Ko zna formulu vode od školskih dana? Naravno, sve. Vjerovatno je da iz cjelokupnog kursa hemije, za mnoge koji je tada ne uče specijalizirano, jedino preostaje znanje o tome šta znači formula H2O. Ali sada ćemo pokušati razumjeti što je više moguće detaljnije i dublje šta je voda? Koja su njena glavna svojstva i zašto baš bez nje život na planeti Zemlji je nemoguć.
Voda kao supstanca
Molekul vode, kao što znamo, sastoji se od jednog atoma kiseonika i dva atoma vodonika. Njegova formula je napisana ovako: H2O. Ova supstanca može imati tri stanja: čvrsto - u obliku leda, gasovito - u obliku pare, i tečno - kao supstanca bez boje, ukusa i mirisa. Inače, ovo je jedina supstanca na planeti koja može postojati u sva tri stanja istovremeno u prirodnim uslovima. Na primjer: na polovima Zemlje - led, u okeanima - voda, a isparavanje pod sunčevim zracima je para. U tom smislu, voda je anomalna.
Također, voda je najčešća supstanca kod nasplaneta. Prekriva površinu planete Zemlje za gotovo sedamdeset posto - to su okeani, te brojne rijeke sa jezerima i glečeri. Većina vode na planeti je slana. Neprikladan je za piće i za uzgoj. Slatka voda čini samo dva i po posto ukupne količine vode na planeti.
Voda je veoma jak i kvalitetan rastvarač. Zbog toga se hemijske reakcije u vodi odvijaju ogromnom brzinom. Ovo isto svojstvo utiče na metabolizam u ljudskom tijelu. Poznata je činjenica da tijelo odrasle osobe sastoji se od sedamdeset posto vode. Kod djeteta je ovaj procenat još veći. Do starosti ova brojka opada sa sedamdeset na šezdeset posto. Inače, ova osobina vode jasno pokazuje da je ona osnova ljudskog života. Što više vode u tijelu – to je zdravije, aktivnije i mlađe. Stoga naučnici i doktori svih zemalja neumorno ponavljaju da treba puno piti. To je voda u svom čistom obliku, a ne zamjena u obliku čaja, kafe ili drugih pića.
Voda oblikuje klimu na planeti i to nije preterivanje. Tople struje u okeanu zagrijavaju čitave kontinente. To je zbog činjenice da voda upija mnogo sunčeve topline, a zatim je odaje kada se počne hladiti. Tako reguliše temperaturu na planeti. Mnogi naučnici kažu da bi se Zemlja odavno ohladila i pretvorila u kamen da nije bilo toliko vode na zelenoj planeti.
Svojstva vode
Voda ima mnogo vrlo zanimljivih svojstava.
Na primjer, voda je najmobilnija supstanca nakon zraka. Iz školskog kursa mnogi se sigurno sjećaju takve stvari kao što je ciklus vode u prirodi. Na primjer: mlaz isparava pod utjecajem direktne sunčeve svjetlosti, pretvara se u vodenu paru. Dalje, ovu paru negdje nosi vjetar, skuplja se u oblacima, pa čak i u grmljavinskim oblacima i pada u planinama u obliku snijega, grada ili kiše. Dalje, sa planina, potok ponovo teče, delimično isparavajući. I tako - u krugu - ciklus se ponavlja milionima puta.
Takođe, voda ima veoma visok toplotni kapacitet. Zbog toga se vodena tijela, posebno okeani, vrlo sporo hlade tokom prijelaza iz tople sezone ili doba dana u hladno. Suprotno tome, kada temperatura zraka poraste, voda se zagrijava vrlo sporo. Zbog toga, kao što je gore pomenuto, voda stabilizuje temperaturu vazduha širom naše planete.
Nakon žive, voda ima najveću površinsku napetost. Nemoguće je ne primijetiti da kap slučajno prolivena na ravnu površinu ponekad postane impresivna mrlja. Ovo pokazuje duktilnost vode. Još jedno svojstvo se manifestuje kada temperatura padne na četiri stepena. Čim se voda ohladi do ove oznake, postaje lakša. Stoga led uvijek pluta na površini vode i smrzava se u koru, prekrivajući rijeke i jezera. Zahvaljujući tome, riba se ne smrzava u vodenim tijelima koja se smrzavaju zimi.
