Вода - статии
ВОДА (a.water; n. Wasser; f. Eau; и. Agua) е широко разпространено в природата, най-просто, стабилно при нормални условия химично съединение на водород с кислород, H2O (11,19% водород и 88,81% кислород, според масата ); безцветна течност (синкава на дебели слоеве) без мирис и вкус. Водата играе важна роля в геоложката история на Земята и произхода на живота, във формирането на физическата и химическата среда, климата и времето. Водата е основен компонент в почти всички технологични процеси. Изотопен състав на водата. Поради съществуването на два стабилни изотопа за водород 1 H и 2 H, обикновено обозначени като H и D (деутерий) и три за кислород (16 O, 17 O и 18 O), са известни 9 изотопни разновидности на водата. Тежката вода D2O представлява особен интерес. Вижте таблицата.
Физическите свойства на водата и техните аномалии се определят от факта, че нейните молекули се комбинират в комплекси чрез водородни връзки. Съществуват редица хипотетични структурни модели на водата, които изискват допълнително изясняване.
Структурата на водата е нестабилна, тъй като водородната връзка е около 10 пъти по-силна от обичайното междумолекулно взаимодействие (ъгълът между връзките е 104 ° 27 '). Структурата на водата силно зависи от естеството и концентрацията на примеси, присъстващи в нея в йонни и молекулярни форми. Различни йони, молекули разтворени газове могат да променят структурата на водата, например атомите на хелий и молекулите на водорода могат да бъдат поставени в структурата на водата, без да се разрушават водородните връзки.
Разпределението на електронната плътност във водна молекула е такова, че се създават 4 полюса на заряда: 2 положителни, свързани с водородни атоми, и 2 отрицателни, свързани с електронни облаци от несоциализирани двойки електрони на кислородния атом. Тези полюси на заряди са разположени във върховете на тетраедъра. Поради тази полярност водата има диполен момент (1,86 D). Кристалната структура на обикновения лед е шестоъгълна, „хлабава“, в нея има много „кухини“ (при плътно „опаковане“ на водни молекули в ледени кристали, плътността му би била около 1600 kg/m 3). В течната вода присъщата връзка на всяка молекула H2O с четири съседни молекули („ред от близко разстояние“) се запазва до голяма степен; обаче "разхлабеността" на структурата намалява, когато ледът се стопи, молекулите от "далечен ред" попадат в "кухини", което води до увеличаване на плътността на водата.
Много физични свойства на водата показват значителни аномалии. Плътността на водата достига максимална стойност от 1000 kg/m 3 при + 3,98 ° C; при по-нататъшно охлаждане той намалява и при замръзване пада рязко, докато при почти всички останали вещества кристализацията е придружена от увеличаване на плътността. Водата е способна на значителна хипотермия, т.е. може да остане в течно състояние под точката на топене (дори при -30 ° C). Вискозитетът на водата намалява с увеличаване на налягането и не се увеличава, както при другите течности. Свиваемостта на водата е изключително ниска и намалява с повишаване на температурата. Някои аномалии отслабват с минерализацията на водата и дори изчезват в наситени разтвори. Свойствата на водата могат да варират значително в зависимост от естествените условия, съществуващи в природата, или изкуствено създадени (ефектът от температурата и налягането, магнитните полета).
Химични свойства на водата при нормални условия. Водата е доста стабилно съединение, разлагането на молекулите H2O става забележимо само над 1500 ° C. Водата реагира с много основни и киселинни оксиди, образувайки съответно основи и киселини. Добавянето на вода към молекулите на ненаситени въглеводороди е в основата на индустриалния метод за получаване на алкохоли, алдехиди, кетони. Водата участва в много химически процеси като катализатор. Така че, взаимодействието на алкални метали или водород с халогени, много окислителни реакции не продължават при липса на поне следи от вода.
Водата е слаб електролит, дисоцииращ според уравнението H2O⇔H + + OH -, а йонният продукт на водата служи като количествена характеристика на електролитната дисоциация на водата: Kw = H + OH -, където H + и OH - са концентрацията на съответните йони в g-йон/l; Kv е 10 -14 (22 ° C) и 72 • 10 -14 (100 ° C). Водата разтваря много киселини, основи, минерални соли. Такива разтвори провеждат електрически ток поради дисоциацията на разтворените вещества, за да образуват хидратирани йони. Много вещества, разтворени във вода, влизат в реакция на обменно разлагане с нея, наречена хидролиза. От органичните вещества тези, които съдържат полярни групи (-OH, -NH2, -COOH и др.) И нямат твърде голямо молекулно тегло, се разтварят във вода. Самата вода е силно разтворима (или смесима във всички отношения) само в ограничен брой органични разтворители. Въпреки това, под формата на незначителен примес към органични вещества, водата почти винаги присъства и е способна драстично да промени физическите константи на последните. В природата водата обикновено се намира под формата на разтвори.
Водата в природата. Естествената вода е вид минерал, характеризиращ се с променлив химичен състав, наличие на различни примеси, които променят нейните свойства, и е обект за добив, преработка и използване в огромни количества (около 3 • 10 12 m 3/годишно). Океаните, моретата, езерата, резервоарите, реките, подземните води, почвената влага образуват водна обвивка (вж. Хидросфера). В атмосферата водата е под формата на пара, мъгла и облаци, дъждовни капки и снежни кристали.