Вода химический элемент: Химические свойства воды — урок. Химия, 9 класс.

Вопреки законам физики. Почему вода — это уникальное химическое соединение? | Наука | Общество

Дмитрий Писаренко

Примерное время чтения: 5 минут

14748

Shutterstock.com

9 августа 1776 года родился итальянский химик Амедео Авогадро, впервые записавший химическую формулу воды как Н2O. Учёные и раньше знали о том, что это не химический элемент, а соединение водорода с кислородом в определённой пропорции, а слово «водород», собственно, и означало «порождающий воду». Но дальнейшие исследования показали, что за незатейливой формулой Н2О и структурой молекулы, имеющей симметричную V-образную форму, скрываются уникальные свойства вещества, без которого, как мы знаем, жизнь на Земле была бы невозможной.

АиФ.ru популярно объясняет, в чём же заключаются необычные свойства воды и почему они не подчиняются логике законов физики.

Амедео Авогадро, с рисунка К. Сентье, 1856 год. Фото: Public Domain

Природный аккумулятор тепла

Молекула Н2O — это два небольших атома водорода, присоединённые к крупному атому кислорода и образующие угол 104,45°. Такая структура отличает её от других трёхатомных молекул, где все атомы располагаются цепочкой. Это нестандартное расположение атомов и наделяет воду необычными свойствами, хотя дело не только в нём.

Во-первых, вода имеет аномально высокую теплоёмкость. Скажем, удельная теплоёмкость железа составляет 460, бетона — 880, керосина — 2140, а воды — аж 4200 Дж/(кг·°С)! Это значит, что, если вы захотите нагреть 1 килограмм воды на 1°С, вам придётся затратить значительно больше энергии, чем при аналогичном нагревании других жидкостей, да и не только их. Благодаря этому физическому свойству вода способна аккумулировать, т. е. надолго сохранять, тепло. А поскольку наше тело на две трети состоит из неё, это даёт ему возможность поддерживать температуру на одном уровне всегда — и жарким днём, и прохладной ночью. Высокая теплоёмкость воды защищает организм как от перегрева, так и от быстрого охлаждения. Будь иначе, любая тренировка и нагрузка на мышцы приводили бы к интенсивному разогреву тела и тепловому удару изнутри.

Более того, удельная теплоёмкость воды зависит от температуры, и эта зависимость имеет свой минимум. Он приходится на 37°С. Именно в районе этой отметки внутренние жидкости человека наилучшим образом регулируют процессы теплообмена и позволяют поддерживать комфортное состояние при минимуме энергетических затрат. Иначе говоря, организм находится в оптимальном энергетическом состоянии. Вот почему нормальная температура тела — это 37°С (мы привыкли к 36,6°С, но мы держим градусник под мышкой, а наши внутренние органы всегда имеют более высокую температуру).

Аномально большая теплоёмкость воды полезна не только человеку и животным, но и окружающей среде в целом. Земные водоёмы, в первую очередь Мировой океан, являясь гигантскими аккумуляторами тепла, выступают в роли природных термостатов. То есть поддерживают температуру атмосферы в удобном для нас диапазоне. Летом они защищают планету от перегрева, зимой — от переохлаждения. Именно поэтому климат в прибрежных странах мягче: близость воды предохраняет его от резких перепадов температуры, чего не скажешь о территориях, расположенных в глубине континентов.

Второе тепловое свойство воды — её высокая удельная теплота плавления. Говоря простым языком, чтобы растопить лёд, нужно затратить много энергии. По этой причине снег весной тает медленно — почва успевает впитать в себя влагу и отправить её в реки. Конечно, без паводков не обходится, но если бы снег и лёд таяли быстрее, было бы гораздо хуже. С другой стороны, заморозить воду тоже трудно. Это её качество делает климат на планете в целом достаточно стабильным, хотя в последние десятилетия он и стал более капризным.

«Плавучее одеяло» для подводного мира

О том, что вода при замерзании расширяется, мы знаем с детства. Оставьте на морозе бутылку с водой — она лопнет. Но мало кто задумывается, что благодаря этому свойству воды на Земле и зародилась жизнь.

