Опрацюйте теоретичний матеріал з теми 3.1

Вода, склад її молекули, поширеність у природі. Фізичні властивості води.

«Вода — джерело життя». 

Леонардо да Вінчі

Академік В. І. Вернадський, автор учення про біосферу Землі, говорив про воду: «Вода стоїть окремо в історії нашої планети. Не існує природного тіла, яке змогло б зрівнятися з нею за впливом на перебіг основних геологічних процесів. Немає земної істоти, яка не містила б її. Все земне єство перейняте й охоплене нею».

Будова молекули води.

Молекулярна формула води  Н2О.

Відносна молекулярна маса: Мr (Н2О)  = 18

Масові частки елементів: W(H) = 0,111  , або 11,1%; W(О) = 0,889 , або 88,9%

Графічна формула молекули води  Н ─ О

                                                           │

                                                           Н

 

До складу молекули води  входить три атоми – один атом  Оксигену і два атоми  Гідрогену. Як і всі інші молекули, вода має заряд. Заряди розподілені нерівномірно, тому у молекулі води є два полюси – позитивний і негативний.

Атоми Гідрогену розміщені під кутом 104,5°, що спричиняє   несиметричність   структури і полярність молекули води.

Кут між молекулами може змінюватися в залежності від того, в якому стані знаходиться вода, наприклад в стані льоду він розширюється.


Позитивно заряджений атом Гідрогену однієї молекули води притягається до негативно зарядженого атому Оксигену іншої молекули води. Такий зв'язок отримав назву водневого.

По міцності водневий зв'язок приблизно в 15-20 разів слабкіше зв'язку між О та Н. Тому водневий зв'язок легко розривається, що спостерігається, наприклад, при випаровуванні води. Зв'язок між молекулами здійснюється за допомогою атома Гідрогену
     

Фізичні властивості води

Життя не вистачить людині, щоб вивчити те різноманіття властивостей однієї з найпростіших сполук у природі. Адже енергія води нас зігріває, плавить метал, перевозить мільярди людей.

За допомогою спеціальних приладів, які дають змогу отримати надтонкий струмінь води, під величезним тиском «ріжуть метал», «рубають» вугілля у шахтах. Працює вода у так званих «ковальських цехах». Металевий лист, що знаходиться на прес-формі, поміщають у спеціальний резервуар, який заповнюють водою і герметично закривають. Внаслідок гідроудару лист деформується і набирає форму тієї заготовки, на якій він лежав. Таким чином, з мінімальними затратами можна отримати, наприклад, крило автомобіля, чи навіть кузов…

Згадаємо ті властивості води, які ми вже вчили у молодших класах.

  • Вода – прозора речовина без запаху та смаку.
  • При нормальних умовах (тискові 760 мм рт. ст. і температурі 0°С) густина води 1г/см³.
  • При температурі 0°С вода кристалізується, а при 100°С – перетворюється на пар. Це дає змогу спостерігати в домашніх умовах три стани, у яких перебуває вода: твердий, рідкий, газоподібний.

Вода має велику питому теплоємність, яка рівна 4900Дж/моль ⁰С. Це означає, що при нагріванні 1кг води на 1°С потрібно затратити 4900Дж теплоти.

Щоб нагріти 1 л води на 1 °С, потрібно в 3300 разів більше тепла, ніж для нагрівання 1 л повітря. Яке це має значення для живих організмів, що населяють воду? (Температура води змінюється незначно, й організмам не загрожує охолодження або перегрів)

Вода має ще одну особливу власти­вість, яку називають «аномалією те­плового розширення». Під час на­грівання води від 0 до +4 °С її об’єм зменшується, а починаючи з +4 °С — починає зростати. Яке це має значен­ня для живих організмів, що населя­ють воду? (Узимку на дні водойм вода має температуру не нижчу за 4 °С, що дає можливість живим істотам пере­жити зиму)

Ще одна аномалія води. Усі речови­ни (за невеликим винятком) під час зниження температури стискаються в об’ємі, а вода — збільшується. Лід має більший об’єм, ніж вода, а його густина менша за густину води, тому лід плаває на поверхні води. Яке це має значення для живих організмів, що населяють воду? (Під такою «шу­бою» навіть зимою в Арктиці живим істотам не холодно)

Аномальною властивістю води є дуже висока прихована теплота випаро­вування і плавлення. Щоб випари­ти воду з чайника, потрібно в 5 разів більше тепла, ніж для її кип’ятіння. Повільне випаровування води підтверджує  дослід «Неспалима хусточка» (хусточку змочили водою, потім ацетоном або спиртом і підпалили спирт згоряє швидше, ніж встигає зайнятись хустина). Яке значення має ця властивість води для живих) організмів, що її населяють? (Якби не властивість води повільно випаро­вуватися, то багато водойм улітку і пересихали)

При замерзанні вода виділяє тепло і зігріває навколишнє повітря. Це властивість води також відіграє важливу роль у формуванні клімату нашої планети. Замерзання води в річках, озерах, морях в той же час не дозволяє переохолоджуватися повітрю в даній місцевості. Часто можна спостерігати, як птахи в сильний мороз гріються, сидячи на льоду. Чому в холодні ночі взимку в теплиці став­лять бочку з водою? (Замерзаючи, вода віддає багато тепла. 1 л води, що перетворюється на лід, може пі­дігріти на 1 °С 250 тисяч літрів по­вітря)

І, нарешті, у води з усіх рідин найбіль­ший поверхневий натяг. Поверхня води завжди затягнута тонкою плів­кою з молекул. По ній, як по підло­зі, бігають комахи водомірки й на­віть тропічні ящірки — василиски. Фізики підрахували: щоб розірвати стовпчик води завтовшки 3 см, по­трібна вага більше 100 тонн!

Явище поверхневого натягу виникає тому, що у поверхні води менше молекул, ніж усередині і вони, прагнучи покрити всю рідину, створюють міцно натягнуту поверхневу плівку за рахунок водневих зв'язків між молекулами води на поверхні рідини. Яке значення цієї властивості? (Пересування комах, сферична форма краплі)

 Вода — універсальний природний розчинник. У ній розчиняються і тверді речовини, і рідини, і гази.

 

Остання зміна: понеділок 16 березень 2020 00:33