Реферат: Загадочная вода

Ученик 8с классаКРФМЛИ

Туркин Евгений.

г. Сыктывкар.

2003 г.

 Какие изменения происходят в воде, при изменении внешних условий, в чём онипоявляются, и почему так происходит? Знать это одинаково важно и для геолога, идля астонома, и для биолога. В природе нет более распространённого вещества,чем вода.

 Вода течёт реками, разливается озёрами, сгущается тучами в небе, стелитсятуманом по земле. Она зримо и не зримо присутствует всюду.

 Почти 200 лет уже исследуют учёные воду, но свойства её рас -крыты и объясненыещё не полностью. Пожалуй, ни одно вещество при его изучении не вело себя такзагадочно. Бессчётное количество раз поведение её, казалось, шло вразрез совсеми законами физики.

 В 18 веке учёные решили, что частица воды состоит из одного атома водорода иодного атома кислорода. И сразу столкнулись с загадкой. При соединении одногообъёма кислорода с двумя объё -мами кислорода неизменно возникло два объёмаводы, а не один. Почему? Ведь если в равных объёмах газов содержится равные ко-личества частиц, и частицы не делятся.… Не менее странным каза -лось и то, чтоводяной пар, состоящий из кислорода и водорода, легче кислорода, своей части.

 Около 75 лет ушло на то, чтобы примирить теорию с практикой. Как только былодоказано, что химическая формула воды Н2О, а не НО, всё сразу стало на своиместа.

Присоединении двух объёмов водорода с одним стало получаться два объёма воды:2Н2+О2=2Н2О.

 Просто объяснялась и непонятная прежде лёгкость водяного пара. В самом деле:молекула воды входит только один атом кислорода, а в молекуле кислорода их два.Вес водорода в воде можно не учи -тывать, потому что атом водорода в 16 разлегче атома кислорода.

 Но на этом все неприятности с водой не закончились, просто она стала вести себяменее загадочно. Поведение её с точки зрения физики и химии по-прежнему невписывалось не в какие рамки. Учёным никак не удавалось понять, от чего длянагревания воды надо затратить гораздо больше энергии, чем для нагревания такогоже количества, скажем, железа или песка. Почему вода кипит при 100º, азамерзает при 0º.

 Для химиков таблица Менделеева – всё равно что адресное бюро для человека,приехавшего в незнакомый город. Она помогает бы -стро ориентироваться.Достаточно знать, какое место занимает химический элемент в таблице, чтобы тутже получить о нём почти все сведения.

 Воды, конечно в таблице Менделеева нет, но там есть кислород (О). Он стоит водной группе с теллуром (Те), серой (S) и селеном (Sе). Прописка элементов водной группе говорит о том, что соединения с водородом одинаковы. Каждый изатомов этих эле -ментов соединяется с двумя атомами водорода. В результате воз-никают: вода (Н2О), сероводород (Н2S),селенистый водород (Н2Sе) и теллуристый водород (Н2Sе). Молекула воды самаялёгкая из них. Она тяжелее атома водорода всего в 18 раз. Молекулярный вестеллуристого водорода – 130 – он самый тяжёлый.

 Естественно чем тяжелее молекулы, тем больше должны быть си -лы, которыепритягивают их друг к другу. Не будь так, все тела попросту распались бы. Чембольше силы взаимного притяжения молекул, тем более бурным должно быть иххаотическое движение для того, чтобы они могли разорвать свои связи и веществозак -ипело. Чем оно интенсивнее, тем температура выше. Значит чем тяжелеевещество, тем при более высокой температуре оно будет кипеть. Теллуристыйводород начинает кипеть при -4°С. Селенис — тый водород легче, поэтому точкакипения лежит ниже, она -42°С. Сероводород кипит при –61°С. Тогда вода, каксамое лёгкое из них, должна кипеть ещё при более низкой температуре. Но однако,она кипит при 100°С, это знают все.

  />
Если соединитьнанесённые точки кипения Н2Те, Н2Sе, Н2S, получится почти прямая линия.Казалось бы, точка кипения воды должна лежать на её продолжении. Но она вдругрезко прыгает вверх, к 100°С. Та же странность происходит и при замерзанииводы. По графику она должна была бы замерзнуть лишь при –90°С, между тем онапревращается в лёд при 0°С.

