Kuka tietää veden kaavan kouluajoista lähtien? Tietysti kaikki. On todennäköistä, että koko kemian kurssilta monille, jotka eivät sitten opiskele sitä erikoisesti, jää vain tieto siitä, mitä kaava H2O tarkoittaa. Mutta nyt yritämme ymmärtää mahdollisimman paljon yksityiskohtaisesti ja syvästi, mikä on vesi? Mitkä ovat sen tärkeimmät ominaisuudet ja miksi tarkalleen ilman sitä elämä Maapallolla on mahdotonta.
Vesi aineena
Vesimolekyyli, kuten tiedämme, koostuu yhdestä happiatomista ja kahdesta vetyatomista. Sen kaava on kirjoitettu näin: H2O. Tällä aineella voi olla kolme tilaa: kiinteä - jään muodossa, kaasumainen - höyryn muodossa ja nestemäinen - aineena ilman väriä, makua ja hajua. Muuten, tämä on ainoa aine planeetalla, joka voi esiintyä kaikissa kolmessa tilassa samanaikaisesti luonnollisissa olosuhteissa. Esimerkiksi: Maan napoilla - jäätä, v altamerissä - vettä ja haihtuminen auringonsäteiden alla on höyryä. Tässä mielessä vesi on epänormaalia.
Vesi on myös yleisin aine meilläplaneetta. Se peittää Maaplaneetan pinnan lähes seitsemänkymmentä prosenttia - nämä ovat v altameriä ja lukuisia jokia, joissa on järviä, ja jäätiköitä. Suurin osa planeetan vedestä on suolaista. Se ei sovellu juotavaksi eikä maanviljelyyn. Makean veden osuus planeetan veden kokonaismäärästä on vain kaksi ja puoli prosenttia.
Vesi on erittäin vahva ja laadukas liuotin. Tästä johtuen kemialliset reaktiot vedessä tapahtuvat v altavalla nopeudella. Tämä sama ominaisuus vaikuttaa aineenvaihduntaan ihmiskehossa. On hyvin tunnettu tosiasia, että aikuisen kehossa on seitsemänkymmentä prosenttia vettä. Lapsella tämä prosenttiosuus on vielä suurempi. Vanhuuteen mennessä tämä luku laskee seitsemästäkymmenestä kuuteenkymmeneen prosenttiin. Muuten, tämä veden ominaisuus osoittaa selvästi, että se on ihmiselämän perusta. Mitä enemmän vettä kehossa on - sitä terveempi, aktiivisempi ja nuorempi se on. Siksi kaikkien maiden tutkijat ja lääkärit toistavat väsymättä, että sinun on juotava paljon. Se on vettä puhtaassa muodossaan, ei teen, kahvin tai muiden juomien korvikkeita.
Vesi muokkaa planeetan ilmastoa, eikä tämä ole liioittelua. V altameren lämpimät virrat lämmittävät kokonaisia maanosia. Tämä johtuu siitä, että vesi imee paljon auringon lämpöä ja luovuttaa sen sitten pois, kun se alkaa jäähtyä. Joten se säätelee lämpötilaa planeetalla. Monet tiedemiehet sanovat, että maapallo olisi jäähtynyt ja muuttunut kiveksi kauan sitten, jos vihreällä planeetalla ei olisi ollut niin paljon vettä.
Veden ominaisuudet
Vedellä on monia erittäin mielenkiintoisia ominaisuuksia.
Esimerkiksi vesi on liikkuvin aine ilman jälkeen. Koulukurssilta monet varmasti muistavat sellaisen asian kuin veden kiertokulku luonnossa. Esimerkiksi: virta haihtuu suoran auringonvalon vaikutuksesta, muuttuu vesihöyryksi. Lisäksi tuuli kuljettaa tätä höyryä jonnekin, kerääntyy pilviin ja jopa ukkospilviin ja putoaa vuorilla lumen, rakeiden tai sateen muodossa. Edelleen vuorilta puro valuu jälleen alas, osittain haihtuen. Ja niin - ympyrässä - sykli toistuu miljoonia kertoja.
Vedellä on myös erittäin korkea lämpökapasiteetti. Tästä johtuen vesistöt, erityisesti v altameret, jäähtyvät hyvin hitaasti siirtyessään lämpimästä vuodenajasta tai vuorokaudenajasta kylmään. Toisa alta, kun ilman lämpötila nousee, vesi lämpenee hyvin hitaasti. Tästä johtuen, kuten edellä mainittiin, vesi stabiloi ilman lämpötilaa koko planeetallamme.
