Avertizare. Nu se pot modifica informațiile antetului - anteturile deja trimise de /
Avertizare. strpos () [function.strpos]: Offsetul nu este conținut în șir în /home/u37861/gicpv.ru/www/book.php pe linia 104
Avertizare. Nu se poate modifica informații de antet - antetele deja trimise de (producție a început la /home/u37861/gicpv.ru/www/func/menu.php:151) în /home/u37861/gicpv.ru/www/book.php on line 105
Apa este o substanță obișnuită și neobișnuită. Recunoscutul academician sovietic IV Petryanov a numit cea mai populară carte științifică despre apă "cea mai extraordinară substanță din lume". Iar doctorul științelor biologice, BF Sergeev, a început cartea "Fiziologia distractivă" din capitolul despre apă - substanța care ne-a creat planeta.
Oamenii de știință au dreptate: nu există nici o substanță în lume este mai important pentru noi decât apa obișnuită, și în același timp, există un alt aceeași substanță, proprietățile care au fost atât de multe contradicții și anomalii, dar în proprietățile sale.
Aproape 60% din suprafața planetei noastre este ocupată de oceane și mări. Apa grea - zăpadă și gheață - acoperite 20% din teren. Din cantitatea totală de apă din lume, egală cu 1 mld. 386 Mill. Kilometri cubi 1 mld. 338 Mill. Kilometri cubi au reprezentat oceane apă sărată și doar 35 Mill. Kilometri cubi reprezentat de apă proaspătă. În total, cantitatea de apă oceanică ar fi suficientă pentru a acoperi globul cu un strat de peste 2,5 kilometri. Pentru fiecare locuitor al Pământului există aproximativ 0,33 kilometri cubi de apă de mare și 0,008 kilometri cubi de apă dulce. Dar dificultatea este că marea majoritate a apei proaspete de pe Pământ se află într-o stare care îngreunează accesul oamenilor.
Aproape 70% din apa proaspătă este conținută în calotelor regiunile polare și ghețarii de munte, 30% - în acvifere sub pământ, și în paturile râurilor în același timp, conține doar 0,006% din apă proaspătă.
Molecule de apă se găsesc în spațiul interstelar. Apa este o parte a cometelor, majoritatea planetelor sistemului solar și a sateliților lor.
Structura moleculei. După cum se știe, proprietățile compușilor chimici depind de elementele pe care le compun moleculele lor și se schimbă regulat. Apa poate fi considerată ca un oxid de hidrogen sau ca o hidrură de oxigen. Atomii hidrogenului și oxigenului din molecula de apă sunt localizați în colțurile unui triunghi isoscel cu o lungime de legătură O-H de 0,957 nm; unghiul de valență este H = O - H 104 ° 27 '.
Dar, deoarece ambii atomi de hidrogen sunt localizați pe o parte a oxigenului, încărcăturile electrice din acesta sunt dispersate. Molecula de apă este polară, care este motivul pentru interacțiunea specială dintre diversele sale molecule. Atomii de hidrogen din molecula de apă, având o încărcătură parțială pozitivă, interacționează cu electronii atomilor de oxigen ai moleculelor învecinate. O astfel de legătură chimică se numește dodecan. El leagă moleculele de apă în polimeri specifici ai structurii spațiale. În vaporii de apă, sunt prezenți aproximativ 1% dimeri de apă. Distanța dintre atomii de oxigen este de 0,3 nm. În fazele lichide și solide, fiecare moleculă de apă formează patru legături de hidrogen: două - ca donator de protoni și două - ca acceptor de protoni. Lungimea medie a acestor legături este de 0,28 nm, unghiul H-O-H tinde la 1800. Cele patru legături de hidrogen ale moleculei de apă sunt direcționate aproximativ către vârfurile tetraedrului obișnuit.
Structura modificărilor de gheață este o rețea tridimensională. În modificări, presiunile existente scăzute, așa-numitele gheață - I. Comunicare H - O - H, aproape rectilinii și direcționate către nodurile unui tetraedru regulat. Dar, la presiuni mari, gheața obișnuită poate fi transformată în așa-numitele forme cristaline de gheață-II, gheață-III și mai grele și mai cristaline ale acestei substanțe. Gheața cea mai grea, densă și refractară - VII - și gheața - VIII. Ice - VII obținut 3 miliarde de presiune Pa, se topește la o temperatură de 1900 ° C în modificările + - ice - II - ice - VI - o ligatură H - O - H curbat și unghiurile dintre ele diferă de tetraedrici care determină o creștere a densității comparativ cu densitatea gheții obișnuite. Numai modificările de gheață - VII și gheață - VIII a atins cea mai mare densitate de ambalare: in structura doua grila lor regulate, construit din tetraedre, inserat într-un altul, menținând în același timp un sistem de legături de hidrogen liniare.
rețea de legături de hidrogen, construite din tetraedre tridimensionale, există în apă lichidă și în toată gama de temperatura de topire la temperatura critică a + 3,980 C. Creșterea densității prin topire, ca și în cazul modificărilor de gheață dense a explicat curbura legăturilor de hidrogen.
Curbarea legăturilor de hidrogen crește odată cu creșterea temperaturii și presiunii, ceea ce duce la o creștere a densității. Pe de altă parte, când este încălzită, lungimea medie a legăturilor de hidrogen devine mai mare, ca urmare a scăderii densității. Efectul combinat al celor două fapte explică prezența unui maxim de densitate a apei la o temperatură de + 3, 980 ° C
Proprietățile fizice ale apei sunt anormale, ceea ce se explică prin datele de mai sus despre interacțiunea dintre moleculele de apă.
Apa este singura substanță de pe pământ care există în natură în toate cele trei stări agregate - lichide, solide și gazoase.
Topirea gheții la presiunea atmosferică este însoțită de o scădere a volumului cu 9%. Densitatea apei lichide la o temperatură apropiată de zero este mai mare decât cea a gheții. La 00С 1 gram de gheață ocupă un volum de 1,0905 centimetri cubi, iar 1 gram de apă lichidă ocupă un volum de 1.0001 centimetri cubi. Iar gheața plutește, de aceea iazurile se îngheață de obicei, dar numai acoperite cu gheață.
Coeficientul de temperatură de expansiune volumetrică a gheții și a apei lichide este negativ la temperaturi corespunzător mai mici - 2100 ° C și + 3,980 ° C
Capacitatea de căldură în timpul topirii crește de aproape două ori, iar în intervalul de la 00 ° C la 1000 ° C este aproape independentă de temperatură.
Apa are puncte de topire și puncte de fierbere neregulate, în comparație cu alți compuși de hidrogen ai elementelor din subgrupul principal din grupa VI a tabelului periodic.
Dar nu numai din acest motiv, considerăm că apa este o substanță vitală. Faptul este că corpul uman este de aproape 63 până la 68% apă. Aproape toate reacțiile biochimice din fiecare celulă vii sunt reacții în soluții apoase. Cu apă, zgurii otrăvitori sunt îndepărtați din corpul nostru; apa, eliberată de glandele sudoripare și evaporând de pe suprafața pielii, reglează temperatura corpului. Reprezentanții lumii animale și vegetale conțin aceeași abundență de apă în organismele lor. Cea mai mică cantitate de apă, numai 5 - 7% din greutate, conține niște mușchi și licheni. Majoritatea locuitorilor globului și a plantelor sunt mai mult de jumătate din apă. De exemplu, mamiferele conțin 60-68%; pește - 70%; alge - 90 - 98% apă.
În soluții (majoritatea apei), se desfășoară majoritatea proceselor tehnologice la întreprinderile din industria chimică, în producția de medicamente și produse alimentare.
Nu este întâmplător faptul că hidrometalurgia - extracția metalelor din minereuri și concentrate cu ajutorul soluțiilor diferiților reactivi - a devenit o industrie importantă.
Apa este o sursă importantă de energie. După cum știți, toate stațiile hidroelectrice din lume, de la mic la mare, transformă energia mecanică a debitului de apă în apă electrică exclusiv cu ajutorul unor turbine cu generatoare electrice conectate la ele. La centralele nucleare, un reactor atomic încălzește apa, vaporii de apă rotesc turbina cu un generator și generează un curent electric.
Apa, în ciuda tuturor proprietăților sale anormale, este standardul pentru măsurarea temperaturii, greutății (greutății), cantității de căldură, înălțimea terenului.
Fizicianul suedez Anders Celsius, membru al Academiei de Științe din Stockholm, a creat în 1742 un termometru la scară Celsius, care este folosit acum aproape oriunde. Punctul de fierbere al apei este desemnat 100 și punctul de topire al gheții este 0.
În dezvoltarea sistemului metric, stabilit prin decretul guvernului revoluționar francez în 1793 pentru a înlocui o varietate de măsuri vechi, apa a fost folosit pentru a crea măsurile de bază de masă (greutate) - kilograme și grame: 1 gram, după cum știm, este greutatea de 1 centimetru cub (mililitru) a plasei de apă la o densitate maximă - 40 C. Prin urmare, 1 kg - a este greutatea de 1 litru (1000 centimetri cubi) sau 1 decimetru cub de apă: 1 tonă (1000 kg) - este greutatea de 1 metru cub de apă.
De asemenea, apa este utilizată pentru măsurarea cantității de căldură. O calorie este cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 gram de apă de la 14,5 la 15,50 ° C.
Toate înălțimile și adâncimile de pe glob sunt măsurate de la nivelul mării.
In 1932, americanii G.Yuri E.Osborn și a constatat că, chiar și în apa cea mai pura, care poate fi obținută numai în laborator, conține o cantitate mică dintr-o substanță, care este exprimată, aparent, aceeași formulă chimică H2O, dar are masa moleculară 20 în locul greutății 18 inerente în apă obișnuită. Yuri a numit această substanță apă grea. Greutatea grea a apei grele se explică prin faptul că moleculele sale constau din atomi de hidrogen cu o greutate atomică dublă în comparație cu atomii de hidrogen obișnuit. Greutatea dublă a acestor atomi, la rândul său, datorită faptului că nucleele lor conțin, în afară de un singur nucleu de protoni care constituie un hidrogen convențional, mai mult de un neutron. Izotopul greu al hidrogenului a fost numit deuteriu (D sau 2H), iar hidrogenul obișnuit a fost numit protium. Apa grea, oxid de deuteriu, este exprimata prin formula D2O.
În curând a fost descoperit un al treilea izotop de hidrogen cu un proton și doi neutroni în nucleu, numit tritiu (T sau 3H). În combinație cu oxigenul, tritiumul formează apă superioară de T2O cu o greutate moleculară de 22.
În apele naturale, se conține o medie de aproximativ 0,016% apă grea. Apa grea arata ca apa obisnuita, dar difera de ea in multe proprietati fizice. Punctul de fierbere al apei grele este de 101,40 C, punctul de îngheț este de + 3,80 C. Apa greu este cu 11% mai greu decât de obicei. Greutatea specifică a apei grele la o temperatură de 250 ° C este egală cu 1,1. Este mai rău (cu 5 - 15%) dizolvă diferite săruri. În apa grea, rata anumitor reacții chimice este diferită decât în cazul apei obișnuite.
Și fiziologic, apa grea afectează în mod diferit materia vie: spre deosebire de apa obișnuită, care are o forță dătătoare de viață, apa grea este complet inertă. Semințele de plante, dacă sunt udate cu apă grea, nu germinează; mormolocii, microbii, viermii, peștii în apă grea nu pot exista; Dacă animalele beau o apă grea, vor muri de sete. Apa grea este apa moarta.
Există un alt tip de apă, care diferă în ceea ce privește proprietățile fizice de apa obișnuită, este o apă magnetizată. Astfel de apă este obținută cu ajutorul magneților montați într-o conductă prin care curge apa. apă magnetizată modificări fizico sale - chimice: rata reacțiilor chimice crește în ea, accelerează cristalizarea substanțelor dizolvate este crescută aglutinarea particulelor solide de impurități și precipitarea precipitatului și formarea de flocoane mari (coagulare). Magnetizarea a fost utilizată cu succes în fabricile de apă cu turbiditate ridicată a apei luate. De asemenea, permite precipitarea rapidă a efluenților industriali contaminați.
Dintre proprietățile chimice ale apei, capacitatea moleculelor sale de a disocia (degradarea) în ioni și capacitatea apei de a dizolva substanțe de natură chimică diferită sunt deosebit de importante.
Rolul apei ca solvent principal și universal este determinat în primul rând de polaritatea moleculelor sale și, ca o consecință, de permitivitatea extrem de ridicată. Energiile electrice diferențiate, în special ionii, sunt atrase unul de celălalt în apă de 80 de ori mai slabi decât ar fi atrasi de aer. Forțele de atracție reciprocă dintre moleculele sau atomii unui corp scufundat în apă sunt, de asemenea, mai slabe decât în aer. Mișcarea termică în acest caz este mai ușor de rupt moleculele. De aceea, se produce dizolvarea, inclusiv multe substanțe foarte solubile: o picătură de piatră de ascuțit.
Doar o fracțiune nesemnificativă de molecule (una din 500.000.000) suferă o disociere electrolitică conform schemei:
H2O H + + OH-
Cu toate acestea, ecuația de mai sus este condiționată: în mediul apos nu poate exista un proton H +, care este lipsit de coaja de electroni. Se combină imediat cu o moleculă de apă, formând un hidroniu ion H3O +, care, la rândul său, se combină cu una, două sau trei molecule de apă în
H3O +. În mod obișnuit, H7O3 +.
Disocierea electrolitică a apei provoacă hidroliza sărurilor de acizi slabi și (sau) baze. Gradul de disociere electrolitică crește semnificativ cu creșterea temperaturii.
-la temperaturi scăzute în absența catalizatorilor este extrem de lentă, dar viteza de reacție crește brusc cu creșterea temperaturii și la 5500 C apare cu o explozie. Când presiunea scade și temperatura crește, echilibrul se deplasează spre stânga.
Aproximativ până la sfârșitul secolului al XIX-lea, apa a fost considerată un dar gratuit și inepuizabil al naturii. Nu era suficient doar în zonele slab populate de deserturi. În secolul XX, punctul de vedere al apei sa schimbat dramatic. Ca urmare a creșterii rapide a populației lumii și a dezvoltării rapide a industriei, problema aprovizionării omenirii cu apă dulce curată a devenit aproape problema numărul unu din lume. În prezent, oamenii folosesc anual aproximativ 3000 de miliarde de metri cubi de apă, iar această cifră este în continuă creștere rapidă. În multe zone industriale dens populate, apa curată nu mai este suficientă.
Lipsa de apă dulce pe glob poate fi umplută în mai multe moduri: apa de mare desalinizată și, de asemenea, înlocuită, acolo unde este posibil, în tehnologie, cu apă proaspătă; pentru a curăța apele uzate într-o asemenea măsură încât acestea să poată fi coborâte în siguranță în corpuri de apă și cursuri de apă, fără teama de contaminare și folosite din nou; să cheltuiască din punct de vedere economic apă dulce, să creeze o tehnologie de producție mai puțin consumatoare de apă, înlocuind, acolo unde este posibil, apă dulce de înaltă calitate cu apă de calitate inferioară etc.