Вода и её свойства icon

Вода и её свойства



НазваниеВода и её свойства
И.В.Петрянов
Дата конвертации20.07.2012
Размер119,36 Kb.
ТипРеферат
Вода и её свойства


ГЛАВНЫЙ СОСТАВИТЕЛЬ РЕФЕРАТАПЕТРУНИНААЛЛА БОРИСОВНА МУНИЦИПАЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СРЕДНЯЯ ШКОЛА №4 РЕФЕРАТ по химии на тему: “Вода и её свойства” Выполнила: ученица 11”Б” класса Петрунина Елена ПЕНЗА 2001г. Вода – вещество привычное и необычное. Известный советский ученыйакадемик И.В.Петрянов свою научно – популярную книгу о воде назвал “Самоенеобыкновенное вещество в мире”. А доктор биологических наук Б.Ф.Сергеевначал свою книгу “Занимательная физиология” с главы о воде – “Вещество,которое создало нашу планету”. Ученые правы: нет на Земле вещества более важного для нас, чемобыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого жевещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий,сколько в её свойствах. Почти ѕ поверхности нашей планеты занято океанами и морями.Твёрдой водой – снегом и льдом – покрыто 20% суши. Из общего количестваводы на Земле, равного 1 млрд. 386 млн. кубических километров, 1 млрд. 338млн. кубических километров приходится на долю солёных вод Мирового океана,и только 35 млн. кубических километров приходится на долю пресных вод.Всего количества океанической воды хватило бы на то, чтобы покрыть еюземной шар слоем более 2,5 километров. На каждого жителя Землиприблизительно приходится 0,33 кубических километров морской воды и 0,008кубических километров пресной воды. Но трудность в том, что подавляющаячасть пресной воды на Земле находится в таком состоянии, которое делает еётруднодоступной для человека. Почти 70%пресных вод заключено в ледниковых покровах полярных стран и в горныхледниках, 30% - в водоносных слоях под землёй, а в руслах всех рексодержатся одновременно всего лишь 0,006% пресных вод. Молекулы воды обнаружены в межзвёздном пространстве. Водавходит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников. Изотопный состав. Существуют девять устойчивых изотопныхразновидностей воды. Содержание их в пресной воде в среднем следующее:1Н216О – 99,73%, 1Н218О – 0,2%,1Н217О – 0,04%, 1H2Н16О – 0,03%. Остальные пять изотопных разновидностейприсутствуют в воде в ничтожно малых количествах. Строение молекулы. Как известно, свойства химическихсоединений зависят от того, из каких элементов состоят их молекулы, иизменяются закономерно. Воду можно рассматривать как оксид водорода или какгидрид кислорода. Атомы водорода и кислорода в молекуле воды расположены вуглах равнобедренного треугольника с длиной связи О – Н 0,957 нм;валентный угол Н – О – Н 104o 27’. Но поскольку оба водородных атома расположены по одну сторону откислородного, электрические заряды в ней рассредоточиваются. Молекула водыполярна, что является причиной особого взаимодействия между разными еёмолекулами. Атомы водорода в молекуле воды, имея частичный положительныйзаряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседнихмолекул.Такая химическая связь называется в о д о р о д н о й. Онаобьединяет молекулы воды в своеобразные полимеры пространственногостроения. В водяном паре присутствует около 1% димеров воды. Расстояниемежду атомами кислорода – 0,3 нм. В жидкой и твёрдой фазах каждая молекулаводы образует четыре водородные связи: две – как донор протонов и две – какакцептор протонов. Средняя длина этих связей – 0, 28 нм, угол Н – О – Нстремится к 1800 .Четыре водородные связи молекулы воды направленыприблизительно к вершинам правильного тетраэдра. Структура модификаций льда представляет собой трёхмернуюсетку. В модификациях, существующих при низких давлениях, так называемыйлёд – I , связи Н – О – Н почти прямолинейны и направлены к вершинамправильного тетраэдра. Но при высоких давлениях обычный лёд можнопревратить в так называемые лёд – II, лёд – III так далее – более тяжёлыеи плотные кристаллические формы этого вещества. Самые твёрдые, плотные итугоплавкие пока – лёд – VII и лёд – VIII. Лёд – VII получен поддавлением 3 млрд Па, он плавится при температуре + 1900 C . В модификациях– лёд – II - лёд – VI – с вязи Н – О – Н искривлены и углы между нимиотличаются от тетраэдрического, что обусловливает увеличение плотности посравнению с плотностью обычного льда. Только в модификациях лёд – VII илёд – VIII достигается самая высокая плотность упаковки: в их структуредве правильные сетки, выстроенные из тетраэдров, вставлены одна в другую,при этом сохраняется система прямолинейных водородных связей. Трёхмерная сетка водородных связей, построенная изтетраэдров, существует и в жидкой воде во всём интервале от температурыплавления до критической температуры, равной + 3,980 С. Увеличениеплотности при плавлении, как и в случае плотных модификаций льда,объясняется искривлением водородных связей. Искривление водородных связей увеличивается с ростомтемпературы и давления, что ведёт к возрастанию плотности. С другой стороныпри нагревании средняя длина водородных связей становится больше, врезультате чего плотность уменьщается. Совместное действие двух фактовобъясняет наличие максимума плотности воды при температуре + 3, 980 С. Физические свойства воды аномальны, что объясняетсяприведёнными выше данными о взаимодействии между молекулами воды. Вода – единственное вещество на Земле, которое существует вприроде во всех трёх агрегатных состояниях – жидком, твёрдом игазообразном. Плавление льда при атмосферном давлении сопровождаетсяуменьшением объёма на 9%. Плотность жидкой воды при температуре, близкой кнулю, больше, чем у льда. При 00С 1 грамм льда занимает объём 1,0905кубических сантиметров, а 1 грамм жидкой воды занимает объём 1,0001кубических сантиметров. И лёд плавает, оттого и не промерзают обычнонасквозь водоёмы, а лишь покрываются ледяным покровом. Температурный коэффициент объёмного расширения льда ижидкой воды отрицателен при температурах соответственно ниже - 2100 Си + 3,980 С. Теплоёмкость при плавлении возрастает почти вдвое и винтервале от 00 С до 1000 С почти не зависит от температуры. Вода имеет незакономерно высокие температуры плавления икипения в сравнении с другими водородными соединениями элементов главнойподгруппы VI группы таблицы Менделеева. теллуроводород селеноводород сероводород вода Н2Те Н2Sе Н2S Н2О_____________________________________________________ t плавления - 510 С - 640 С - 820 С00 С_____________________________________________________ t кипения - 40 С - 420 С - 610 С1000 С_____________________________________________________ Нужно подвести дополнительную энергию, чтобы расшатать, а затемразрушить водородные связи. И энергия эта очень значительна. Вот почему таквелика теплоёмкость воды. Благодаря этой особенности вода формирует климатпланеты. Геофизики утверждают, что Земля давно бы остыла и превратилась вбезжизненный кусок камня, если бы не вода. Нагреваясь, она поглощает тепло,остывая, отдаёт его. Земная вода и поглощает, и возвращает очень многотепла, и тем самым “выравнивает” климат. Особенно заметно на формированиеклимата материков влияют морские течения, образующие в каждом океанезамкнутые кольца циркуляции. Наиболее яркий пример – влияние Гольфстрима,мощной системы тёплых течений, идущих от полуострова Флорида в СевернойАмерике до Шпицбергена и Новой Земли. Благодаря Гольфстриму средняятемпература января на побережье Северной Норвегии, за Полярным кругом,такая же, как в степной части Крыма, - около 00 С, т. е. повышена на 15 –200 С. А в Якутии на той же широте, но вдали от Гольфстрима – минус 400 С.А от космического холода предохраняют Землю те молекулы воды, которыерассеяны в атмосфере – в облаках и в виде паров. Водяной пар создаёт мощный“парниковый эффект”, который задерживает до 60% теплового излучения нашейпланеты, не даёт ей охлаждаться. По расчётам М.И.Будыко, при уменьшениисодержания водяного пара в атмосфере вдвое средняя температура поверхностиЗемли понизилась бы более чем на 50 С (с 14,3 до 90 С). На смягчениеземного климата, в частности на выравнивание температуры воздуха впереходные сезоны – весну и осень, заметное влияние оказывают огромныевеличины скрытой теплоты плавления и испарения воды. Но не только поэтому мы считаем воду жизненно важнымвеществом. Дело в том, что тело человека почти на 63 – 68 % состоит изводы. Почти все биохимические реакции в каждой живой клетке – это реакции вводных растворах. С водой удаляются из нашего тела ядовитые шлаки; вода,выделяемая потовыми железами и испаряющаяся с поверхности кожи, регулируеттемпературу нашего тела. Представители животного и растительного мирасодержат такое же обилие воды в своих организмах. Меньше всего воды, лишь 5– 7% веса, содержат некоторые мхи и лишайники. Большинство обитателейземного шара и растения