Большинство веществ при охлаждении и замерзании уменьшаются в объёме, что приводит к увеличению их плотности. А вот вода ведёт себя иначе. Охлаждаясь, она сначала тоже становится плотнее и сжимается, но, достигнув максимальной плотности при 4°С, затем начинает расширяться. В момент замерзания она и вовсе увеличивает объём скачкообразно — более чем на 8%.

Таким образом, замёрзшая вода становится легче жидкой, поэтому лёд держится на поверхности водоёмов, а не опускается на дно. Будь иначе, реки, озёра и моря в зимние месяцы промерзали бы целиком, превращаясь в гигантские глыбы льда. А оставаясь на поверхности, лёд препятствует дальнейшему замерзанию водоёмов, играет роль «плавучего одеяла» и выполняет полезную функцию — защищает от гибели весь подводный мир, всех обитающих в нём существ. Если бы не аномальная способность воды расширяться при замерзании, возникшая на Земле жизнь, скорее всего, погибла бы при первом похолодании.

Ещё вода — хороший растворитель, и за это чудесное свойство мы ей тоже должны сказать спасибо. Ведь благодаря ему в нашем организме протекают жизненно важные процессы: вода с растворёнными в ней компонентами твёрдых веществ становится поставщиком всех необходимых нам микроэлементов. Содержась в нашей крови и лимфе, она разносит питательные вещества по всем тканям и их клеткам.

Вода на Земле постоянно очищает саму себя: замерзая, она вытесняет из кристаллической решётки льда всё лишнее. Поэтому даже на поверхности грязной лужи будут плавать практически прозрачные льдинки. А растаяв, вода вновь начинает растворять в себе почти все твёрдые вещества, с которыми встречается и соприкасается. И это такой же циклический процесс, как её круговорот в природе.

водахимияученый Амедео Авогадрополезные свойства

Следующий материал

Новости СМИ2

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

Из-за огромного количества игорных клубов довольно проблематично сделать выбор. В особенности данная проблема актуальна для новичков, которые еще не обладают достаточным опытом в сфере азартных развлечений. Чтобы упростить поиски, 03portal.kz составил рейтинг сайтов казино, которые отбирались по ряду критериев, о которых и пойдет речь ниже.

Наличие лицензии

Честность и безопасность являются важнейшими аспектами для каждого игрока. Так как сайты онлайн казино с лицензией проверяются специальными контролирующими органами, выплаты в таких игорных клубах осуществляются всегда в срок. К тому же наличие специального разрешения открывает множество других возможностей: можно сотрудничать с лучшими разработчиками игровых автоматов, легально размещая их разработки в каталоге, а также подключать к сайту множество платежных средств.

Все казино онлайн в казахстане с выводом денег ведут свою деятельность исключительно в легальном поле, получая соответствующие разрешения у комиссий различных стран. Так, например, SolCasino, 1WIN и Mostbet ведут свою деятельность по лицензии Кюарасао.

Репутация

Мнение простых пользователей позволяет получить полное представление об игорном клубе. Ведь все их впечатления основываются на личном опыте, например, Игроки не стесняются описывать как плюсы, так и минусы, а потому лучшие казино онлайно в казахстане на деньги порой получают заслуженную критику, что редко встречается в многочисленных рецензия на тематических сайтах.

Работа службы поддержки

На первый взгляд может показаться, что оперативность работы службы поддержки не является особо важным аспектом, ведь каждое официальное онлайн казино в списке обладает достаточно простым и удобным интерфейсом, с нюансами которого сможет разобраться каждый новичок. Однако сложности могут возникнуть не только с поиском нужной информации. Так, например, вполне могут произойти различные технические неполадки, связанные с пополнением или выводом средств, запуском турнира или какого-либо слота. В таких ситуациях смогут помочь только специалисты игорного клуба. Для связи с ними обычно предусматривается онлайн-чат, а также возможность отправить письмо по почте или совершить звонок по указанным на сайте номерам.

