Сегодня речь пойдет о воде и ее свойствах.
Мы рассмотрим воду как с химической, так и с физической точки зрения.
Поймем почему вода так важна для нас и почему ее следует беречь.
Итак для начала нам нужно определить что же представляет из себя это вещество.
Вода - прозрачная жидкость, не имеющая цвета и запаха.
Вода играет важную роль в построении и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды.
Известно, что без воды жизнь на земле была бы невозможна.
Однако в твёрдом состоянии она называется льдом или снегом, а в газообразном - водяным паром.
Также вода может переходить из одного состояния в другое под действием внешней среды.
Около 71% поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озера, реки).
Исходя из такого большого количества воды на нашей планете, ее изучению стоило отвести большое количество времени.
Она имеет множество интересных и удивительных свойств.
Свойства воды - это совокупность физических, химических, биохимических, органолептических, физико-химических свойств воды.
Академик И.В.Петрянов свою научно – популярную книгу о воде назвал “Самое необыкновенное вещество в мире”.
А известный российский доктор биологических наук Б.Ф.Сергеев начал писать свою книгу “Занимательная физиология” с главы о воде – “Вещество, которое создало нашу планету”.
Ученые правы: нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода.
В то же время не существует другого такого же вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах.
Известно, что почти три четверти поверхности нашей планеты занято океанами и морями.
Также твёрдой водой – снегом и льдом – покрыто аж 20% суши.
Из общего количества воды на Земле, равного 1 млрд. 386 млн. кубических километров, 1 млрд. 338 млн. 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 ею земной шар слоем более 2,5 километров.
На каждого человека на планете примерно приходится 0,33 кубических километров морской и 0,008 кубических километров пресной воды.
Подавляющая часть пресной воды на Земле находится в таком состоянии, которое делает её труднодоступной для человека.
Около 70% пресных вод содержится в ледниковых покровах стран, находящихся за полярным кругом, и в горных ледниках, 30% - в водоносных слоях под землёй, а в руслах всех рек находится всего лишь 0,006% пресных вод.
Также известен такой факт, что в межзвездном пространстве нашли частицы воды.
Впрочем, она также находится в составе комет и в большей части планет нашей системы, в том числе и в спутниках, окружающих эти планеты.
Но о воде известно было не всегда, долгое время информация о ней была недоступна людям.
До XIX века люди не знали, что вода - химическое соединение, ее считали обычным химическим элементом.
Однако после этого больше ста лет все и всюду считали, что вода - это соединение, которое можно описать единственно возможной формулой H_2 O.
Но уже в 1932 году весь мир узнал, что кроме обычной в их понимании воды, на свете есть еще и тяжелая вода.
На сегодняшний день известно, что изотопных видов воды существует множество, а именно 135.
Состав воды, даже полностью освобожденной от минеральных и органических добавок, не прост и многообразен.
Такое вот непростое это "простейшее соединение" - вода.
Всё многообразие свойств воды и необычность их проявления определяется физической природой этих атомов, способом их объединения в молекулу и группировкой образовавшихся молекул.
Непрерывно соприкасаясь со всякими веществами, вода фактически всегда представляет собой раствор различного, зачастую достаточно сложного состава.
Вода действует как универсальный растворитель.
Ее растворяющему действию, в некоторой степени, подвластны и твердые тела, и жидкости, и газы.
Нет земного вещества – минерала, горной породы, живого тела, не содержащего воды.
Любопытно, что в одних случаях она обычно входит в состав веществ, будучи связанных химически между собой, в других – в виде самостоятельных, изолированных молекул, удерживаясь за счет межмолекулярных взаимодействий, в третьих – в жидком состоянии, заполняя поры и структурные полости.
В воде находятся почти все химические элементы периодической таблицы Д.И.Менделеева, а также газы, кислоты, щелочи, соли и органические вещества.
Но самое удивительное в том, что вода является самым лучшим носителем информации, какая только может существовать.
Без воды жить на Земле было бы невозможно.
Запоминая данные, она получает новые свойства, но ее химический состав при это не меняется.
Парадоксальная суть в том, что структура воды является приоритетной, чем её химический состав, который не меняется.
Известно, что соленой воды в океанах и морях, солончаковых озерах на Земле 360 млн км^2 .
Пресная вода поделена неравномерно: в ледниках Гренландии, Арктики, Антарктиды находится 16,3 млн км^2  воды.
В пресных же реках, болотах а также и озерах сосредоточено 5,3 млн км^2 оксида водорода.
А подземные воды составляют 100 млн м^3 .
Именно из-за этого космонавтам из далекого космического пространства видно Землю в форме шара голубого цвета с не частыми вкраплениями суши.
Поэтому вода и ее свойства, а также знание особенностей строения являются важными элементами науки.
Плюс к этому, в последнее время человечество начинает испытывать явную нехватку пресной воды.
Возможно такие знания помогут в решении данной проблемы.
Если проанализировать эти показатели, то сразу будут ясны свойства, которые проявляет это удивительное вещество.
Так, известно, что в состав молекулы воды входят два атома водорода и один атом кислорода, поэтому имеет эмпирическую формулу Н_2 О.
Помимо этого, при построении самой молекулы важную роль играют электроны обоих элементов.
Рассмотрим, что представляют из себя структура воды и ее свойства.
Каждая молекула ориентирована вокруг другой, и все вместе они формируют общую кристаллическую решетку.
Оксид построен в форме тетраэдра - атом кислорода в центре, а две пары электронов его и два атома водорода вокруг асимметрично.
Если провести через центры ядер атомов линии и соединить их, то получится тетраэдрическая форма.
Также угол между центром атома кислорода и ядрами водородов составляет целых 104,5 ^0 С. Наличие электронных пар кислорода, а также его большее сродство к электрону обеспечивают формирование в молекуле отрицательно заряженного поля.
Однако в противовес ему ядра водородов формируют положительно заряженную часть соединения.
Таким образом, получается, что молекула воды является диполем.
Это - показатель того, какой может быть вода, и ее физические свойства тоже зависят от строения молекулы.
Для живых существ эти особенности играют очень большую роль.
К таковым, однако, принято относить кристаллическую решетку, температуры кипения и плавления, а также особенные индивидуальные характеристики.
Интересно, что строение кристаллической решетки оксида водорода зависит от агрегатного состояния.
Оно может быть твердым - лед, жидким - вода при обычных условиях, газообразным - пар при повышении температуры воды.
Красивые узорные кристаллы формирует лед, решетка в целом рыхлая, но соединение очень прочное, плотность низкая.
Видеть ее легко можно зимой на примере снежинок или морозных узоров на стеклах.
У обычной воды решетка не имеет постоянной формы.
Она изменяется и переходит из одного состояния в другое.
Также известно, что в космосе частица воды находится в форме шара.
Под действием силы тяжести она искажается и в жидком состоянии принимает форму сосуда.
То, что по структуре оксид водорода - диполь, обуславливает следующие свойства: высокая теплопроводность и теплоемкость, способность ориентировать вокруг себя как ионы, так и отдельные электроны, соединения.
Именно это делает воду универсальным и эффективным растворителем (как полярным, так и нейтральным).
Состав воды и строение молекулы объясняют способность этого соединения образовывать множественные водородные связи, в том числе с другими соединениями, имеющими неподеленные электронные пары.
Любопытно, что температура кипения жидкой воды - 100^0 С, кристаллизация наступает при +4^0 С.
Если же увеличивать давление, то температура кипения воды резко возрастет, так например, при высоких атмосферах в ней можно растопить свинец, но она при этом даже не закипит (свыше 300^0 С).
Свойства воды весьма значимы для живых существ, например, одно из самых важных - поверхностное натяжение.
Это образование очень тонкой защитной пленки на поверхности оксида водорода.
Речь идет о воде именно в жидком состоянии.
Эту пленку разорвать механическим воздействием очень сложно, учеными установлено, что понадобится сила, равная весу в 100 тонн.
Пленку можно увидеть, когда вода капает из крана медленно.
Заметно, что она будто в некоторой оболочке, которая расширяется до определенного предела и веса и отрывается в виде круглой капли слегка искаженной силой тяжести.
И именно из-за поверхностного натяжения, различным физические тела могут находиться на поверхности воды.
Насекомые, имеющие определенные приспособления, могут легко передвигаться по ней.
Всеже вода и ее свойства аномальны и уникальны.
По органолептическим данным это соединение - бесцветная жидкость без вкуса и запаха.
То, что мы называем вкусом воды, - это растворенные в ней минералы.
Электропроводность оксида водорода находящегося в жидком состоянии сильно зависит от того, сколько и каких солей в нем растворены.
Известно, что дистиллированная вода, не содержащая никаких примесей, электрический ток не проводит.
Лед - это особое состояние воды, в структуре которого молекулы связаны друг с другом водородными связями и формируют красивую кристаллическую решетку.
Но она не очень устойчива и легко может расколоться, растаять, то есть деформироваться.
Между молекулами сохраняется множество пустот, размеры которых превышают размеры самих частиц, благодаря этому плотность льда меньше, чем жидкого оксида водорода.
Это имеет большое значение для рек, озер и прочих пресных водоемов, ведь в зимний период вода в них не замерзает полностью, а лишь покрывается плотной коркой более легкого льда, всплывающего наверх.
Если бы данное свойство не было характерно для твердого состояния оксида водорода, то водоемы промерзали бы насквозь и жизнь под водой была бы невозможна.
Твердое состояние воды имеет большое значение как источник огромного количества питьевых пресных запасов.
Особенным свойством воды можно назвать явление тройной точки, это состояние, при котором лед, пар и жидкость могут существовать одновременно.
Показатель прозрачности воды варьируется в зависимости от примесей.
Жидкость может быть полностью прозрачной, мутной.
Известно, что поглощаются волны желтого и красного цветов, глубоко проникают лучи фиолетовые.
Итак вода и ее свойства являются важным ключем к пониманию многих, протекающих вокруг нас, процессов.
Именно поэтому они изучены очень хорошо.
Так, гидрохимию привлекают вода, а также ее химические свойства.
Жесткость, свойство которое объясняется наличием солей кальция и магния, их ионов в растворе.
Подразделяется на постоянную (соли названных металлов: хлоридов, сульфатов, сульфитов, нитратов), временную (гидрокарбонаты).
В России воду перед применением смягчают химическим путем для улучшения качества.
Минерализация - это свойство, основанное на дипольном моменте оксида водорода.
Благодаря его наличию молекулы способны присоединять к себе множество других веществ, ионов.
Так образуются ассоциаты, клатраты и другие объединения.
Окислительно-восстановительные свойства, как универсальный растворитель, катализатор, ассоциат.
Также вода способна взаимодействовать с множеством простых и сложных соединений.
С некоторыми при взаимодействии вода ведет себя как окислитель, а с другими как восстановитель.
Как восстановитель реагирует с галогенами, солями, некоторыми металлами, с многими органическими веществами.
Реакции с органическими веществами подробно изучает органическая химия.
Вода и ее свойства являются показателем того, насколько она универсальна и уникальна.
Как окислитель вода реагирует с активными металлами, некоторыми бинарными солями, многими органическими соединениями, углеродом, метаном.
Вообще химические реакции с участием данного вещества нуждаются в подборе определенных условий, именно от них и будет зависеть исход реакции.
Биохимические свойства: вода является частью биохимических процессов организма, являясь растворителем, катализатором и средой.
Взаимодействие с газами происходит с образованием клатратов.
Обычная жидкая вода может поглощать неактивные химически газы и располагать их внутри полостей между молекулами внутренней структуры, такие соединения принято называть клатратами.
Однако известно, что со многими металлами оксид водорода формирует кристаллогидраты, в которые он включен в неизменном виде.
Например, медный купорос (CuSO_4 *5H_2 O), также обычные гидраты (NaOH*H_2 O).
Для воды вполне характерны реакции соединения, при которых происходит образование новых классов веществ (кислот, щелочей, оснований).
Однако они не являются окислительно-восстановительными.
Электролиз: под влиянием электрического тока молекула разлагается на водород и кислород.
С позиции теории Льюиса вода - это слабая кислота и слабое основание одновременно.
Можно сказать о некоей амфотерности в химических свойствах.
Оксид водорода вносит огромный вклад для всех живых существ.
Так как посути вода и есть создатель жизни.
Мы знаем, что без воды люди не смогут существовать даже несколько дней.
Это универсальный, способный растворять и органические, и неорганические соединения, растворитель, действующий в живых системах.
Именно поэтому вода - источник и среда для протекания всех каталитических биохимических преобразований.
Проходящих с формированием сложных жизненно важных комплексных соединений.
Способность умение образовывать водородные связи делает данное вещество универсальным в выдерживании температур без изменения своего агрегатного состояния.
Если бы это было не так, то при малейшем снижении градусов она превращалась бы в лед внутри живых существ.
Для человека вода - источник всех основных бытовых благ и нужд: приготовление пищи, стирка, уборка, принятие ванны, купание.
Промышленные заводы (химические, текстильные, машиностроительные и другие) не сумели бы осуществлять свою работу без оксида водорода.
Издревле считалось, что вода - это источник здоровья, она применялась и применяется сегодня как лечебное вещество.
Растения также используют ее как основной источник питания, за счет чего они продуцируют кислород - газ, благодаря которому существует жизнь на нашей с вами планете.
Также можно назвать еще десятки причин того, почему вода - это самое широко распространенное, важное и необходимое вещество, без исключения, для всех живых и искусственно созданных человеком объектов.
Возникает вопрос, почему свойства воды могут изменяться и восстанавливаться при переходе в разные агрегатные состояния?
Ответ на этот вопрос следующий: у данного соединения существует своя информационная память.
Она записывает все изменения и приводит к восстановлению структуры и свойств в нужное время.
Биоэнергетическое поле, через которое проходит часть воды (которая берется из космоса), хранит в себе мощный заряд энергии.
Поэтому эту закономерность часто используют при лечении.
С медицинской точки зрения не каждая вода может иметь положительный эффект, в том числе и информационный.
Вода, как мы уже поняли, несет большой вклад в жизнь и развитие всего живого на планете.
Изучение свойств и строения воды, позволило человеку использовать ее в полной мере.
Но необходимо помнить про количество пресных вод.
Ее на земле намного меньше чем любой другой.
Также нужно помнить что воду необходимо держать в чистоте и не загрязнять.
Долгие годы человечество пытается найти планеты пригодные для жизни.
Одним из основополагающих требований на ряду с кислородом является именно вода.
Так как человеческий организм содержит в себе около 70-75% воды на всю массу тела.
И без нее существование на другой планете, даже на короткий промежуток времени не представляется возможным.
