Вода і її властивості фізичні і хімічні. Структура води

03.04.2017

найважливіше, унікальне за властивостями і складом речовина нашої планети — це, звичайно, вода. Адже саме завдяки їй на Землі життя є, в той час як на інших відомих сьогодні об’єктах Сонячної системи її немає. Тверда, рідка, у вигляді пари — вона потрібна і важлива будь-яка. Вода і її властивості складають предмет вивчення цілої наукової дисципліни — гідрології.

Кількість води на планеті

Якщо розглядати показник кількості даного оксиду у всіх агрегатних станах, то його на планеті близько 75% від загальної маси. При цьому слід враховувати зв’язану воду в органічних сполуках, живих істот, мінералах та інших елементах.

Вода і її властивості фізичні і хімічні. Структура води

Якщо враховувати тільки рідке і тверде стан води, показник впаде до 70,8%. Розглянемо, як розподіляються ці відсотки, де міститься аналізоване речовина.

  1. Солоної води в океанах і морях, солончакових озерах на Землі 360 млн км 2 .
  2. Прісна вода розподілена нерівномірно: її в льодовиках Гренландії, Арктики, Антарктики закуте в льоди 16,3 млн км 2 .
  3. У прісних річках, болотах і озерах зосереджено 5,3 млн км 2 оксиду водню.
  4. Підземні води становлять 100 млн м 3 .

Саме тому космонавтам з далекого космічного простору видно Землю у формі кулі блакитного кольору з рідкими вкрапленнями суші. Вода і її властивості, знання особливостей будови є важливими елементами науки. До того ж, останнім часом людство починає відчувати явну нестачу прісної води. Може бути, такі знання допоможуть у вирішенні даної проблеми.

Склад води і будова молекули

Якщо розглянути ці показники, то одразу стануть зрозумілі і властивості, які проявляє це дивна речовина. Так, молекула води складається з двох атомів водню і одного атома кисню, тому має емпіричну формулу Н2 О. Крім того, при побудові самої молекули велику роль відіграють електрони обох елементів. Подивимося, що собою представляють структура води та її властивості.

Вода і її властивості фізичні і хімічні. Структура води

Очевидно, що кожна молекула орієнтована навколо іншої, і всі разом вони формують загальну кристалічну решітку. Цікаво те, що оксид побудований у формі тетраедра — атом кисню в центрі, а дві пари електронів його і два атоми водню навколо асиметрично. Якщо провести через центри ядер атомів лінії і з’єднати їх, то вийде саме тетраэдрическая геометрична форма.

Кут між центром атома кисню і ядрами воднів становить 104,5 0 С. Довжина зв’язку О-Н = 0,0957 нм. Наявність електронних пар кисню, а також його більше в порівнянні з водородами спорідненість до електрону забезпечують формування в молекулі негативно зарядженого поля. На противагу йому ядра воднів утворюють позитивно заряджену частину з’єднання. Таким чином, виходить, що молекула води — диполь. Це визначає те, якою може бути вода, і її фізичні властивості також залежать від будови молекули. Для живих істот ці особливості відіграють життєво важливу роль.

Основні фізичні властивості

До таких прийнято відносити кристалічну решітку, температури кипіння і плавлення, особливі індивідуальні характеристики. Всі їх і розглянемо.