Бонусная политика

Каждое входящее в список онлайн казино предлагает разнообразные бонусы, позволяющие значительно приумножить игровой баланс. В частности это могут быть:

  • приветственный бонус при прохождении регистрационной процедуры;

  • кэшбэк, позволяющий вернуть часть от проигранной суммы денег;

  • промокоды;

  • бесплатные вращения;

  • подарки на праздники и многое другое.

При выборе игорного клуба c учётом бонусных предложений нужно брать в расчет условия их получения. Так, например, в конкретном случае можно потребоваться внесение определенной сумму на игровой счет, либо выполнение определенной цепочки действий (например, подтверждение мобильного номера). Дополнительно потребуется изучить установленные правила отыгрыша, ведь только при их выполнении можно будет получить бонус и в дальнейшем вывести выигрыш.

Основы химии воды: элементы, атомы и молекулы – WCP Online

Питер С. Картрайт, PE, CWS-VI конечно, а базовые инструкции по химии в том, что касается воды и очистки воды . Мы надеемся, что ваш интерес пробудится и вы захотите узнать больше. Желаемый результат заключается в том, что это поможет вам стать более эффективным и ценным специалистом по очистке воды. Пожалуйста, свяжитесь с нами с любыми вопросами или проблемами; мы приветствуем ваш вклад!

Информация об элементах
Простейшие вещества, содержащие атомы одного типа, называются элементами. Элементы обладают уникальными физическими и химическими свойствами.

На данный момент выявлено более 120 элементов. Периодическая таблица (см. выпуск WC&P за июль 2009 г.) насчитывает 118 элементов. Недавние открытия — это элементы, которые существуют в течение наносекунд, прежде чем разрушиться.

Понимание периодической таблицы зависит от знания важности и обозначений перечисленных чисел. Атомный номер — это количество протонов в атоме, а атомный вес — это количество протонов плюс количество нейтронов в атомном элементе. Масса электрона пренебрежимо мала (график 1).

Атом
Наименьшая часть элемента, которая может существовать, — это атом (рис. 2). Ядро или центр атома содержит протоны, имеющие положительный заряд, а также нейтроны, не имеющие заряда. Протоны и нейтроны имеют массу.

На орбите вокруг ядра находятся электроны, равные протонам и отрицательные. Эти электроны очень малы, и их масса считается незначительной, они весят в 2000 раз меньше, чем протон или нейтрон (график 3).

По самой своей природе химические реакции включают взаимодействие/обмен электронами внутри орбитальной структуры или оболочки. Ядро не меняется.

Атомные номера
В качестве примера для лучшего понимания атомных номеров мы проанализируем атом водорода (атомный номер 1), первый и самый маленький из элементов. Он имеет один протон и один электрон.

Водород является ключом к созданию молекулы воды (рисунок 4). Два или более атома в определенном расположении и удерживаемые вместе химическими связями определяются как молекула.

В редких случаях количество нейтронов в конкретном элементе может варьироваться. Такой элемент затем классифицируется как изотоп.

Второй наименьший элемент – гелий (атомный номер 2) с двумя протонами, двумя нейтронами и двумя электронами (график 5). Углерод, немного более крупный элемент (атомный номер 6), имеет шесть протонов, шесть нейтронов и шесть электронов. Он также имеет две орбитальные оболочки. (Рисунок 6).

Азот (атомный номер 7) и кислород (атомный номер 8) являются дополнительными примерами элементов, которые имеют две орбитальные оболочки (график 7). Натрий, магний и хлор имеют три орбитальные оболочки (рис. 8).

 

Орбитальные оболочки
Эти орбитальные оболочки определяют стабильность элемента и его способность объединяться с другими элементами в соединения. Максимальное количество электронов на орбите в два раза больше квадрата количества орбитальных оболочек, от одного до пяти (график 9).

В следующем месяце мы займемся молекулами и соединениями.

