Vem känner till vattenformeln sedan skoltiden? Naturligtvis allt. Det är troligt att från hela kemikursen, för många som sedan inte studerar den specialiserat, är det enda som återstår kunskapen om vad formeln H2O står för. Men nu ska vi försöka förstå så mycket som möjligt i detalj och på djupet vad är vatten? Vilka är dess huvudsakliga egenskaper och varför exakt utan det är livet på planeten jorden omöjligt.
Vatten som ämne
Vattenmolekylen består som vi vet av en syreatom och två väteatomer. Dess formel är skriven så här: H2O. Detta ämne kan ha tre tillstånd: fast - i form av is, gasformigt - i form av ånga och flytande - som ett ämne utan färg, smak och lukt. Förresten, detta är det enda ämnet på planeten som kan existera i alla tre tillstånd samtidigt under naturliga förhållanden. Till exempel: vid jordens poler - is, i haven - vatten och avdunstning under solens strålar är ånga. I denna mening är vatten onorm alt.
Vatten är dessutom det vanligaste ämnet på våraplanet. Det täcker planetens yta med nästan sjuttio procent - det är hav och många floder med sjöar och glaciärer. Det mesta av vattnet på planeten är s alt. Det är olämpligt att dricka och för jordbruk. Färskvatten utgör bara två och en halv procent av den totala mängden vatten på planeten.
Vatten är ett mycket starkt och högkvalitativt lösningsmedel. På grund av detta sker kemiska reaktioner i vatten med en enorm hastighet. Samma egenskap påverkar ämnesomsättningen i människokroppen. Det är ett välkänt faktum att en vuxens kropp består av sjuttio procent vatten. Hos ett barn är denna andel ännu högre. Vid hög ålder sjunker denna siffra från sjuttio till sextio procent. Förresten, denna egenskap hos vatten visar tydligt att det är grunden för mänskligt liv. Ju mer vatten i kroppen – desto friskare, aktivare och yngre är den. Därför upprepar forskare och läkare i alla länder outtröttligt att du behöver dricka mycket. Det är vatten i sin rena form och inte ersättningar i form av te, kaffe eller andra drycker.
Vattnet formar klimatet på planeten, och det är inte en överdrift. Varma strömmar i havet värmer hela kontinenter. Detta beror på att vatten tar upp mycket solvärme, och sedan ger bort det när det börjar svalna. Så det reglerar temperaturen på planeten. Många forskare säger att jorden skulle ha svalnat och förvandlats till sten för länge sedan om det inte vore för närvaron av så mycket vatten på den gröna planeten.
Vattnets egenskaper
Vatten har många mycket intressanta egenskaper.
Vatten är till exempel det mest rörliga ämnet efter luft. Från skolkursen är det säkert många som minns något sådant som vattnets kretslopp i naturen. Till exempel: en ström avdunstar under påverkan av direkt solljus, förvandlas till vattenånga. Vidare transporteras denna ånga någonstans av vinden, samlas i moln och även i åskmoln och faller i bergen i form av snö, hagel eller regn. Vidare, från bergen, rinner bäcken ner igen, delvis avdunstar. Och så – i en cirkel – upprepas cykeln miljontals gånger.
Vatten har också en mycket hög värmekapacitet. Det är på grund av detta som vattenkroppar, särskilt hav, svalnar mycket långsamt under övergången från en varm årstid eller tid på dagen till en kall. Omvänt, när lufttemperaturen stiger, värms vattnet upp mycket långsamt. På grund av detta, som nämnts ovan, stabiliserar vatten lufttemperaturen över hela vår planet.
Efter kvicksilver har vatten den högsta ytspänningen. Det är omöjligt att inte märka att en droppe som av misstag spills på en plan yta ibland blir en imponerande fläck. Detta visar duktiliteten hos vattnet. En annan egenskap visar sig när temperaturen sjunker till fyra grader. Så fort vattnet svalnar till detta märke blir det ljusare. Därför flyter is alltid på vattenytan och fryser i en skorpa och täcker floder och sjöar. Tack vare detta fryser inte fiskar i vattendrag som fryser på vintern.