состоят более чем на половину из воды. Например,млекопитающие содержат 60 – 68 %; рыбы – 70 %; водоросли – 90 – 98 % воды. В растворах же (преимущественно водных) протекаетбольшинство технологических процессов на предприятиях химическойпромышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевыхпродуктов. Не случайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд иконцентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важнойотраслью промышленности. Вода – это важный источник энергоресурсов. Как известно,все гидроэлектрические станции мира, от маленьких до самых крупных,превращают механическую энергию водного потока в электрическуюисключительно с помощью водяных турбин с соединёнными с нимиэлектрогенераторами. На атомных электростанциях атомный реактор нагреваетводу, водяной пар вращает турбину с генератором и вырабатываетэлектрический ток. Вода, несмотря на все её аномольные свойства, являетсяэталоном для измерения темпкратуры, массы ( веса), количества тепла, высотыместности. Шведский физик Андерс Цельсий, член Стокгольмской академиинаук, создал в 1742 году стоградусную шкалу термометра, которой в настоящеевремя пользуются почти повсеместно. Точка кипения воды обозначена 100 , аточка таяния льда 0 . При разработке метрической системы, установленной подекрету французского революционного правительства в 1793 году взаменразличных старинных мер, вода была использована для создания основной мерымассы (веса) – килограмма и грамма: 1 грамм, как известно, это вес 1кубического сантиметра (милилитра) чистой воды при температуре еёнаибольшей плотности – 40 С. Следовательно, 1 килограмм – это вес 1 литра(1000 кубических сантиметров) или 1 кубического дециметра воды: а 1 тонна(1000 килограммов) – это вес 1 кубического метра воды. Вода используется и для измерения количества тепла. Однакалория – это количество тепла, нужное для нагревания 1 грамма воды с14, 5 до 15,50 С. Все высоты и глубины на земном шаре отсчитываются от уровня моря. В 1932 году американцы Г.Юри и Э.Осборн обнаружили, чтодаже в самой чистой воде, которую только можно получить в лабораторныхусловиях, содержится незначительное количество какого-то вещества,выражающегося, по-видимому, той же химической формулой Н2О, но обладающегомолекулярным весом 20 вместо веса 18, присущего обычной воде. Юри назвалэто вещество тяжёлой водой. Большой вес тяжёлой воды объясняется тем, чтоеё молекулы состоят из атомов водорода с удвоенным атомным весом посравнению с атомами обычного водорода. Двойной вес этих атомов в своюочередь обусловливается тем, что их ядра содержат, кроме единственногопротона, составляющего ядро обычного водорода, ещё один нейтрон. Тяжёлыйизотоп водорода получил название дейтерия(D или 2Н), а обычный водород стали называть протием. Тяжёлая вода, окисьдейтерия, выражается формулой D2О. Вскоре был открыт третий, сверхтяжёлый изотоп водорода содним протоном и двумя нейтронами в ядре, который был назван тритием (Т или3Н). В соединении с кислородом тритий образует сверхтяжёлую воду Т2О смолекулярным весом 22. В природных водах содержится в среднем около 0,016% тяжёлойводы. Тяжёлая вода внешне похожа на обычную воду, но по многим физическимсвойствам отличается от неё. Точка кипения тяжёлой воды 101,40 С, точказамерзания + 3,80 С. Тяжёлая вода на 11% тяжелее обычной. Удельный вестяжёлой воды при температуре 250 С равен 1,1. Она хуже ( на 5 – 15% )растворяет различные соли. В тяжёлой воде скорость протекания некоторыххимических реакций иная, чем в обычной воде. И в физиологическом отношении тяжёлая вода воздействует наживое вещество иначе: в отличие от обычной воды, обладающей живительнойсилой, тяжёлая вода совершенно инертна. Семена растений, если их поливатьтяжёлой водой, не прорастают; головастики, микробы, черви, рыбы в тяжёлойводе не могут существовать; если животных поить одной тяжёлой водой, онипогибнут от жажды. Тяжёлая вода – это мёртвая вода. Имеется ещё один вид воды, отличающийся по физическимсвойствам от обычной воды, - это омагниченная вода. Такую воду получают спомощью магнитов, вмонтированных в трубопровод, по которому течет вода.Омагниченная вода изменяет свои физико – химические свойства: скоростьхимических реакций в ней увеличивается, ускоряется кристаллизациярастворённых веществ, увеличивается слипание твёрдых частиц примесей ивыпадение их в осадок с образованием крупных хлопьев (коагуляция).