Содержание
Исследовательская работа «Аномальные свойства воды» • Наука и образование ONLINE
Автор: Масалимова Карина Салаватовна
Место работы/учебы (аффилиация): Средняя школа № 3 г. Ханты-Мансийска, 4 класс
Наука до сих пор не смогла дать объяснение всем аномальным свойствам воды. Целый ряд свойств воды выпадает из общих закономерностей и правил, таких наук как физика и химия. Эти свойства не соответствуют законам «периодической системы», разработанной ученым-химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым. При этом, считается, что вся жизнь на Земле своим существованием во многом обязана аномальным свойствам воды, в частности — поверхностному натяжению. Так ли это на самом деле?
Обоснование выбора темы: с водой мы сталкиваемся ежедневно, и она занимает важнейшее место в нашей жизни. С одной стороны — нет ничего более простого и доступного на планете, как вода, с другой – более загадочного и уникального.
Цель исследования: выяснить причины уникальности воды; при проведении физико-химических опытов, доказать, что вода необычное вещество.
Задачи:
- изучить и проанализировать литературу и информацию в Интернете по данной теме;
- провести наблюдения за основными состояниями воды, её физическими свойствами;
- определить и выделить удивительные свойства воды;
- провести эксперименты и опыты, доказывающие уникальность воды;
- понаблюдать, как человек использует необычные свойства воды;
- сделать выводы.
Объект исследования: вода.
Предмет исследования: свойства воды, присущие только ей и неочевидные в природе.
Гипотеза: мы предположили, что аномальные свойства воды можно доказать в домашних условиях.
Методы исследования:
- анализ литературы и других источников;
- экспериментальная работа;
- наблюдение.
Актуальность заключается в практической значимости уникальности воды на современном этапе развития науки и техники. Проект реализуется в рамках химии и физики и может быть квалифицирован как экспериментально-информационный.
Результаты и выводы. Объект моего исследования – вода — кажется будничным и естественным, только на первый взгляд. Исследование позволило мне сделать вывод, что многие свойства воды, присущи только ей, они обязательно встречаются в природе, но они совсем не так очевидно представляются глазам наблюдателя, как в наших опытах. На основе опытов, мы доказали уникальность воды, как химического вещества, а физические свойства воды действительно обусловлены особенностями ее строения. Гипотеза, что аномальные свойства воды можно доказать в домашних условиях – подтвердилась.
В данной работе были рассмотрены такие уникальные свойства воды, как высокая теплоёмкость, плотность, теплопроводность, конвекция или перемешивание, поверхностное натяжение.
Научная новизна:
- опытным путём рассмотрены различные свойства воды, являющиеся уникальными, как физико-химического вещества;
- экспериментально установлено, что физические свойства воды действительно обусловлены особенностями ее строения.
На основе это, было доказана уникальность воды, как химического вещества.
Материалы исследования можно применять и использовать на уроках физики в 7-8 классах при изучении темы «Состав и физические свойства воды», а также на факультативных занятиях, внеклассных мероприятиях.
В ходе работы над проектом я научилась самостоятельности, у меня появился интерес к предметам физика и химия, которые мне еще только предстоит изучать, развились исследовательские умения и навыки, например, умение пользоваться дополнительной литературой, думать, рассуждать, делать выводы.
назовите физические и химические свойства воды
Под свойствами воды понимают совокупность биохимических, органолептических, физико-химических, физических, химических и других свойств воды. Многие свойства воды аномальны, это вызвано особенностями строения молекулы воды. Молекула воды обладает угловым строением, ядра которого образуют равнобедренный треугольник. В основании этого треугольника находятся два протона, а вершиной является ядро атома кислорода.
Вода (Н2О) – это окись водорода, она является наиболее важным и распространенным веществом, в природе не существует чистой воды, в ней обязательно содержатся какие-либо примеси, чистая вода не имеет вкуса и запаха, прозрачна, ее получают в процессе перегонки, после этого она называется дистиллированной.
При переходе воды из твердого состояния в жидкое ее плотность не уменьшается, а возрастает, также плотность воды увеличивается при ее нагреве от 0 до +4°С, максимальную плотность вода имеет при +4°С, и только при последующем ее нагревании плотность уменьшается.
При +4°С градусах плотность воды превышает плотность льда, благодаря чему охлаждаясь сверху вода опускается на дно лишь до тех пор, пока ее температура не достигнет +4°С, вследствие чего лед остается на поверхности водоемов, что делает возможным жизнь под слоем льда водной флоры и фауны.
Данные свойства воды связаны с существующими в ней водородными связями, связывающими между собой молекулы, как в жидком, так и в твердом состоянии.
Еще одним свойством воды является то, что она обладает высокой теплоемкостью (4,1868 кДж/кг), это объясняет, почему в ночное время и при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или во время перехода от зимы к лету также медленно нагревается. Благодаря этому свойству вода является регулятором температуры на Земле.
Вода обладает большой удельной теплоемкостью и является хорошим теплоносителем.
Среди всех жидкостей вода имеет самое высокое поверхностное натяжение, исключение составляет только ртуть. Дистиллированная вода не проводит электрический ток, так как она слабый электролит и диссоциирует в малой степени.
Однако вода способна стать хорошим проводником при условии растворения в ней даже малого количества ионных веществ.
По массе в состав воды входит 88,81% кислорода и 11,19% водорода, вода кипит при температуре +100°С, а замерзает при 0°С, она плохой проводник для электричества и теплоты, но хороший растворитель.
Вода является растворителем необходимым для протекания биохимических реакций, она хорошо растворяет ионные и многие ковалентные соединения. Своими способностями к растворению многих веществ вода обязана полярности своих молекул (при растворении ионных веществ молекулы воды ориентируются вокруг ионов).
Тяжелой водой (D2О) называется та вода, в состав которой входит изотоп водорода дейтерий, химические реакции с такой водой протекают медленнее, чем с обычной.
ЕЩЁ!!!!
1.Вода помогает быть стройнее
2.Вода увеличивает запас энергии
3.Уменьшите стресс с помощью воды
4.Укрепите тонус мышц с помоью воды
5.Питайте кожу
6.Вода предотвращает появление камней в почках
Вода (предыдущая версия) | Химия
- Закладка
- Глоссарий терминов
Доступна обновленная версия модуля Вода. Чтобы получить к нему доступ, перейдите сюда.
Во многих отношениях вода — чудодейственная жидкость. Он необходим для всех живых существ (по крайней мере, на этой планете), и его часто называют универсальным растворителем, потому что в нем растворяются многие вещества. Эти уникальные свойства воды являются результатом того, как отдельные H 2 Молекулы O взаимодействуют друг с другом.
Рисунок 1: Электронное распределение в H 2 O.
На уроке «Химическая связь» мы обсуждали диполь, который образуется на молекуле воды в результате полярной ковалентной связи между водородом и кислородом (дополнительную информацию см. в нашем модуле «Химическая связь»). ). Поскольку связывающие электроны распределяются между атомами водорода и кислорода неравномерно, на кислородном конце молекулы воды образуется частичный отрицательный заряд (ð-), а на водородном конце образуется частичный положительный заряд (ð+) (рис. 1). . Поскольку атомы водорода и кислорода в молекуле несут противоположные (хотя и частичные) заряды, близлежащие молекулы воды притягиваются друг к другу, как маленькие магниты. Электростатическое притяжение между водородом ð+ и кислородом ð- в соседних молекулах называется водородная связь (рис. 2).
Рисунок 2: Водородные связи между молекулами воды.
Водородная связь заставляет молекулы воды «слипаться». В то время как
водородные связи относительно слабы по сравнению с другими типами связей, они достаточно прочны, чтобы придать воде множество уникальных свойств. Например, водородные связи потопили Титаник , а водородные связи позволяют ящерице-василиску ходить по воде (в результате василиск получил прозвище ящерица «Иисус»).
Каким образом водородные связи делают это? Что ж, начнем с
Титаник . «Титаник » затонул, потому что столкнулся с айсбергом — куском льда, плавающим на поверхности океана. Лед плавает благодаря водородным связям. В жидкой форме воды водородные связи сближают молекулы воды. Как
В результате жидкая вода имеет относительно компактную, плотную структуру. Анимация ниже иллюстрирует эту идею.
Когда вода замерзает в лед, молекулы застывают на месте и начинают выстраиваться в жесткую решетчатую структуру, как показано на анимации, ссылка на которую приведена ниже.
Контрольная точка понимания
Молекулы воды притягиваются друг к другу из-за
- а. кислородная связь.
- б.водородная связь.
Как мы только что говорили, соседние молекулы воды притягиваются друг к другу. Молекулы на поверхности жидкой воды имеют меньше соседей и, как следствие, сильнее притягиваются к нескольким молекулам воды, находящимся поблизости. Это усиленное притяжение называется поверхностным натяжением. Это делает поверхность жидкости более трудной для прорыва, чем внутреннюю часть.
Поверхностное натяжение
Когда небольшой предмет, который обычно тонет в воде, осторожно помещают на поверхность, он может оставаться подвешенным на поверхности из-за поверхностного натяжения. Ящерица-василиск использует высокое поверхностное натяжение воды, чтобы совершить невероятный подвиг хождения по поверхности воды. Василиск на самом деле не может ходить по воде; скорее, он бегает по воде, передвигая ноги до того, как они прорвутся через поверхность. Смотри:
Ящерица «Иисус»
(фильм 11М)
Из статьи: Минетти А., Иваненко Ю., Каппеллини Г., Доминичи Н., Лакуанити Ф. «Люди бегут на месте по воде в моделируемой пониженной гравитации». ПЛОС ОДИН . DOI:10.1371/journal.pon
Контрольная точка понимания
Какие молекулы в жидкой воде сильнее притягиваются друг к другу?
- а. Молекулы, находящиеся на поверхности.
- b. Молекулы, которые находятся ниже поверхности.
Вода как растворитель
Частичный заряд, возникающий на молекуле воды, делает ее превосходным растворителем. Вода растворяет многие вещества, окружая заряженные частицы и «втягивая» их в раствор. Например, поваренная соль, хлорид натрия, представляет собой ионное вещество, содержащее чередующиеся ионы натрия и хлора (см. рис. 3).
Рисунок 3: Хлорид натрия содержит ионы Na + и Cl — .
При добавлении в воду поваренной соли частичные заряды молекулы воды притягиваются к ионам Na + и Cl — . Молекулы воды проникают в кристаллическую структуру и между отдельными ионами, окружая их и медленно растворяя соль. Молекулы воды фактически выстроятся в линию.
вверх по-разному в зависимости от того, какие ионы втягиваются в раствор. Отрицательные кислородные концы молекул воды будут окружать положительные ионы натрия; положительные водородные концы будут окружать отрицательные ионы хлора, как показано на рис. 4.9.0011
Рисунок 4: Поваренная соль растворяется в воде.
Аналогичным образом любое вещество, несущее суммарный электрический заряд, включая ионные соединения и полярные ковалентные молекулы (имеющие диполь), может растворяться в воде. Эта идея также объясняет, почему некоторые вещества не растворяются в воде. Нефть, например, представляет собой неполярную молекулу. Поскольку на молекуле масла нет чистого электрического заряда, оно не притягивается к молекулам воды и, следовательно, не растворяется в воде.
Резюме
Вода, необходимая для нашего выживания, ведет себя не так, как любое другое вещество на Земле. В этом модуле представлены уникальные химические свойства воды. Модуль объясняет, как диполь на молекуле воды приводит к образованию водородных связей, заставляя молекулы воды действовать как маленькие магниты. Также исследуются поверхностное натяжение и свойства воды как растворителя.
Свойства воды — Химия колледжа
All College Chemistry Resources
1 Диагностический тест
100 практических тестов
Вопрос дня
Карточки
Learn by Concept
College Chemistry Help »
Вводные темы »
Молекулы и соединения »
Свойства воды
Что из перечисленного неверно относительно воды?
Возможные ответы:
Обладает высокой теплоемкостью по сравнению с другими растворителями
Его способность образовывать водородные связи с другими молекулами воды обеспечивает большое сцепление
Он участвует во многих биохимических реакциях
Его молекулярная геометрия искривлена
Его твердая форма более плотная, чем жидкая
Правильный ответ:
Его твердая форма более плотная, чем жидкая
Пояснение:
В отличие от большинства других растворителей, вода уникальна тем, что ее твердая форма на самом деле менее плотна, чем ее жидкая форма. Именно по этой причине лед плавает в воде. Вода действительно участвует во многих биохимических реакциях и может образовывать водородные связи с другими молекулами воды, обеспечивая большую сплоченность. Кроме того, удельная теплоемкость воды — это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного моля вещества на 1 кельвин. Это значение намного выше, чем удельная теплоемкость многих других растворителей. Например, удельная теплоемкость гексана равна .
Сообщить об ошибке
Каким из следующих видов межмолекулярных/внутримолекулярных сил можно объяснить уникальные свойства воды, а именно ее невероятно высокую теплоемкость и поверхностное натяжение?
Возможные ответы:
Ионная связь
Hydrode Blinding
Лондонские дисперсионные силы
Все эти
Van Der Waals Bolders
Правильный ответ:
ГВУДОДНАЯ БОДЕНИЯ
. 0100
Пояснение:
Частичные отрицательный и положительный заряды молекулы воды позволяют ей притягиваться к другим полярным молекулам воды, что создает когезивный характер воды и способствует ее высокому поверхностному натяжению и теплоемкости. Лондонская дисперсия и силы Ван-дер-Ваальса значительно слабее, чем водородная связь. Кроме того, ионная связь возникает только внутримолекулярно, поэтому мало влияет на межмолекулярные свойства воды.
Сообщить об ошибке
Является ли вода кислотой или основанием?
Возможные ответы:
Основание
Кислота
Оба
Ни
Правильный ответ:
Оба
1
Объяснение:
Вода представляет собой амфипатическую молекулу, что означает, что она может действовать как кислота и как основание. В некоторых ситуациях вода может действовать как основание Бренстеда-Лоури (определяемое как вещество, которое принимает протон). Вот пример воды, выступающей в качестве основания:
Как видите, приняли атом водорода (протон), чтобы стать .
В других ситуациях вода может действовать как основание Бренстеда-Лоури (определяемое как вещество, отдающее протон). Вот пример воды, действующей как кислота:
Как видите, пожертвовал атом водорода (протон), чтобы стать .
Таким образом, вода может действовать и как кислота, и как основание.
Сообщить об ошибке
Какое из следующих веществ наименее растворимо в воде?
Возможные ответы:
Правильный ответ:
Объяснение:
(бензол) наименее растворим в воде, потому что это неполярное вещество. Полярные соединения растворимы в воде, потому что подобное растворяется в подобном. Вода полярна и поэтому растворяет другие полярные вещества. Чем более полярным или ионным является вещество, тем лучше оно растворяется в воде. , , являются полярными соединениями из-за неравномерного распределения электронов в этих соединениях.
Сообщить об ошибке
Вода считается растворителем жизни благодаря своим уникальным свойствам. Что из нижеперечисленного не представляет одну из характеристик воды, придающую ей уникальность?
Возможные ответы:
Низкое поверхностное натяжение
Высокая теплоемкость
Все это представляет уникальные свойства воды
Образование водородных связей
Жидкая фаза более плотная, чем твердая фаза
Правильный ответ:
Низкое поверхностное натяжение
Пояснение:
В этом вопросе нас просят определить вариант ответа, описывающий что-то, что не является характеристикой воды.
Помните, что молекулы воды состоят из одного атома кислорода с одинарными связями с двумя атомами водорода. На атоме кислорода также есть две неподеленные пары электронов, что придает общей молекулярной структуре воды изогнутую форму. Эта изогнутая форма важна, потому что она приводит к общему дипольному моменту молекулы воды, где два атома водорода имеют частичный положительный заряд, а атом кислорода имеет частичный отрицательный заряд.
Значение этого частичного разделения заряда заключается в том, что оно позволяет воде превосходно формировать водородные связи. Напомним, что водородные связи возникают, когда частично положительный атом водорода участвует в нековалентной связи с другим электроотрицательным атомом какой-либо другой молекулы (хотя в более крупных соединениях, таких как ферменты, они также могут быть внутримолекулярными). Эти межмолекулярные взаимодействия между отдельными молекулами воды приводят к общей сильной силе притяжения между ними.
В результате этих прочных водородных связей между молекулами воды возникают многие уникальные свойства воды. Например, жидкая вода обладает необычно высокой теплоемкостью.