Elohopean jälkeen vedellä on suurin pintajännitys. On mahdotonta olla huomaamatta, että tasaiselle pinnalle vahingossa roiskunut pisara muuttuu joskus vaikuttavaksi täpläksi. Tämä osoittaa veden sitkeyden. Toinen ominaisuus ilmenee, kun lämpötila laskee neljään asteeseen. Heti kun vesi jäähtyy tähän merkkiin, se vaalenee. Siksi jää kelluu aina veden pinnalla ja jäätyy kuoreen peittäen joet ja järvet. Tämän ansiosta kalat eivät jääty talvella jäätyviin vesistöihin.
Vesi sähkön johtijana
Ensin sinun pitäisi oppia, mitä sähkönjohtavuus on (mukaan lukien vesi). Sähkönjohtavuus on kyky atai aineet johtavat sähköä itsensä kautta. Näin ollen veden sähkönjohtavuus on veden kyky johtaa virtaa. Tämä kyky riippuu suoraan nesteen suolojen ja muiden epäpuhtauksien määrästä. Esimerkiksi tislatun veden sähkönjohtavuus on lähes minimoitu johtuen siitä, että tällainen vesi puhdistetaan erilaisista hyvän sähkönjohtavuuden kann alta välttämättömistä lisäaineista. Erinomainen virranjohdin on merivesi, jossa suolojen pitoisuus on erittäin korkea. Sähkönjohtavuus riippuu myös veden lämpötilasta. Mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi on veden sähkönjohtavuus. Tämä kuvio paljastettiin fyysikkojen useiden kokeiden ansiosta.
Veden sähkönjohtavuuden mittaaminen
On olemassa sellainen termi - konduktometria. Tämä on yhden liuosten sähkönjohtavuuteen perustuvan sähkökemiallisen analyysimenetelmän nimi. Tätä menetelmää käytetään suolojen tai happojen liuospitoisuuden määrittämiseen sekä joidenkin teollisten liuosten koostumuksen säätelyyn. Vedellä on amfoteerisia ominaisuuksia. Eli olosuhteista riippuen se pystyy osoittamaan sekä happamia että emäksisiä ominaisuuksia - toimimaan sekä happona että emäksenä.
Tässä analyysissä käytetyllä laitteella on hyvin samanlainen nimi - konduktiometri. Konduktometrillä mitataan elektrolyyttien sähkönjohtavuus liuoksessa, jonka analyysi suoritetaan. Ehkä on syytä selittää toinen termi - elektrolyytti. Tämä on aine, joka liukeneessaan tai sulaessaanhajoaa ioneiksi, minkä seurauksena johdetaan sähkövirtaa. Ioni on sähköisesti varautunut hiukkanen. Itse asiassa konduktiomittari määrittää sen sähkönjohtavuuden ottamalla perustana tietyt veden sähkönjohtavuuden yksiköt. Tämä tarkoittaa, että se määrittää tietyn vesimäärän sähkönjohtavuuden, joka otetaan alkuyksiköksi.
Jo ennen viime vuosisadan 70-luvun alkua mittayksikköä "mo" käytettiin osoittamaan sähkön johtavuutta, se oli johdannainen toisesta suuresta - ohmista, joka on vastuksen pääyksikkö. Sähkönjohtavuus on suure, joka on kääntäen verrannollinen vastukseen. Nyt se mitataan Siemensillä. Tämä arvo on saanut nimensä saksalaisen fyysikon Werner von Siemensin kunniaksi.
Siemens
Siemens (voidaan merkitä sekä Cm:llä että S:llä) on ohmin käänteisluku, joka on sähkönjohtavuuden yksikkö. Yksi cm on yhtä suuri kuin minkä tahansa johtimen sähkönjohtavuus, jonka resistanssi on 1 ohm. Siemens ilmaisee kaavan:
Veden lämmönjohtavuus
Puhutaan nyt siitä, mitä lämmönjohtavuus on. Lämmönjohtavuus on aineen kyky siirtää lämpöenergiaa. Ilmiön ydin on siinä, että atomien ja molekyylien liike-energia, joka määrää tietyn kappaleen tai aineen lämpötilan, siirtyytoinen keho tai aine vuorovaikutuksensa aikana. Toisin sanoen lämmönjohtavuus on lämmönvaihtoa kappaleiden, aineiden välillä sekä kehon ja aineen välillä.
Veden lämmönjohtavuus on myös erittäin korkea. Ihmiset käyttävät päivittäin tätä veden ominaisuutta huomaamattaan. Esimerkiksi kylmän veden kaataminen astiaan ja juomien tai ruokien jäähdyttäminen siihen. Kylmä vesi ottaa lämpöä pullosta, astiasta, sen sijaan antaa kylmää, myös käänteinen reaktio on mahdollinen.
Nyt sama ilmiö voidaan helposti kuvitella planeetan mittakaavassa. Meri lämpenee kesän aikana, ja sitten - kylmän sään alkaessa se hitaasti jäähtyy ja luovuttaa lämpönsä ilmaan lämmittäen siten maanosia. Talven jäähtymisen jälkeen v altameri alkaa lämmetä hyvin hitaasti maaperään verrattuna ja luovuttaa viileytensä kesäauringosta kuihtuville mantereille.