Voda kao provodnik struje
Prvo, trebalo bi da naučite šta je električna provodljivost (uključujući vodu). Električna provodljivost je sposobnost aili supstance provode elektricitet kroz sebe. Prema tome, električna provodljivost vode je sposobnost vode da provodi struju. Ova sposobnost direktno zavisi od količine soli i drugih nečistoća u tečnosti. Na primjer, električna provodljivost destilovane vode je gotovo minimizirana zbog činjenice da je takva voda pročišćena od raznih aditiva koji su toliko potrebni za dobru električnu provodljivost. Odličan provodnik struje je morska voda u kojoj je koncentracija soli vrlo visoka. Električna provodljivost također ovisi o temperaturi vode. Što je temperatura viša, to je veća električna provodljivost vode. Ovaj obrazac je otkriven zahvaljujući višestrukim eksperimentima fizičara.
Mjerenje električne provodljivosti vode
Postoji takav termin - konduktometrija. Ovo je naziv jedne od metoda elektrohemijske analize zasnovane na električnoj provodljivosti rastvora. Ova metoda se koristi za određivanje koncentracije u rastvorima soli ili kiselina, kao i za kontrolu sastava nekih industrijskih rastvora. Voda ima amfoterna svojstva. To jest, u zavisnosti od uslova, može da pokaže i kisela i bazna svojstva - da deluje i kao kiselina i kao baza.
Uređaj koji se koristi za ovu analizu ima vrlo sličan naziv - konduktometar. Koristeći konduktometar, mjeri se električna provodljivost elektrolita u otopini, čija se analiza vrši. Možda je vrijedno objasniti još jedan pojam - elektrolit. Ovo je supstanca koja, kada se rastvori ili otopi,razgrađuje se na ione, zbog čega se zatim provodi električna struja. Jon je električno nabijena čestica. Zapravo, konduktometar, uzimajući kao osnovu određene jedinice električne provodljivosti vode, određuje njenu električnu provodljivost. Odnosno, on određuje električnu provodljivost određene zapremine vode koja se uzima kao početna jedinica.
Još prije početka sedamdesetih godina prošlog vijeka, jedinica mjere "mo" je korištena za označavanje provodljivosti električne energije, ona je bila derivat druge veličine - Ohma, koja je glavna jedinica otpora. Električna provodljivost je veličina koja je obrnuto proporcionalna otporu. Sada se mjeri u Siemensu. Ova vrijednost je dobila ime u čast njemačkog fizičara - Werner von Siemens.
Siemens
Siemens (može biti označen i Cm i S) je recipročna vrijednost Ohma, što je jedinica električne provodljivosti. Jedan cm je jednak električnoj provodljivosti bilo kojeg provodnika čiji je otpor 1 ohm. Izraženo od strane Siemensa kroz formulu:
Toplotna provodljivost vode
Sada razgovarajmo o tome šta je toplotna provodljivost. Toplotna provodljivost je sposobnost tvari da prenosi toplinsku energiju. Suština fenomena leži u činjenici da se kinetička energija atoma i molekula, koji određuju temperaturu datog tijela ili tvari, prenosidrugo tijelo ili supstancu tokom njihove interakcije. Drugim rečima, toplotna provodljivost je razmena toplote između tela, supstanci, kao i između tela i supstance.
Toplotna provodljivost vode je takođe veoma visoka. Ljudi svakodnevno koriste ovo svojstvo vode, a da to ne primjećuju. Na primjer, sipanje hladne vode u posudu i hlađenje pića ili hrane u njoj. Hladna voda uzima toplinu iz boce, posude, umjesto da daje hladno, moguća je i obrnuta reakcija.
Sada se isti fenomen može lako zamisliti na planetarnoj skali. Okean se zagreva tokom leta, a zatim - sa početkom hladnog vremena, polako se hladi i svoju toplotu predaje vazduhu, zagrevajući tako kontinente. Nakon hlađenja tokom zime, okean počinje da se zagrijava veoma sporo u poređenju sa kopnom i predaje svoju hladnoću kontinentima koji čame od ljetnog sunca.
Gustina vode
Gore je rečeno da ribe zimi žive u ribnjaku zbog činjenice da se voda ledi sa korom po cijeloj njihovoj površini. Znamo da voda počinje da se pretvara u led na temperaturi od nula stepeni. Zbog činjenice da je gustina vode veća od gustine leda, led pluta i smrzava se na površini.
Koja su redoks svojstva vode
Takođe, pod različitim uslovima, voda može biti i oksidaciono i redukciono sredstvo. Odnosno, voda je, odustajući od svojih elektrona, pozitivno nabijena i oksidirana. Ili dobija elektrone i negativno se nabije, što znači da se obnavlja. U prvom slučaju voda oksidira i naziva se mrtvom. Ona posedujevrlo moćna baktericidna svojstva, ali ne morate ga piti. U drugom slučaju, voda je živa. Osnažuje, stimuliše organizam na oporavak, donosi energiju ćelijama. Razlika između ova dva svojstva vode izražena je terminom "redox potencijal".
S čim voda može reagirati
Voda je u stanju da reaguje sa skoro svim supstancama koje postoje na Zemlji. Jedino što je za nastanak ovih reakcija potrebno obezbediti odgovarajuću temperaturu i mikroklimu.
Na primjer, na sobnoj temperaturi voda dobro reaguje sa metalima kao što su natrijum, kalijum, barijum - oni se nazivaju aktivnim. Halogeni su fluor i hlor. Kada se zagreje, voda dobro reaguje sa gvožđem, magnezijumom, ugljem, metanom.
Uz pomoć raznih katalizatora voda reaguje sa amidima, esterima karboksilnih kiselina. Katalizator je supstanca koja kao da gura komponente u međusobnu reakciju, ubrzavajući je.
Ima li vode igdje drugdje osim Zemlje?
Do sada, voda nije pronađena ni na jednoj planeti u Sunčevom sistemu, osim na Zemlji. Da, pretpostavljaju njegovo prisustvo na satelitima džinovskih planeta kao što su Jupiter, Saturn, Neptun i Uran, ali za sada naučnici nemaju tačne podatke. Postoji još jedna hipoteza, koja još nije u potpunosti potvrđena, o podzemnim vodama na planeti Mars i na Zemljinom satelitu - Mjesecu. Što se tiče Marsa, iznesene su brojne teorije da je na ovoj planeti nekada postojao okean, a njegov mogući model su čak dizajnirali naučnici.
Izvan Sunčevog sistema postoji mnogo velikih i malih planeta na kojima, prema naučnicima, može biti vode. Ali do sada ne postoji ni najmanji način da budemo sigurni u ovo.
Kako koristiti toplinsku i električnu provodljivost vode u praktične svrhe
Zbog činjenice da voda ima veliki toplotni kapacitet, koristi se u toplovodima kao nosač toplote. Omogućava prijenos topline od proizvođača do potrošača. Mnoge nuklearne elektrane takođe koriste vodu kao odlično rashladno sredstvo.
U medicini led se koristi za hlađenje, a para za dezinfekciju. Led se koristi iu ugostiteljskom sistemu.
U mnogim nuklearnim reaktorima, voda se koristi kao moderator za uspješnu nuklearnu lančanu reakciju.
Voda pod pritiskom se koristi za cepanje, probijanje i čak rezanje kamenja. Ovo se aktivno koristi u izgradnji tunela, podzemnih objekata, skladišta, metroa.
Zaključak
Iz članka proizilazi da je voda po svojim svojstvima i funkcijama najnezamjenjiva i najnevjerovatnija supstanca na Zemlji. Da li život osobe ili bilo kojeg drugog živog bića na Zemlji zavisi od vode? Svakako da. Da li ova supstanca doprinosi ljudskoj naučnoj aktivnosti? Da. Da li voda ima električnu provodljivost, toplotnu provodljivost i druga korisna svojstva? Odgovor je također da. Druga stvar je što je na Zemlji sve manje vode, a još više čiste vode. A naš zadatak je da to (a samim tim i sve nas) sačuvamo i zaštitimo od toganestanak.