 Разве может вода не подчинятся общим для других веществ физико-химическимзаконам? Значит, в мире молекул действуют какие-то неизвестные, а может быть, ине правильно понятые силы?

 Объяснить, почему вода кипит при 100°С, а замерзает при 0°С, удалось лишь около70 лет тому назад. Дело в том, что одна сторона их имеет положительный заряд, адругая – отрицательный. Про такие молекуле говорят, что они полярны. Полярностьмолекул вызвана тем, что атомы водорода присоединяются к атому кисло –рода несимметрично с боков, а в молекуле сероводорода или теллуристого водорода, атяготеют к одной стороне.

 Как только водород соединится с кислородом, тот час орбиты его электроновменяются, отклоняясь к кислороду. Ведь электроны водорода принадлежат теперь неему одному, они стали общим достоянием водорода и кислорода. Но из-за измененияорбиты электронов ядра водорода, обладающие положительным зарядом, обнажаются.В целом молекула воды, конечно, остаётся нейтральной. Но та сторона её, гдеприсоединился водород, оказывается положительной по заряду, а та, кудасдвинулись электроны, — отрицательна.

 Из-за того, что молекулы воды полярны, между ними кроме обычных сил притяжениядействуют ещё и электрические. Они получили названия водородных связей. Однамолекула воды может удержать ими возле себя целых 4 молекулы. Вот почему вода кипитне при –70°С, а при 100°С, и замерзает при температуре на 90° выше, чем ейполагалось бы.

 Водородные связи делают воду чудесной, непохожей ни на какую другую, жидкость.Количество тепла, нужное для нагревания одного грамма её на один градус, инымисловами теплоёмкость,  в два раза больше, чем теплоёмкость спирта, в 30 – чемртути. Способность воды запасать в себе, словно печка, большие количестватепла, а затем отдавать его обратно имеет огромное значение для жизни Земли. Втех местах, где её поблизости нет, разница между ночной и дневной температурамидостигает 50°. При таком перепаде температур лопаются камни! В знойной Сахарепосле испепе –ляющей жары, ночью без костра можно замёрзнуть! Оберегая растенияот заморозков, садовники ставили в неотапливаемых оранжереях бочки с водой.Остывая на 10°, бочка давала столько же тепла, сколько небольшая охапка дров.

 Для того чтобы нагреть 1 литр воды от 0° до 100°, надо затратить 100 килокалорий. Для того чтобы испарить тот же литр, — в 5 раз больше. Вот почему такхолодно в мокром костюме. Удивительные свойства воды неисчислимы. Она вовсе нетакая мягкая и под –датливая, как кажется. Об неё можно больно ушибится еслинеудачно нырнёшь. Столкновение дождинки с реактивным самолётом оставляет следна его корпусе. В США есть токарный станок, где вода режет бетон. Кажетсяневероятным, но вода прочна, как сталь.

 Вода универсальный растворитель. В природе нет, ни одного вещества, которое быне растворялось в тех или иных количествах. Тончайшие аналитические весы показалибы, что вместе со стаканом чая вы каждый день выпиваете 0,0001 граммарастворённого стекла.

Абсолютночистой воды в природы нет. Не получена она пока ещё  ни в одной лабораторий.

 Вода чутко реагирует на любые изменения внешних условий: на давление, натемпературу. Её свойства изменяются на некоторое время даже после того, как онапобывает обычным льдом. Урожай пшеницы и кукурузы, если их поливать водой израстаявшего льда, возрастает в 1,5 раза. Молодые животные на такой воде быстреерастут. Недаром биологи называют её иногда «живой» водою. Благотворно действуетна растения и вода, прошедшая через магнитное поле. В чём тут дело, пока неразгадано.

 Вода «знает» не только о земных делах, она поддерживает каким-то образом самуютесную связь с космосом. Давно известно, что скорость протекания одной и той жехимической реакции в разное

времябывает неодинаковой. Словно вода прислушивалась к какому-то зову из космоса и,послушная ему, несколько меняла свои свойства. По всей вероятности, так оно иесть, – на поведение воды влияют события на Солнце. Как это происходит и в чёмвыражается, пока ещё учёные не знают.

 Вода и в наши дни так же загадочна как 200 лет назад.

/>