Veden tiheys
Yllä sanottiin, että kalat elävät lammikossa talvella, koska vesi jäätyy koko pinnalla kuorineen. Tiedämme, että vesi alkaa muuttua jääksi nollan lämpötilassa. Koska veden tiheys on suurempi kuin jään tiheys, jää kelluu ja jäätyy pinnalla.
Mikä on veden redox-ominaisuudet
Vesi voi myös eri olosuhteissa olla sekä hapetin että pelkistysaine. Eli vesi, joka luovuttaa elektroninsa, on positiivisesti varautunut ja hapettunut. Tai se hankkii elektroneja ja varautuu negatiivisesti, mikä tarkoittaa, että se palautuu. Ensimmäisessä tapauksessa vesi hapettuu ja sitä kutsutaan kuolleeksi. Hän omistaaerittäin voimakkaita bakteereja tappavia ominaisuuksia, mutta sinun ei tarvitse juoda sitä. Toisessa tapauksessa vesi on elävää. Se virkistää, stimuloi kehoa palautumaan, tuo energiaa soluihin. Ero näiden kahden veden ominaisuuden välillä ilmaistaan termillä "pelkistyspotentiaali".
Mihin vesi voi reagoida
Vesi pystyy reagoimaan lähes kaikkien maan päällä olevien aineiden kanssa. Ainoa asia on, että näiden reaktioiden esiintymistä varten sinun on varmistettava sopiva lämpötila ja mikroilmasto.
Esimerkiksi huoneenlämmössä vesi reagoi hyvin metallien, kuten natriumin, kaliumin, bariumin, kanssa - niitä kutsutaan aktiivisiksi. Halogeeneja ovat fluori ja kloori. Kuumennettaessa vesi reagoi hyvin raudan, magnesiumin, hiilen, metaanin kanssa.
Vesi reagoi erilaisten katalyyttien avulla amidien, karboksyylihappojen esterien kanssa. Katalyytti on aine, joka näyttää työntävän komponentit keskinäiseen reaktioon ja kiihdyttäen sitä.
Onko vettä muualla kuin Maassa?
Toistaiseksi vettä ei ole löydetty millään aurinkokunnan planeetalla Maata lukuun ottamatta. Kyllä, he olettavat sen läsnäolon tällaisten jättiläisplaneettojen, kuten Jupiterin, Saturnuksen, Neptunuksen ja Uranuksen, satelliiteilla, mutta toistaiseksi tutkijoilla ei ole tarkkoja tietoja. On olemassa toinenkin hypoteesi, jota ei ole vielä täysin vahvistettu, pohjavedestä Mars-planeetalla ja Maan satelliitissa - Kuussa. Marsista on esitetty useita teorioita, joiden mukaan tällä planeetalla oli aikoinaan v altameri ja sen mahdollisen mallin ovat jopa tutkijat suunnitelleet.
Aurinkokunnan ulkopuolella on monia suuria ja pieniä planeettoja, joilla voi tutkijoiden mukaan olla vettä. Mutta toistaiseksi ei ole pienintäkään tapaa olla varma tästä.
Kuinka käytät veden lämmön- ja sähkönjohtavuutta käytännön tarkoituksiin
Vedellä on korkea lämpökapasiteetti, joten sitä käytetään lämmitysverkoissa lämmönsiirtoaineena. Se välittää lämmön tuottaj alta kuluttajalle. Monet ydinvoimalaitokset käyttävät myös vettä erinomaisena jäähdytysnesteenä.
Lääketieteessä jäätä käytetään jäähdytykseen ja höyryä desinfiointiin. Jäätä käytetään myös ravintolajärjestelmässä.
Monissa ydinreaktoreissa vettä käytetään onnistuneen ydinketjureaktion hidastajana.
Painevettä käytetään halkeamaan, murtamaan ja jopa leikkaamaan kiviä. Tätä käytetään aktiivisesti tunneleiden, maanalaisten tilojen, varastojen ja metrojen rakentamisessa.
Johtopäätös
Artikkelista seuraa, että vesi on ominaisuuksiltaan ja toiminn altaan korvaamattomin ja hämmästyttävin aine maan päällä. Onko ihmisen tai muun maan päällä elävän olennon elämä vedestä riippuvainen? Varmasti kyllä. Edistääkö tämä aine ihmisten tieteellistä toimintaa? Joo. Onko vedellä sähkönjohtavuutta, lämmönjohtavuutta ja muita hyödyllisiä ominaisuuksia? Vastaus on myös kyllä. Toinen asia on, että maapallolla on yhä vähemmän vettä ja vielä enemmän puhdasta vettä. Ja meidän tehtävämme on suojella ja turvata se (ja siten meidät kaikki) siltäkatoaminen.