Омагничивание успешно применяется на водопроводных станциях при большоймутности забираемой воды. Она позволяет также быстро осаждать загрязненныепромышленные стоки. Из химических свойств воды особенно важны способность еёмолекул диссоциировать (распадаться) на ионы и способность воды растворятьвещества разной химической природы. Роль воды как главного и универсального растворителяопределяется прежде всего полярностью её молекул и, как следствие, еёчрезвычайно высокой диэлектрической проницаемостью. Разноимённыеэлектрические заряды, и в частности ионы, притягиваются друг к другу в водев 80 раз слабее, чем притягивались бы в воздухе. Силы взаимногопритяжения между молекулами или атомами погружённого в воду тела такжеслабее, чем в воздухе. Тепловому движению в этом случае легче разбитьмолекулы. Оттого и происходит растворение, в том числе многихтруднорастворимых веществ: капля камень точит. Лишь незначительная доля молекул (одна из 500 000000) подвергается электролитической диссоциации по схеме: Н2О Н+ + ОН- Однако, приведённое уравнение условное: не можетсуществовать в водной среде лишённый электронной оболочки протон Н+. Онсразу соединяется с молекулой воды, образуя ион гидроксония Н3О+, который всвою очередь объединяется с одной, двумя или тремя молекулами воды вН3О+ , Н5О2+ , Н7О3+ . Электролитическая диссоциация воды – причина гидролизасолей слабых кислот и (или) оснований. Степень электролитическойдиссоциации заметно возрастает при повышении температуры. Образование воды из элементов по реакции: Н2 + 1/2 О2 Н2О -242 кДж/моль для пара -286 кДж/моль для жидкойводы-при низких температурах в отсутствии катализаторов происходит крайнемедленно, но скорость реакции резко возрастает при повышении температуры, ипри 5500 С она происходит со взрывом. При понижении давления и повышениитемпературы равновесие сдвигается влево. Под действием ультрафиолетового излучения происходитфотодиссоциация воды на ионы Н+ и ОН- . Ионизирующее излучение вызывает радиолиз воды собразованием Н2 ; Н2О2 и свободных радикалов: Н* ; ОН* ; О* . Вода – реакционноспособное соединение. Вода окисляется атомарным кислородом: Н2О + О Н2О2 При взаимодействии с F2 образуется НF, а также О2 ;О3 ;Н2О2 ; F2О и другие соединения. С остальными галогенами при низких температурах водареагирует с образованием смеси кислот Н Гал и Н Гал О. При обычных условиях с водой взаимодействует до половинырастворённого в ней СI2 и значительно меньшие количества Br2 и J 2 . При повышенных температурах СI2 и Br2 разлагают воду собразованием Н Гал и О2 . При пропускании паров воды через раскалённый уголь онаразлагается и образуется так называемый водяной газ: Н2О + С СО + Н2 При повышенной температуре в присутствии катализатора водареагирует с СО; СН4 и другими углеводородами, например: Н2О + СО СО2 + Н2 Н2О + СН4 СО + 3Н2 Эти реакции используют для промышленного полученияводорода. Фосфор при нагревании с водой под давлением в присутствиикатализатора окисляется в метафосфорную кислоту: 6Н2О + 3Р 2НРО3 + 5Н2 Вода взаимодействует со многими металлами с образованиемН2 и сответствующего гидроксида. Со щелочными и щелочно-земельнымиметаллами ( кроме Мg ) эта реакция протекает уже при комнатнойтемпературе. Менее активные металлы разлагают воду при повышеннойтемпературе, например, Мg и Zn – выше 1000 С; Fe – выше 6000 С : 2Fe + 3H2O Fe2O 3 + 3H2 При взаимодействии с водой многих оксидов образуютсякислоты или основания. Вода может служить катализатором, например, щелочныеметаллы и водород реагируют с CI2 только в присутствии следов воды. Иногда вода – каталитический яд, например, для железногокатализатора при синтезе NH3. Способность молекул воды образовывать трёхмерные сеткиводородных связей позволяет ей давать с инертными газами, углеводородами,СО2 , CI2 , (CH2)2O , CHCI3 и многими другими веществами газовыегидраты. Примерно до конца 19 века вода считалась бесплатнымнеистощимым даром природы. Её не хватало только в слабонаселённых районахпустынь. В 20 веке взгляд на воду резко изменился. В результате быстрогороста населения земного шара и бурного развития промышленности проблемаснабжения человечества чистой пресной водой стала чуть ли не мировойпроблемой номер один. В настоящее время люди используют ежегодно около 3000млрд кубических метров воды, и эта цифра непрерывно быстро растёт. Вомногих густонаселённых промышленных районах чистой воды уже не хватает. Недостаток пресной воды на земном шаре можно восполнитьразличными путями: опреснять морскую воду, а также заменять ею, где этовозможно в технике, пресную воду; очищать сточные воды до такой степени,чтобы их можно было спокойно спускать в водоёмы и водотоки, не боясьзагрязнить, и использовать вторично; экономно расходовать пресную воду,создавая менее водоёмкую технологию производства, заменяя, где это можно,пресную воду высокого качества водой более низкого качества и т.д. В О Д А - о д н о и з г л а в н ы х б о г а тс т в ч е л о в е ч е с т в а н а З е м л е . С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы : 1. Химическая энциклопедия. Том 1. Редактор И.Л.Кнунянц. Москва, 1988 год. 2. Энциклопедический словарь юного химика. Составители В.А.Крицман, В.В.Станцо. Москва, “ Педагогика“, 1982 год. 3. Слово о воде. Автор О.А.Спенглер. Ленинград, “ Гидрометеоиздат “ , 1980 год. 4. Самое необыкновенное вещество в мире. Автор И.В.Петрянов. Москва, “ Педагогика “ ,1975 год. П Л А Н .I.Вступление. Высказывания известных учёных о воде.II.Основная часть. 1.Распространение воды на планете Земля, в космическом пространстве. 2.Изотопный состав воды. 3.Строение молекулы воды. 4.Физические свойства воды, их аномальность. а).Агрегатные состояния воды. б).Плотность воды в твёрдом и жидком состоянии. в).Теплоёмкость воды. г).Температуры плавления и кипения воды в сравнении с другими водородными соединениями элементов главной подгруппы YI группы таблицы Менделеева. 5.Влияние воды на формирование климата на планете Земля. 6.Вода как основной составной компонент растительных и животных организмов. 7.Использование воды в промышленности, производстве электроэнергии. 8.Использование вода как эталона. а).Для измерения температуры. б).Для измерения массы (веса). в).Для измерения количества тепла. г).Для измерения высоты местности. 9.Тяжёлая вода, её свойства. 10.Омагниченная вода, её свойства. 11.Химические свойства воды. а).Образование воды из кислорода и водорода. б).Диссоциация воды на ионы. в).Фотодиссоциация воды. г).Радиолиз воды. д).Окисление воды атомарным кислородом. е).Взаимодействие воды с неметаллами,галогенами, углеводородами. ж).Взаимодействие воды с металлами. з).Взаимодействие воды с оксидами. и).Вода как катализатор и ингибитор химических реакций.III.Заключение. Вода как одно из главных богатств человечества на Земле.-----------------------1040 27'




Нажми чтобы узнать.

Похожие:

Вода и её свойства iconВода. Тяжелая вода Вода. Тяжелая вода
Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на...
Вода и её свойства iconНеорганические вещества и их роль в организме. Вода
Вода. Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, важнейшим является вода. Количество ее составляет от 60 до 95% общей массы...
Вода и её свойства iconМагнитные свойства вещества 11 класс
Диамагнетики вода, висмут, медь, золото, сера, ртуть, хлор, инертные газы и практически все органические соединения
Вода и её свойства iconВода. Тяжелая вода
Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на...
Вода и её свойства iconЖивительный источник Уразбекова Ж. Х
«Вода-это самое драгоценное ископаемое. Вода-это не просто минеральное сырье, это не только средство для развития промышленности...
Вода и её свойства iconКислотно-основные свойства лигнина в системе вода апротонный растворитель 05. 21. 03 Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины
Химический факультет Московского госу-дарственного университета им. М. В. Ломоносова
Вода и её свойства iconДокументи
1. /Вода Тяжелая вода.doc
Вода и её свойства iconИсследовательская работа «бегство от удивлений, или поиски живой и мёртвой воды»
Нижегородским медицинским центром «Коралловый клуб». В работе много наглядности: фотографий, таблиц, рисунков, схем. Автор достигает...
Вода и её свойства iconУрок химии в 8 классе «…Все хорошо в природе, но вода красота всей природы!»
«Вода — самое драгоценное минеральное сырье, это не только средство для развития промыш­ленности и сельского хозяйства, вода — это...
Вода и её свойства iconФілософія стародавніх Греції І Риму
Цим началом у нього є вода. З одного боку, Фалес, розуміючи воду як начало, наївно примушує плавати на ній Землю, а з іншого боку,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы