Головна

А - зміна щільності води; б - те ж, інших речовин

  1.  A. в ролландовом речовині кори головного мозку
  2.  F55 Зловживання речовинами, що не викликають залежності
  3.  Omega 3-6-9, як речовини глибинної дії, нормалізують жировий обмін і ведуть до зниження обсягів підшкірної жирової клітковини.
  4.  P0- -поток споживання неорганічних речовин автотрофами.
  5.  VI. Перехід в прийменники інших частин мови
  6.  VII. Перехід інших частин мови в прикметники
  7.  XI. непромокальні речовини

У вікторинах часто задають питання: чому лід плаває у воді? Всі ми звикли до того, що тверда речовина тоне в своїй рідкій фазі, як, наприклад, метали тонуть у своїх розплавах. Тому дивно, що вода при охолодженні до температури нижче 0 ° С, переходячи в лід, зменшує свою щільність, а її обсяг збільшується майже на 10% (рис. 1). Ось і причина, чому лід плаває у воді - він просто легше її.

Вода стискається під тиском набагато менше, ніж більшість інших рідин. Вчені виявили, що при збільшенні тиску на 1 атм [У Міжнародній системі одиниць (СІ) 1 атм = 105 Па (паскалів)] при 0 ° С її стисливість становить мізерну величину - 0,00005 частки початкового об'єму. Ось чому тільки в придонних шарах океанічних западин на глибинах 7000 - 10000 м вода набуває відчутне ущільнення.

А ось інше дивовижне властивість: при нагріванні води до будь-якої температури потрібно затратити набагато більше тепла, ніж це потрібно для інших речовин. Фізики кажуть, що вона має найвищу з усіх відомих твердих і рідких речовин «питомою теплоємністю», тобто кількістю тепла, необхідного для підвищення температури тіла на 1 ° С. У зв'язку з цією фізичною характеристикою не можна не помітити, що і тут вода має незвичайний характер. Всі речовини з ростом температури збільшують свою теплоємність, а вона попри все в інтервалі від 0 ° до 35 ° С її зменшує.

Мал. 2. Якщо зростає тиск, то збільшується температура переходу в пар. Але після температури 374,19 З тиск більше не впливає (в гуртках тиск в атмосферах)

Візьмемо, наприклад, температуру кипіння речовини, відповідну переходу їх з рідини в газ. Тут вчені виявили чітку закономірність, за якою точка такого переходу визначається хімічним становищем з'єднання. З'єднання кисню з воднем в зв'язку з цим при всіх умовах повинні при 0 ° С бути газом, але це не так - вода при нормальних фізичних умовах переходить в газ (пар) тільки при 100 ° С.

Ось ще одна цікава аномалія води. На рис. 2 ми бачимо, що між тиском і температурою переходу речовин в пар існує досить чітка залежність. Однак при температурі середовища 374,15 ° С чиста вода, на відміну від інших речовин, незалежно від тиску, завжди перетворюється на пару. Цю дивну цифру назвали критичною температурою чистої води.

Незвичайність води спостерігається у всьому. Якщо візьмемо, наприклад, дві частки, протилежно електрично заряджені, то в повітрі найчастіше вони виявляються міцно з'єднаними один з одним. Тепер давайте помістимо їх в воду. У більшості випадків вони миттєво розпадуться. Це пояснюється тим, що в воді сила взаємодії зарядів в 80 разів менше, ніж у повітрі. Ця її здатність відіграє велику роль у розвитку багатьох природних процесів.

Але це не все. Далі йдуть все нові і нові дивовижні особливості води. Так, виявилося, що найдрібніші водяні крапельки замерзають ні до 0 ° С, а при 35 - 40 ° С нижче нуля.

Зараз вчені пояснюють багато особливостей хмар вмістом при низькій температурі не кристалів льоду, а дрібних крапельок рідкої води. Радянський вчений Б. В. Дерягин виявив на поверхні кристалів кварцу зовсім дивовижну воду, яка починає кипіти тільки при температурі 300 ° С і виявляється на 40% більше щільною, ніж природна. У 50-х роках нашого століття в Нідерландах був отриманий патент на новий метод боротьби з накипом в парових котлах. Думаю, що читач, мабуть, чув про це неприємне явище в котлах. Під час кипіння на їх стінках товстим шаром накопичуються випадають з води солі, при цьому робота котла різко погіршується. Доводиться значно збільшувати кількість палива для доведення води до кипіння. Майже двісті років йшла боротьба з накипом, але успіхи були мінімальні і раптом з'явилося дуже простий засіб - воду, що йде в котел, стали пропускати між полюсами постійного магніту. Сталося буквально диво - накіп- перестала утворюватися. Так народилася нова різновид - «магнітна вода» (рис. 3).


Мал. 3. Вода пропускається через систему постійних магнітів


Багато вчених і інженери кинулися вивчати цей феномен. Виявилося багато цікавого: бетон, зачинених на ній, набуває ббльшую міцність, змінюється здатність розчинів до кристалізації. Укладаються гідравлічним способом дамби і греблі з пульпи (вода з піском), пропущеної через постійне магнітне поле, виявляються міцніше, а час їх укладання значно скорочується.

Ця нова різновид води знаходить все більш широке застосування в будівництві, хімічному, керамічному, гірничо-збагачувальному та інших виробництвах.

Експерименти, проведені в Волзькому науково-дослідному інституті гідротехніки і меліорації, показали, що використання для поливу магнітної води підвищує урожай.

В даний час застосування магнітних вод значно розширилося. З їх допомогою поліпшили якість синтетичного каучуку, підвищили інтенсивність очищення промислових стоків і т. Д.

Встановлено, що проходження води в порівняно слабкому магнітному полі, створюваному постійними магнітами, викликає зміна багатьох її властивостей: щільності, електропровідності, здатності до розчинення солей, швидкості осідання в ній твердих частинок і ін. Разюча «магнітна пам'ять» води: новопридбані властивості зберігаються в протягом доби.

Справедливості заради відзначимо, що є цілий ряд фахівців, які скептично ставляться до магнітної воді. Але практика показала її дивні особливості і поставила магнітну воду в ряд ефективних засобів для підвищення продуктивності підприємств і поліпшення якості їхніх товарів.

Не менш дивними властивостями володіє весняна тала вода. Як показали Б. Родимов і І. Торопцев, цей вид води сприятливо впливає на живі організми і рослини. Знову загадка. Чому магнітна і тала вода мають настільки незвичайними властивостями?

Природні води також різноманітні. Вони різні за своїми особливостями, властивостями та складом. Природні води містять майже всі елементи періодичної системи Д. І. Менделєєва. У число їх входить золото. У тонні морської води його зміст становить 0,000004 р

Особливий інтерес у вчених викликає важка вода, в якій звичайний водень замінений його ізотопом - дейтерієм. Вона зустрічається у вигляді невеликої домішки до природним водам. Так, в море на кожні 5600 м3 звичайної води доводиться кубічний метр її важкої різновиди. Всі властивості її відрізняються від звичайної води: вона більш щільна, володіє більш високою в'язкістю, температура її замерзання 3,8 ° С. Є відомості про вплив її на здоров'я людей.

Значно рідше в природі зустрічається тритієва вода, в якій водень заміщений іншим його ізотопом - тритієм. Досить поширена надважку воду, в якій звичайний кисень заміщений його ізотопами. Цей різновид відрізняється більш високою щільністю (вище на 11,3%). а в іншому вона схожа на звичайну воду.

Цікаво, що чиста вода в спокійному стані легко переохолоджується, залишаючись рідкою до мінус 33 ° С або може бути перегріта до 200 ° С. Це її властивість широко використовують у промисловості.

Можна і далі продовжити перерахування особливих властивостей і незвичайного поведінки цієї дивовижної рідини, яка зробила можливим життя на Землі. З одного боку, вода - найбільш вивчене речовина, а з іншого ... Надамо слово великому вченому - знавцеві води - академіку Б. А. Дерягин. В одній зі своїх робіт він зазначає: «Чиста прозора вода джерел і водойм при всій своїй поширеності залишається все ще загадкою для хіміків».

Вода поступово розкриває свої таємниці

Дивацтва води звертали на себе увагу давно. Десятки вчених в різних країнах ламали голови над загадками її поведінки, і їхні праці не пропали даром. Тепер можна сказати, що ми знаємо про воду чимало, хоча далеко не всі.

Виявилося, що в основі всіх її несподіваних властивостей лежить особлива будова молекули. На перший погляд, вона елементарно проста: один атом кисню і з'єднані з ним два атома водню. Однак молекула води має єдину сувору конструкцію. З обох сторін атом кисню з'єднаний атомними зв'язками з двома атомами водню, що утворюють між собою кут 105 °. Схема молекули води показана на рис. 4.

Виходить, що молекула має одну сторону кисневу, а іншу - водневу. В результаті на кисневому кінці внаслідок неповного врівноваження електронів завжди виникає негативний заряд, а на водневому - позитивний. Таким чином, молекула води має два полюси, заряджених протилежно. Вчені назвали її активним диполем ( «ді» - два).

Цей особливий активний диполь веде до утворення міцних зв'язків між молекулами, де плюсова (позитивна) сторона з'єднується з мінусовою (негативною). Для розриву зв'язку з цим потрібно дуже значна енергія. Ось чому вода при звичайних умовах рідина, а для її випаровування необхідна витрата величезної енергії.

Незабаром було відкрито, що молекули води з'єднуються ще додатковими зв'язками, які отримали назву водневих. Вони з'являються тому, що електрони, що входять до складу атома водню, не задовольняються лише взаємодією зі своїм атомом кисню, а прагнуть впливати на сусідні кисневі атоми. Водневі зв'язки - це, іншими словами, експансія електронів водневих атомів. В результаті молекули води виявляються міцно пов'язаними один з одним. Усередині водної маси виникає тиск, що досягає 15 - 20 тис. Атм. Ось і пояснення, чому вода практично нестислива.


Мал. 4. Так влаштована молекула води (О - атом кисню, Н - атом водню)


Але це ще не все. Молекули води прагнуть розташуватися в певному порядку або, по-іншому, - утворити структури. Правда, теплові руху намагаються протидіяти цьому. Вони змушують молекули безперервно рухатися, порушують порядок їх розміщення.

Роботами багатьох дослідників встановлено одне дивовижне обставина - внутрішня структура води виявляється дуже близькою структурі льоду. Тут кожна молекула води оточена чотирма іншими молекулами води. Між ними є порожнечі. Чим їх більше, тим менше щільність льоду і води. При розплавленні льоду ця структура починає змінюватися, кількість пустот зменшується, і щільність води зростає. Ось і пояснення, чому зменшується щільність води при охолодженні.

Було з'ясовано, що на структуру води впливає багато: зміст растворенних- речовин, наявність нерозчинних сполук, форми займаного водою обсягу і інші фактори. Всі ці особливості породжують різноманітність структури води. Вчені пояснюють багато дивацтв води її структурними особливостями.

Роботами Б. А. Дерягина і інших дослідників виявлено існування дуже дивною аномалії води в тонких капілярах діаметром менше 0,001 мм. У неї в усьому інтервалі температур коефіцієнт тертя залишається постійним, що не властиво звичайній воді. Та й щільність її на 40% вище, ніж у звичайної води. Б. А. Дерягин назвав цю сверхплотную воду водою II.

Вчені сперечаються про причини появи подібної води. Природа її залишається поки неясною. Можна очікувати, що в земній корі, в глинистих породах з найтоншими порами, ця вода II має широке поширення.

А як вирішується загадка «магнітної» води, про яку ми розповідали в попередньому розділі? І тут йдуть пошуки. Робляться спроби пояснення цього феномена з позицій особливої ??структури води. Вчені Казанського університету вважають, що в магнітному полі змінюється орієнтація ядерних спінів (обертання) водню в молекулі води, т. Е. Причина тут криється в тонких зміни в молекулі води, відбуваються на атомному рівні.

О. І. Мартинова, Б. Т. Чугаева і Е. А. Леонтьєва пояснюють особливості «магнітної» води присутністю в природних розчинах оксидів заліза і їх гідратів. Намагнічення останніх і обумовлює її особливі властивості. Йде науковий спір, який повинен привести до вирішення цього завдання.

Вчені шукають і знаходять. Постійно розшифровуються одна за одною загадки води. І недалеко той час, коли всі її таємниці будуть розкриті.

 




 А. К. Ларіонов |  Вода і життя |  Вода і цивілізація |  Видима і невидима |  Вічне »рух |  Чи змінюється кількість води на Землі? |  Чи загрожує людству водяний голод? |  Загадки води під землею |  Звідки ж вода в пустелі? |  Знову здивоване запитання |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати