось глобальное хлорирование воды, стали массово проявляться эпидемии сердечных заболеваний, слабоумия и рака. Риск заболевания раком на 93% больше, чем у тех, кто пьет воду нехлорированную. Вывод один: воду из-под крана ни в коем случае пить нельзя. Экологическое значение воды - проблема №1 в мире, так как не будет воды - не будет жизни на Земле. Поэтому непременным условием сохранения здоровья является ее очистка и соответствие санитарно-эпидемиологическим нормам.

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.