Вода – самое распространенное неорганическое вещество, которое при нормальных условиях пребывает в состоянии жидкости. Она содержится в организмах животного и растительного происхождения, применяется в каждодневной обыденной жизни, во многих сферах производственной деятельности человека.
Свойства воды изучаются на протяжении столетий, но в настоящее время понятны не до конца.
Физические свойства
Вода – это биполярное соединение, что объясняется большим различием в электроотрицательности водородных и кислородного атомов, которые связаны в одну молекулу ковалентной полярной связью.
Вещество при нормальных условиях (давлении и температуре) находится в жидком состоянии и это удивительно, потому что ближайший аналог – сероводород представляет собой в таких же условиях газ.
Необычные свойства воды, которых к настоящему времени установлено много как официальной наукой, так и любительскими исследованиями, объясняются способностью ее молекул к ассоциации. Межмолекулярные связи, образованные между частично заряженным негативно атомом кислорода и частично заряженными позитивно атомами водорода, способствуют группированию молекул.
Удивительные физические свойства воды состоят в следующем:
- большой дипольный момент,
- высокая температура кипения,
- большая удельная теплота парообразования,
- максимальная, среди всех прочих жидкостей, удельная теплоемкость,
- высокая удельная теплота плавления и образования пара.
Вода превращается в твердое вещество (лед) при 0 °С, переходит в газообразное состояние (пар) при 100 °С, максимальное значение плотности, равное 1 г/см3, демонстрирует при 4 °С.
Удивительно, но чистая вода абсолютно не проводит электрический ток. Проводимость, которая наблюдается в повсеместной практике, объясняется невысокой степенью очистки, наличием ионов солей. Дистиллят, в котором заряженных частиц нет совсем, ток не проводит. Метод определения электропроводности используется для оценки концентрации солей.
Совокупность особенностей объясняет огромное количество направлений практического использования этой жидкости.
Температура кипения
Относительно веществ, аналогичных по строению, вода имеет слишком высокую температуру кипения, которая объясняется существованием в жидком состоянии межмолекулярных ассоциатов.
Кипением называется переход жидкого вещества в газообразное. Для того чтобы молекулы воды отдалились друг от друга на большое расстояние, которое присуще газам, нужно разорвать межмолекулярные связи, затратить на это большое количество энергии. Поэтому воду приходится нагревать до 100 °С.
Интересно! Сероводород – вещество, максимально похожее по электронному строению на воду, в нормальных условиях вообще не сжижается.
Критическая температура воды гораздо выше температуры кипения, она равняется 374 °С. Это означает, что, если водяной пар нагреть чуть выше указанного значения, он обретает абсолютно другое строение и превратить его обратно в жидкость уже никогда не будет возможно. Сейчас проводятся активные исследования строения молекулы и надмолекулярных структур в состоянии после достижения критической точки. Есть информация о новых необычных качествах жидкости после таких воздействий.
Поверхностное натяжение
Сила натяжения поверхности, возникающая в зоне раздела двух различных фаз (агрегатных состояний), называется поверхностной. Для воды эта характеристика имеет большую величину, в результате вещество при стекании образует капли сферической формы.
Благодаря этому свойству на водной поверхности могут плавать маленькие объекты с плотностью, большей, чем у воды. Примерами таких объектов служат насекомые, перемещающиеся по речной глади, примеси, хлопья, которые собираются в верхнем слое при очистке промышленных стоков.
Универсальный растворитель
Вслед за классиком принято считать, что основой жизни являются белковые тела, но этот тезис можно оспаривать с учетом распространенности воды как растворителя в живых организмах, окружающих природных объектах, которых не счесть.
Вода – основное вещество во внутриклеточном и межклеточном пространстве всех живых систем. Кровь, лимфатическая, спинномозговая, внутриглазная жидкости представляют собой водные растворы.
Необычные свойства обычной воды, выражающиеся в способности растворять большое количество разнохарактерных минеральных и органических соединений, обусловлены ее структурой. Поляризация молекулы способствует образованию сольватной оболочки вокруг веществ отличающегося строения, что приводит к получению растворов.
Природная вода в зависимости от геологического окружения характеризуется различной жесткостью, отличается по содержанию карбонатных и гидрокарбонатных солей щелочноземельных металлов. Высокие показатели жесткости препятствуют применению воды в качестве теплоносителя в отопительных системах, многих других видах оборудования. Избыток солей может мешать приготовлению строительных смесей, разведению клеевых композиций, получению растворов медицинского, сельскохозяйственного, промышленного назначения.
На практике концентрация нежелательных солей понижается с помощью различных методов, которые требуют небольших затрат и апробированы на протяжении многих лет.
Жесткая вода непригодна не только для решения производственных задач, но и как источник живительной влаги. Поэтому для пищевых целей рекомендуется смягчать воду фильтрами или покупать готовую продукцию, концентрация солей в которой соответствует физиологическим потребностям.
Химические свойства
Существует огромное количество химических превращений, в которых вода – непосредственный участник. В некоторых реакциях это единственное вещество, претерпевающее преобразование. Типичный пример – электролиз, в процессе которого вода под влиянием электрического тока разлагается на газообразные простые вещества из водородных и кислородных атомов. Во всех остальных взаимодействиях принимают участие минимум два исходных реагента.
С металлами
Вода легко реагирует с активными металлами (щелочными) с выделением большого количества тепловой энергии, взаимодействует при нагревании с другими металлическими элементами, находящимися в ряду активности после водорода.
С оксидами
Вода вступает в реакции с оксидами металлов и неметаллических элементов. Это свойство приводит к появлению ржавчины, других продуктов коррозии сплавов. Другой пример активной реакции с оксидом активного металла – гашение извести, которое иногда делают в практической работе строители.
Взаимодействие с оксидами неметаллов приводит к обратимому получению слабых кислот. Пример, наиболее часто встречающийся в обыденной жизни, – превращение углекислого газа в водном растворе в угольную кислоту. Все газированные напитки имеют слабокислую среду, поэтому постоянно пить их не рекомендуется из-за возможности нанесения вреда здоровью.
С солями
Солевые молекулы состоят из атомов металла и каких-либо кислотных остатков. В зависимости от характера первых и вторых частиц в результате обменных превращений с водой получают растворы с кислой или щелочной средой. Взаимодействие, которое называется гидролизом, имеет большое практическое значение.
Важно! Водные растворы мыла образуют щелочную среду, что приводит к разрушению клеток микробов, частичному повреждению поверхности кожи. Обычные процедуры гигиены требуют последующего использования косметических препаратов для восстановления нормального состояния кожных покровов.
Способность к гидролизу используется в медицине. Так, при некоторых болезнях горла рекомендуют содовые полоскания, лечебное действие которых обусловлено влиянием щелочной среды на микроорганизмы.
Многие соли обладают свойством присоединять молекулы воды с образованием гидратов, если первичные соединения находились в кристаллической форме, то в результате образуются кристаллогидраты. Наиболее известные кристаллогидраты получаются на основе сульфатов. Так, гидратированное производное сульфата кальция называется гипсом, меди и железа – купоросами. Гипс широко используется в медицинской и строительной практике, купоросы известны фунгицидной, бактерицидной, инсектицидной активностью, применяются в сельском хозяйстве. Железный купорос также используется при производстве красок и текстильных материалов.
С органическими веществами
При нормальных условиях вода с органическими соединениями в большинстве случаев не реагирует. Взаимодействие требует повышения температуры, использования катализаторов кислотной либо другой природы. Процесс присоединения воды получил название гидратации, наибольшее практическое значение имеет гидратация непредельных углеводородов.
Таким способом получают технический спирт, сначала разлагая водой карбид, затем вовлекая его в каталитическое присоединение водной молекулы. Пищевой спирт производят из растительного сырья посредством ферментативного брожения, в котором вода выступает не в качестве реагента, а в роли растворяющей жидкости.
Биологическая роль
Биологическая роль процессов, происходящих с участием воды, важна для всех живых организмов. Она является основополагающим фактором благополучного функционирования экосистемы в целом.
Значение для человека
Человеческий организм почти на 80 % состоит из воды, причем концентрация в различных органах существенно отличается. Так, в клетках головного мозга она достигает 85 %, в костной ткани приближается к 3 %. Прежде всего вода выполняет функцию растворителя, а также среды, в которой происходят обменные процессы.
Жидкость, поступающая извне, называется экзогенной. К ее качеству, по понятным причинам, предъявляются повышенные требования. Она способствует благополучному протеканию катаболических и анаболических процессов, что объясняет необходимость употребления очищенной воды любым человеком, особенно спортсменами и больными людьми.
Реакции утилизации пищевых продуктов требуют затраты воды на гидролиз макромолекул. Углеводы, все вещества липидной, белковой группы могут усваиваться только после гидролитического расщепления.
Часть молекул образуется в результате метаболических превращений, такой продукт называется эндогенным, он также обеспечивает благополучие общего физиологического состояния.
Минеральная вода
Еще в давние времена наблюдением были обнаружены целебные свойства некоторых видов вод из естественных источников. Впоследствии это стало предметом науки – бальнеологии.
Полезные свойства отечественных минеральных вод для организма человека были выявлены в 18 веке. После вхождения в состав государства Крыма, части Кавказа и Средней Азии российская, затем советская бальнеология начала активно развиваться. В современных странах наука не прекратила своей актуальности.
Состоятельные люди уже не всегда стремились к родникам Франции, Италии, предпочитая «Боржоми», «Нафтусю», «Ессентуки» и многие другие продукты из местных подземных источников. Польза от водолечения, включающего регулярное употребление питьевого продукта вовнутрь, многократно подтверждена отзывами и вполне объяснима.
Специфический солевой состав, уникальные концентрации и соотношения природных компонентов обладают способностью улучшать пищеварительную систему, очищать протоки и органы выделения, повышать иммунитет, увеличивать подвижность суставов благодаря выведению из них лишних наслоений. Учитывая большую биологическую активность минеральной воды, употреблять ее нужно в ограниченном количестве в соответствии с рекомендациями специалистов.
В духовном мире
Магические свойства воды известны давно, использовались в различных духовных практиках. Достаточно вспомнить, сколь большое внимание мусульмане уделяют омовению, как бережно относятся к святой воде всегда (и особенно на Крещение) православные (ортодоксальные) христиане и католики.
Чтобы не обидеть религиозные чувства верующих, не стоит, наверное, удивительные свойства воды обсуждать с материалистической точки зрения.
В практиках нетрадиционного направления вода служит особую роль, в нее погружают предметы во время заговоров, заклинаний, эмоциональных обращений, порывов. Долгое время эти особенности воды оставались неизученными, только в последние годы кое-что стало проясняться.
Память воды
После наблюдения с помощью приборов ассоциированных групп из молекулярной воды, которые при определенных влияниях могут переформатироваться, обретать новый вид и пространственную конфигурацию, многое становится понятно.
Внешние воздействия – это какие-либо колебания в окружающем пространстве. Когда произносятся добрые слова в направлении емкости с водным раствором, молекулы могут образовывать строго определенные фигуры. Жидкость фиксирует новое состояние, создается впечатление о запоминании тех или иных слов. Вода с конфигурациями ассоциированных фигур обладает специфической активностью, проявляет целебное действие.
Вода – это самое обычное, при этом наиболее необычное, бесценное вещество, которое встречается повсеместно. Многие свойства известны давно, их применяют в быту, медицине, сельском хозяйстве, на производстве. При таком большом расходе огромное значение имеет разработка и внедрение способов очистки жидких стоков, этой проблемой сейчас озабочены все страны.
Некоторые качества были выявлены недавно, находятся под пристальным вниманием ученых. Весьма вероятно, что в обозримом будущем появятся новые водные технологии, способные украсить нашу жизнь при максимальной экономии ресурсов.
(Пока оценок нет)
Загрузка...