  1. Будова кристалічної решітки оксиду водню залежить від агрегатного стану. Воно може бути твердим — лід, рідким — основна вода при звичайних умовах, газоподібним — пар при підвищенні температури води понад 100 0 С. Красиві різьблені кристали формує лід. Решітка в цілому пухка, але дуже міцне з’єднання, густина низька. Бачити її можна на прикладі сніжинок або морозних візерунків на склі. У звичайної води решітка не має постійної форми, вона змінюється і переходить з одного стану в інший.
  2. Молекула води в космічному просторі має правильну форму кулі. Однак під дією земної сили тяжіння вона спотворюється і в рідкому стані, приймає форму посудини.
  3. Те, що по структурі оксид водню — диполь, обумовлює наступні властивості: висока теплопровідність і теплоємність, яка простежується у швидкому нагріванні і тривалому охолодженні речовини, здатність орієнтувати навколо себе як іони, так і окремі електрони, з’єднання. Це робить воду універсальним розчинником (як полярним, так і нейтральним).
  4. Склад води і будова молекули пояснюють здатність цього з’єднання утворювати численні водневі зв’язки, в тому числі з іншими сполуками, що мають неподеленные електронні пари (аміак, спирт та інші).
  5. Температура кипіння рідкої води — 100 0 С, кристалізація настає при +4 0 С. Нижче цього показника — лід. Якщо ж збільшувати тиск, температура кипіння води різко зросте. Так, при високих атмосферах в ній можна розтопити свинець, але вона при цьому навіть не закипить (понад 300 0 С).
  6. Властивості води вельми значущі для живих істот. Наприклад, одне з найважливіших — поверхневий натяг. Це формування найтоншої захисної плівки на поверхні оксиду водню. Мова йде про воду в рідкому стані. Цю плівку розірвати механічним впливом дуже складно. Вченими встановлено, що знадобиться сила, рівна вазі в 100 тонн. Як її побачити? Плівка очевидна, коли вода крапає з крана повільно. Видно, що вона немов в якійсь оболонці, яка розтягується до певної межі і ваги і відривається у вигляді круглої крапельки, дещо спотвореною силою тяжіння. Завдяки поверхневому натягненню багато предмети можуть знаходитися на поверхні води. Комахи, які мають особливі пристосування, можуть вільно пересуватися по ній.
  7. Вода і її властивості аномальне і унікальні. За органолептичними показниками дане з’єднання — безбарвна рідина без смаку і запаху. Те, що ми називаємо смаком води, — це розчинені в ній мінерали та інші компоненти.
  8. Електропровідність оксиду водню у рідкому стані залежить від того, скільки і яких солей в ній розчинені. Дистильована вода, яка не містить ніяких домішок, електричний струм не проводить.

Лід — це особливий стан води. У структурі цього стану молекули пов’язані один з одним водневими зв’язками і формують гарну кристалічну решітку. Але вона досить нестійка і легко може розколотися, розтанути, тобто деформуватися. Між молекулами зберігається безліч порожнеч, розміри яких перевищують розміри самих частинок. Завдяки цьому щільність льоду менше, ніж рідкого оксиду водню.

Вода і її властивості фізичні і хімічні. Структура води

Це має велике значення для річок, озер та інших прісних водойм. Адже в зимовий період вода в них не замерзає повністю, а лише покривається щільною кіркою більш легкого льоду, спливаючого наверх. Якби ця властивість не було характерно для твердого стану оксиду водню, водойми промерзали б наскрізь. Життя під водою була б неможлива.

Крім того, тверде стан води має велике значення як джерело величезної кількості прісних питних запасів. Це льодовики.

Особливим властивістю води можна назвати явище потрійної точки. Це такий стан, при якому лід, пара і рідина можуть існувати одночасно. Для цього потрібні такі умови, як:

  • високий тиск — 610 Па;
  • температура 0,01 0 С.

Показник прозорості води варіюється залежно від сторонніх домішок. Рідина може бути повністю прозорою, опалесцентной, каламутною. Поглинаються хвилі жовтого і червоного кольорів, глибоко проникають промені фіолетові.

Вода і її властивості фізичні і хімічні. Структура води

Хімічні властивості

Вода і її властивості — важливий інструмент у розумінні багатьох процесів життєдіяльності. Тому вони вивчені дуже добре. Так, гідрохімію цікавлять вода та її хімічні властивості. Серед них можна назвати наступні:

Короткий опис статті: нетрадиційна енергетика та її характеристика Вода і її властивості. Фізичні характеристики. Хімічні властивості. Особливості будови молекули. Кругообіг води в природі. Кількість на планеті. Поняття про тяжку і структурованої воді. вода і її властивості стан води складу води

Джерело: Вода і її властивості фізичні і хімічні. Структура води :: SYL.ru

Також ви можете прочитати