 

 

 

 

Об авторе

Питер С. Картрайт, CWS-VI, президент Cartwright Consulting Company, Миннеаполис, является зарегистрированным профессиональным инженером в Миннесоте. Он работает в сфере очистки воды с 1974 года, является автором более 125 статей, выступил с более чем 125 лекциями на конференциях по всему миру и получил три патента. Картрайт возглавлял несколько комитетов и целевых групп WQA и получил награду за заслуги перед организацией. Член Комитета по технической оценке WC&P с 19 лет.96, его опыт включает в себя такие высокотехнологичные процессы разделения, как RO, UF, MF, UF электродиализ, деионизация, адсорбция углерода, озонирование и дистилляция. Картрайт также является техническим консультантом Канадской ассоциации качества воды. С ним можно связаться по телефону (952) 854-4911; факс (952)854-6964; по электронной почте [email protected] или на его веб-сайте www.cartwright-consulting.com.

 

 

 

Доля. Facebook Twitter LinkedIn

Подпишитесь на рассылку WC&P по электронной почте два раза в месяц с новостями и необходимой информацией.

Пожалуйста, включите JavaScript в вашем браузере, чтобы заполнить эту форму.

Электронная почта *

3.1 Химические элементы и вода

Предыдущий

Следующий

Список

3.1.1 Укажите, что наиболее часто встречающимися химическими элементами в живых организмах являются углерод, водород, 002

2 кислород и азот приблизительные пропорции четырех основных элементов в живых существах таковы:

• Углерод (19%) • Водород (10%) • кислород (65%) • азот (3%)

3. 1.2 СОЕДИНА , фосфор, железо и натрий

Помимо четырех основных элементов, живые существа могут содержать следовые количества примерно 20 других элементов, в том числе: 

• Сера (0,25%)                       )                        • Железо (0,7%)                        • Натрий (0,15%)

3.1.3  Укажите одну роль для каждого из элементов, упомянутых в 3.1.2

Сера (S):  Содержится в некоторых аминокислотах (цистеине и метионине), позволяя белкам образовывать дисульфидные связи

Кальций (Ca):  Обнаружен в костях и зубах, также участвует в высвобождении нейротрансмиттеров в синапсах

Фосфор (P):  Компонент нуклеиновых кислот и клеточных мембран позволяет транспортировать кислород

Натрий (Na): Участвует в генерации нервных импульсов в нейронах Молекула воды:

  • Вода (H 2 O) состоит из двух атомов водорода, ковалентно связанных с атомом кислорода
  • Хотя эта связь включает в себя совместное использование электронов, они не разделены поровну
  • Атом кислорода, имеющий больше протонов (+ve), сильнее притягивает электроны (-ve) (т. е. кислород имеет более высокую электроотрицательность)
  • Таким образом, атом кислорода становится слегка отрицательным, а атомы водорода становятся слегка положительными

Водородная связь между молекулами воды

  • Ковалентно связанные молекулы, имеющие небольшой потенциальный заряд, называются полярными
  • Слабозаряженные области молекулы воды могут притягивать другие полярные или заряженные соединения
  • Молекулы воды могут связываться слабыми водородными связями (связь F/O/N с H)

Структура и связывание молекул воды

3.1.5 Опишите термические, когезионные и растворяющие свойства воды

7

2

Термические свойства

  • Вода обладает высокой удельной теплоемкостью (мера энергии, необходимая для повышения температуры 1 г вещества на 1°C)
  • Вода имеет высокую теплоту парообразования (количество энергии, поглощаемой на грамм при переходе из жидкости в газ/пар)
  • Вода имеет высокую теплоту плавления (количество энергии, необходимое для превращения 1 г жидкости в 1 г твердого вещества при 0°C)
  • Эти свойства возникают в результате обширных водородных связей между молекулами воды — это позволяет воде поглощать значительное количество энергии с небольшим изменением формы (сначала необходимо разорвать водородные связи)

Когезионные свойства

  • Молекулы воды сильно когезионны (они склонны прилипать друг к другу)
  • Молекулы воды также склонны прилипать к другим заряженным или полярным молекулам (адгезия) 
  • Эти свойства возникают в результате полярности молекулы воды и ее способности образовывать водородные связи с соответствующими молекулами

Растворитель Свойства

  • Вода может растворять многие органические и неорганические вещества, содержащие электроотрицательные атомы (например, фтор, кислород и азот)
  • Это происходит потому, что полярное притяжение больших количеств молекул воды может значительно ослабить внутримолекулярные силы (например, ионные связи).