Vatten som en ledare av elektricitet
Först bör du lära dig om vad elektrisk ledningsförmåga är (inklusive vatten). Elektrisk ledningsförmåga är förmågan hos eneller ämnen leder elektricitet genom sig själva. Följaktligen är vattnets elektriska ledningsförmåga vattnets förmåga att leda ström. Denna förmåga beror direkt på mängden s alter och andra föroreningar i vätskan. Till exempel är den elektriska ledningsförmågan för destillerat vatten nästan minimerad på grund av att sådant vatten renas från olika tillsatser som är så nödvändiga för god elektrisk ledningsförmåga. En utmärkt strömledare är havsvatten, där koncentrationen av s alter är mycket hög. Den elektriska ledningsförmågan beror också på vattnets temperatur. Ju högre temperatur, desto högre elektrisk ledningsförmåga har vattnet. Detta mönster avslöjades tack vare fysikers många experiment.
Mätning av vattens elektriska ledningsförmåga
Det finns en sådan term - konduktometri. Detta är namnet på en av metoderna för elektrokemisk analys baserad på den elektriska ledningsförmågan hos lösningar. Denna metod används för att bestämma koncentrationen i lösningar av s alter eller syror, samt för att kontrollera sammansättningen av vissa industriella lösningar. Vatten har amfotära egenskaper. Det vill säga, beroende på förhållandena kan den uppvisa både sura och basiska egenskaper - att fungera både som en syra och som en bas.
Enheten som används för denna analys har ett mycket liknande namn - en konduktometer. Med hjälp av en konduktometer mäts den elektriska ledningsförmågan hos elektrolyter i en lösning, vars analys utförs. Kanske är det värt att förklara en annan term - elektrolyt. Detta är ett ämne som, när det löses eller smälts,bryts ner till joner, på grund av vilka en elektrisk ström sedan leds. En jon är en elektriskt laddad partikel. I själva verket bestämmer konduktometern, med vissa enheter för vattens elektriska ledningsförmåga, dess elektriska ledningsförmåga. Det vill säga, den bestämmer den elektriska ledningsförmågan för en specifik volym vatten som den initiala enheten.
Även före början av sjuttiotalet av förra seklet användes måttenheten "mo" för att indikera ledningsförmågan hos elektricitet, den var en derivata av en annan storhet - Ohm, som är huvudenheten för motstånd. Elektrisk ledningsförmåga är en storhet som är omvänt proportionell mot resistans. Nu mäts det i Siemens. Detta värde fick sitt namn för att hedra fysikern från Tyskland - Werner von Siemens.
Siemens
Siemens (kan betecknas med både Cm och S) är den reciproka av Ohm, som är en enhet för elektrisk ledningsförmåga. En cm är lika med den elektriska ledningsförmågan för alla ledare vars resistans är 1 ohm. Uttryckt av Siemens genom formeln:
Vattens värmeledningsförmåga
Nu ska vi prata om vad värmeledningsförmåga är. Värmeledningsförmåga är ett ämnes förmåga att överföra värmeenergi. Kärnan i fenomenet ligger i det faktum att den kinetiska energin hos atomer och molekyler, som bestämmer temperaturen hos en given kropp eller substans, överförsannan kropp eller substans under deras interaktion. Med andra ord är värmeledningsförmåga värmeväxling mellan kroppar, ämnen, såväl som mellan en kropp och en substans.
Vattnets värmeledningsförmåga är också mycket hög. Människor använder dagligen denna egenskap av vatten utan att märka det. Till exempel att hälla kallt vatten i en behållare och kyla drycker eller mat i den. Kallt vatten tar värme från flaskan, behållaren, istället ger kallt, den omvända reaktionen är också möjlig.
Nu kan samma fenomen lätt föreställas i planetarisk skala. Havet värms upp under sommaren, och sedan - med början av kallt väder, svalnar det långsamt och ger upp sin värme till luften och värmer därmed upp kontinenterna. Efter att ha svalnat under vintern börjar havet värmas upp mycket långsamt jämfört med landet och ger upp sin svalka till kontinenterna som tynar bort från sommarsolen.
Vattnets täthet
Det sades ovan att fiskar lever i en damm på vintern på grund av att vattnet fryser med en skorpa över hela deras yta. Vi vet att vatten börjar förvandlas till is vid en temperatur på noll grader. På grund av det faktum att vattentätheten är större än isens densitet flyter isen och fryser på ytan.
Vilka är vattnets redoxegenskaper
Vatten kan även under olika förhållanden vara både ett oxidationsmedel och ett reduktionsmedel. Det vill säga att vatten, som ger upp sina elektroner, är positivt laddat och oxiderat. Eller så får den elektroner och laddas negativt, vilket betyder att den återställs. I det första fallet oxiderar vattnet och kallas dött. Hon ägermycket kraftfulla bakteriedödande egenskaper, men du behöver inte dricka det. I det andra fallet är vattnet levande. Det stärker, stimulerar kroppen att återhämta sig, ger energi till cellerna. Skillnaden mellan dessa två egenskaper hos vatten uttrycks i termen "redoxpotential".
Vad kan vatten reagera med
Vatten kan reagera med nästan alla ämnen som finns på jorden. Det enda är att för att dessa reaktioner ska inträffa måste du ge en lämplig temperatur och ett lämpligt mikroklimat.
Till exempel, vid rumstemperatur, reagerar vatten bra med metaller som natrium, kalium, barium - de kallas aktiva. Halogener är fluor och klor. När det värms upp reagerar vatten bra med järn, magnesium, kol, metan.
Med hjälp av olika katalysatorer reagerar vatten med amider, estrar av karboxylsyror. En katalysator är ett ämne som verkar driva komponenterna till en ömsesidig reaktion och påskynda den.
Finns det vatten någon annanstans än jorden?
Hittills har vatten inte hittats på någon planet i solsystemet, förutom jorden. Ja, de antar dess närvaro på satelliterna för sådana gigantiska planeter som Jupiter, Saturnus, Neptunus och Uranus, men än så länge har forskare inte exakta data. Det finns en annan hypotes, ännu inte helt verifierad, om grundvatten på planeten Mars och på jordens satellit - månen. Beträffande Mars har ett antal teorier framförts om att det en gång fanns ett hav på denna planet, och dess möjliga modell designades till och med av forskare.
Utanför solsystemet finns det många stora och små planeter, där det enligt forskare kan finnas vatten. Men än så länge finns det inte det minsta sätt att vara säker på detta.
Hur man använder vattens termiska och elektriska ledningsförmåga för praktiska ändamål
På grund av att vatten har hög värmekapacitet används det i värmeledningar som värmebärare. Det ger värmeöverföring från producenten till konsumenten. Många kärnkraftverk använder också vatten som ett utmärkt kylmedel.
Inom medicin används is för kylning och ånga för desinfektion. Is används också i cateringsystemet.
I många kärnreaktorer används vatten som moderator för en framgångsrik kärnkedjereaktion.
Tryckvatten används för att klyva, bryta igenom och till och med skära stenar. Detta används aktivt vid konstruktion av tunnlar, underjordiska anläggningar, lager, tunnelbanor.
Slutsats
Det följer av artikeln att vatten i dess egenskaper och funktioner är det mest oersättliga och fantastiska ämnet på jorden. Är livet för en person eller någon annan levande varelse på jorden beroende av vatten? Visst ja. Bidrar detta ämne till mänskliga vetenskapliga aktiviteter? Ja. Har vatten elektrisk ledningsförmåga, värmeledningsförmåga och andra användbara egenskaper? Svaret är också ja. En annan sak är att det finns mindre och mindre vatten på jorden, och ännu mer rent vatten. Och vår uppgift är att bevara och säkra den (och därför oss alla) frånförsvinnande.
