Вода - уникальнейшее вещество, основа всех живых организмов на планете. Она может приобретать различную форму и находиться в трех состояниях. Какие основные физические и химические свойства воды? Именно о них пойдет речь в нашей статье.
Вода - это...
Вода - это самое распространенное на нашей планете неорганическое соединение. Физические и химические свойства воды определяются составом её молекул.
Так, в структуре молекулы воды содержится два атома водорода (Н) и один атом кислорода (О). В нормальных условиях внешней среды это безвкусная жидкость без запаха и окраса. Вода также может находиться в других состояниях: в виде пара или же в форме льда.
Более 70 % нашей планеты покрыто именно водой. Причем около 97 % приходится на моря и океаны, поэтому большая её часть не годится для употребления человеком. О том, каковы основные химические свойства питьевой воды - вы узнаете далее.
Вода в природе и жизни человека
Вода - обязательный компонент любого живого организма. В частности, человеческий организм, как известно, более чем на 70 % состоит именно из воды. Более того, ученые предполагают, что именно в этой среде зародилась жизнь на Земле.
Вода содержится (в форме водяного пара или капель) в разных слоях атмосферы. На поверхность земли из атмосферы она попадает в виде дождя или других осадков (снега, росы, града, инея) посредством процессов конденсации.
Вода выступает объектом исследований для целого ряда научных дисциплин. Среди них - гидрология, гидрография, гидрогеология, лимнология, гляциология, океанология и другие. Все эти науки, так или иначе, изучают физические, а также химические свойства воды.
Вода активно используется человеком в его хозяйственной деятельности, в частности:
- для выращивания сельскохозяйственных культур;
- в промышленности (в качестве растворителя);
- в энергетике (в качестве теплоносителя);
- для тушения пожаров;
- в кулинарии;
- в фармации и так далее.
Разумеется, чтобы эффективно использовать это вещество в хозяйственной деятельности, следует детально изучить химические свойства воды.
Разновидности воды
Как уже упоминалось выше, вода в природе может находиться в трех состояниях: жидком (собственно, вода), твердом (кристаллы льда) и газообразном (пар). Она также может приобретать любые формы.
Существует несколько видов воды. Так, в зависимости от содержания катионов Са и Na, вода может быть:
- жесткая;
- мягкая.
- пресная;
- минеральная;
- солоноватая.
В эзотерике и некоторых религиях бывает вода:
- мертвая;
- живая;
- святая.
В химии также существуют такие понятия, как дистиллированная и деионизированная вода.
Формула воды и её биологическое значение
Оксид водорода - так именуют данное вещество химики. Формула воды следующая: H 2 O. Она означает, что это соединение состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода.
Уникальные химические свойства воды определили её исключительную роль для жизни живых организмов. Именно благодаря воде биологическая жизнь существует на нашей планете.
Самая уникальная особенность воды заключается в том, что она прекрасно растворяет в себе огромное количество других веществ (как органического, так и неорганического происхождения). Важное последствие этой особенности состоит в том, что все химические реакции в живых организмах протекают достаточно быстро.
Кроме этого, благодаря уникальным свойствам воды, она пребывает именно в жидком состоянии, при крайне широком температурном диапазоне.
Физические свойства воды
Благодаря уникальным водородным связям, вода, при стандартных условиях среды, находится в жидком состоянии. Этим объясняется крайне высокая температура кипения воды. Если бы молекулы вещества не были связаны этими водородными связями, то вода закипала бы при +80 градусах, а замерзала - аж при -100 градусах.
Вода закипает при +100 градусах по Цельсию, а замерзает - при нуле градусов. Правда, при определенных, специфических условиях она может начать замерзать и при плюсовых значениях температуры. При замерзании вода увеличивается в своем объеме (за счет уменьшения плотности). Кстати, это чуть ли не единственное вещество в природе, обладающее подобным физическим свойством. Помимо воды, при замерзании расширяется лишь висмут, сурьма, германий и галлий.
Вещество также характеризуется высокой вязкостью, а также довольно сильным поверхностным натяжением. Вода - отличный растворитель для полярных веществ. Также следует знать, что вода очень хорошо проводит через себя электричество. Эта особенность объясняется тем, что в воде почти всегда находится большое количество ионов растворенных в ней солей.
Химические свойства воды (8 класс)
Молекулы воды имеют крайне высокую полярность. Поэтому это вещество в реальности состоит не только из простых молекул вида H 2 O, но и из сложных агрегатов (формула - (H 2 O) n).
В химическом плане вода очень активна, она вступает в реакции со многими другими веществами, даже при обычных температурах. При взаимодействии с оксидами щелочных, а также щелочноземельных металлов, она образует основания.
Вода также способна растворять в себе широкий спектр химических веществ - соли, кислоты, основания, некоторые газы. За это свойство её часто называют универсальным растворителем. Все вещества, в зависимости от того, растворяются они в воде или нет, принято делить на две группы:
- гидрофильные (хорошо растворяются в воде) - соли, кислоты, кислород, углекислый газ и т. д.;
- гидрофобные (плохо растворяются в воде) - жиры и масла.
Вода также вступает в химические реакции и с некоторыми металлами (например, с натрием), а также принимает участие в процессе фотосинтеза растений.
В заключение...
Вода - самое распространенное среди неорганических веществ на нашей планете. Она содержится практически везде: на земной поверхности и в её недрах, в мантии и в горных породах, в высоких слоях атмосферы и даже в космосе.
Химические свойства воды определены её химическим составом. Её относят к группе химически активных веществ. Со многими веществами вода вступает в
В университете на третьем курсе у нас была научная дисциплина - химия воды . Из всех студентов мне этот предмет давался лучше всего, ведь меня еще со школьных уроков химии интересовали удивительные свойства воды. Это и правда уникальное вещество, которое необходимо для жизни всех живых организмов.
Что такое вода
Вода - это соединение водорода с кислородом . В молекуле воды два атома водорода соединяются ковалентной связью с атомом кислорода. В обычных условиях вода - это прозрачная жидкость , которая не имеет вкуса и запаха . Вода - одно из самых распространенных веществ на нашей планете , именно поэтому Земля изобилует различными формами жизни. Так как вода - это хороший растворитель , почти все процессы в организмах проходят с ее помощью. Недаром ученые в первую очередь ищут воду на далеких планетах, ведь если на планете есть "жидкая вода", значит должна существовать и жизнь.
Вода имеет несколько химических названий:
- гидроксид водорода;
- монооксид дигидрогена;
- дигидромонооксид;
- оксид водорода.
Роль воды в жизни живых организмов
Вода - основа всей жизни . Как универсальный растворитель, она выполняет все процессы в организме, связанные с транспортировкой и усвоением веществ . Соли, которые растворяются в воде, питают всех живых существ на планете. Также вода уникальна тем, что может одновременно находится в трех агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном. Плотность льда намного больше плотности воды, поэтому сначала замерзает верхний шар, который препятствует замерзанию всей воды. Именно эта особенность уберегает все живые организмы, что живут в воде. Организм животных состоит из воды больше чем на 50%, растения больше чем на 90%. В организмах животных вода регулирует температуру тела , помогает уберечь организм от высоких температур, помогает усваивать полезные вещества и преобразовывать пищу в энергию, выводит токсины и отходы с организма.
Также вода поддерживает стабильную температуру на планете. Именно благодаря круговороту воды в природе, возможно поддержание большого количества видов на Земле. Поэтому человечеству нужно понять, что богатство - это не ценные металлы, нефть или бумага, главное богатство - вода.
Вода - источник жизни на Земле, великая природная ценность, покрывающая 71% поверхности нашей планеты, самое распространенное химическое соединение и необходимая основа для существования всего живого на планете. Высокое содержание в растениях (до 90%) и в теле человека (около 70%) лишь подтверждает важность этого компонента, не имеющего вкуса, запаха и цвета.
Вода - это жизнь!
Роль воды в жизни человека неоценима: она используется для питья, пищи, умывания, различных хозяйственных и промышленных нужд. Вода - это жизнь!
Роль воды в жизни человека можно определить по занимаемой ею доле в теле и органах, каждая клетка которых богата водным раствором из необходимых питательных веществ. Вода - одно из эффективных средств физического воспитания, широко использующееся для личной гигиены, оздоровительной физкультуры, закаливания, водных видов спорта.
Биохимические свойства воды
Сохранение упругости и объема живой клетки было бы невозможным без воды, равно как и значительная часть химических реакций организма, протекающих именно в водных растворах. Незаменимой столь ценную жидкость делает ее теплопроводность и теплоемкость, обеспечивающая терморегуляцию и защищающая от температурных перепадов.
Вода в жизни человека способна растворять некоторые кислоты, основания и соли, представляющие ионные соединения и некоторые полярные неионные образования (простые спирты, аминокислоты, сахара), называемые гидрофильными (с греч. дословно - склонность к влаге). Не под силу жидкости нуклеиновые кислоты, жиры, белки и некоторые полисахариды - гидрофобные вещества (с греч. - страх влаги).
Биологическое значение воды достаточно велико, так как эта бесценная жидкость является основной средой при протекающих в организме внутренних процессах. В процентном соотношении наличие воды в организме выглядит следующим образом:
Системы организма | |
Жировые ткани | |
Интересно по этому поводу высказывание фантаста В. Савченко, одной фразой раскрывшего значение воды: у человека имеется значительно больше мотивов считать себя жидкостью в отличие, к примеру, от 40%-го раствора натрия. А среди биологов популярна шутка, что в качестве средства собственного передвижения вода «изобрела» человека, основным компонентом организма которого она является. 2/3 ее общего количества содержится внутри клеток и именуется «внутриклеточной», или «структурируемой» жидкостью, которая способна обеспечивать устойчивость организма к влиянию отрицательных факторов внешней среды. Третья часть воды находится вне клеток, причем 20% этого количества составляет сама межклеточная жидкость, 2% и 8% - соответственно, вода лимфы и плазмы крови.
Значение воды в жизни человека
Значение природного компонента в жизни и быту просто неоценимо, так как без него невозможно существование в принципе.
Вода необходима для жизни потому, что:
- увлажняет вдыхаемый кислород;
- помогает организму в качественном усвоении питательных веществ;
- способствует превращению пищи в энергию и нормальному пищеварению;
- участвует в проходящем обмене веществ и химических реакциях;
- выводит излишки солей, шлаки и токсины;
- отлаживает температуру тела;
- обеспечивает упругость кожи;
- регулирует кровяное давление;
- препятствует возникновению камней в почках;
- является своего рода «смазкой» для суставов и амортизатором для спинного мозга;
- оберегает жизненно важные органы.
Круговорот воды в организме
Одно из условий существования всего живого - постоянное содержание воды, количество поступления которой в организм зависит от образа жизни человека, его возраста, физического здоровья, факторов внешней среды. В течение суток до 6% имеющейся в организме воды подвергается обмену; в течение 10 дней обновляется половина ее общего количества. Так, в сутки организм теряет воды примерно 150 мл с калом, около 500 мл с выдыхаемым воздухом и столько же с потом и 1,5 литра выводится с мочой. Примерно такое же количество воды (около 3 литров в сутки) человек получает обратно. Из них треть литра образуется в самом организме во время биохимических процессов, а около 2 литров потребляется с пищей и напитками, причем суточная потребность в исключительно питьевой воде составляет где-то 1,5 литра.
В последнее время специалисты подсчитали, что человек все-таки должен выпивать воды в чистом виде около 2 литров в день, чтобы не допустить даже малейшего обезвоживания организма. Такое же количество рекомендуют потреблять йоги, знающие истинное значение воздуха и воды. Абсолютно здоровый человеческий организм в идеале должен иметь состояние водного равновесия, называемое иначе водным балансом.
К слову, немецкие ученые после ряда проведенных на студентах экспериментов выяснили, что большую выдержанность и склонность к творчеству проявляют те из них, кто больше остальных пьет воду и напитки. Вода в жизни человека играет побудительную роль, наполняя энергией и жизненными силами.
По некоторым подсчетам за 60 лет жизни человек в среднем выпивает около 50 тонн воды, что соизмеримо практически с целой цистерной. Интересно знать, что обычная пища наполовину состоит из воды: в мясе ее - до 67%, в кашах - 80%, овощи и фрукты содержат до 90%, хлеб - около 50%.
Ситуации повышенного потребления воды
Обычно человек в день получает около 2-3 литров воды, но существуют ситуации, при которых потребность в ней увеличивается. Это:
- Повышенная температура тела (более 37° C). С каждым возрастающим градусом воды требуется на 10% больше от общего количества.
- Тяжелая физическая работа на свежем воздухе, при которой жидкости нужно выпивать 5 - 6 литров.
- Работа в горячих цехах - до 15 литров.
Дефицит ценной жидкости является причиной возникновения многих заболеваний: аллергии, астмы, избыточного веса, повышенного артериального давления, эмоциональных проблем (депрессии в том числе), а ее отсутствие приводит к нарушению выполнения всех функций организма, подрывая здоровье и делая уязвимым для болезней.
Потеря воды до 2% от общей массы тела (1 - 1,5 литра) вызовет у человека чувство жажды; утрата 6 - 8% приведет к полуобморочному состоянию; 10% обусловят появление галлюцинаций и нарушение глотательной функции. Лишение 12% воды от общей массы тела приведет к гибели. Если без пищи человек способен просуществовать около 50 дней при условии потребления питьевой воды, то без нее - максимум 5 дней.
В действительности большая часть людей выпивает воды меньше рекомендуемого количества: всего лишь третью часть, причем появляющиеся недомогания нисколько не связываются с недостатком жидкости.
Признаки недостатка воды в организме
Первые признаки обезвоживания:
Стабильное поступление воды в организм в необходимом количестве способствует обеспечению жизненного тонуса, избавлению от недомоганий и многих серьезных заболеваний, улучшению мышления и координационных действий мозга. Поэтому появляющуюся жажду всегда нужно стараться утолить. Лучше при этом пить часто и понемногу, так как большое количество жидкости с целью разового пополнения ежедневной нормы полностью впитается в кровь, что даст ощутимую нагрузку на сердце до момента выведения воды из организма почками.
Водный баланс организма - прямой путь к здоровью
Иными словами, вода в жизни человека при правильно организованном питьевом режиме способна создать приемлемые условия для сохранения необходимого водного баланса. Важно, чтобы жидкость при этом была высокого качества, с наличием необходимых минеральных веществ. Парадоксальной является ситуация современного мира: вода, источник жизни на Земле, может быть опасна для самой жизни, неся практически с каждой каплей разнообразные инфекции. То есть полезной для организма может быть только чистая вода, проблема качества которой в современном мире очень актуальна.
Дефицит воды - страшное будущее планеты
Вернее, жизненно важной становится сама проблема наличия питьевой воды, с каждым днем превращающейся во все более дефицитный продукт. Причем значение воды на Земле и ее недостаток в международных отношениях обсуждаются на высшем уровне и часто конфликтным способом.
Сейчас более 40 стран испытывают недостаток воды по причине засушливости многих регионов. Через 15 - 20 лет, даже по самым оптимистичным прогнозам, значение воды на Земле поймет каждый человек, так как проблема ее нехватки затронет 60 - 70% населения планеты. В развивающихся странах водный дефицит вырастет на 50%, в развитых - на 18%. Как следствие, усилится международная напряженность вокруг темы нехватки водных ресурсов.
Загрязненная вода как результат деятельности человека
Связано это с геофизическими условиями, хозяйственной деятельностью человека, часто непродуманной и безответственной, что значительно увеличивает нагрузку на водные ресурсы и приводит к их загрязнению. Огромное количество воды уходит на нужды городов и промышленности, которые не только потребляют, но и загрязняют воду, сбрасывая в водоемы ежедневно около 2 млн тонн отходов. То же самое касается сельского хозяйства, у которого миллионы тонн продуктов жизнедеятельности и удобрений стекают в водоемы с ферм и полей. В Европе из 55 рек только 5 считаются чистыми, в то время как в Азии все реки чрезвычайно засорены отходами сельскохозяйственного производства и металлами. В Китае недостаток воды испытывают 550 городов из 600; из-за сильного загрязнения в водоемах не выживает рыба, а некоторые реки, впадающие в океан, просто до него не дотекают.
Что течет из кранов
Да и зачем далеко ходить, если качество воды, оставляющее желать лучшего, касается практически каждого человека. Значение воды в жизни человека велико, особенно актуально это ощущается при ее потреблении, когда санитарные нормы идут вразрез с качеством потребляемой жидкости, в которой присутствуют вредные для здоровья пестициды, нитриты, нефтепродукты, соли тяжелых металлов. Половина населения получает опасную для здоровья воду, вызывающую около 80% всех известных болезней.
Хлор - опасно!
Для избежания возможного заражения какой-либо инфекцией вода хлорируется, что нисколько не умаляет опасность. Наоборот, хлор, уничтожающий множество опасных микробов, образует вредные для здоровья химические соединения и провоцирует такие заболевания, как гастрит, пневмония, онкология. При кипячении он не успевает раствориться полностью и соединяется с всегда присутствующими в воде органическими веществами. При этом образуются диоксины - очень опасные яды, превосходящие по своей силе даже цианистый калий.
Водное отравление намного страшнее пищевого, потому как вода в жизни человека, в отличие от пищи, принимает участие во всех биохимических процессах организма. Диоксины, накапливаемые в организме, разлагаются очень медленно, практически десятки лет. Вызывая нарушения эндокринной системы, репродуктивных функций, они разрушают иммунитет, обуславливают раковые заболевания и генетические аномалии. Хлор является самым опасным убийцей современности: убивая одну болезнь, он порождает другую, еще страшнее. После того как в 1944 году началось глобальное хлорирование воды, стали массово проявляться эпидемии сердечных заболеваний, слабоумия и рака. Риск заболевания раком на 93% больше, чем у тех, кто пьет воду нехлорированную. Вывод один: воду из-под крана ни в коем случае пить нельзя. Экологическое значение воды - проблема №1 в мире, так как не будет воды - не будет жизни на Земле. Поэтому непременным условием сохранения здоровья является ее очистка и соответствие санитарно-эпидемиологическим нормам.
Вода имеет первостепенное значение на Земле и во всей Вселенной.
Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека. Согласно современным представлениям, само происхождение жизни связывается с морем. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме того, она сама принимает участие в целом ряде биохимических реакций. Прежде всего, вода может находиться в трёх основных состояниях: лёд, вода и пар. Существует более 200 различных структур льда, которые обнаружила наука.
В университете в Джорджии было обнаружено, что в любом человеческом теле все больные клетки (не важно, чем больные) окружены водой, которая называется "неструктурированной
". Было также обнаружено, что каждая здоровая клетка окружена "структурированной" водой. Что же это означает? Это просто, по крайней мере, с точки зрения химии.
В "неструктурированной" воде один электрон на внешней орбите просто отсутствует, а в "структурированной" воде нет отсутствующих электронов. Вода, когда она движется под давлением по трубам, вместо своего естественного движения по спирали, вынуждена двигаться по трубам концентрическими кольцами. Когда вода движется по трубам, её внешние электроны вытесняются с орбиты, в результате чего вода становится "неструктурированной". Это означает, что та вода из водопровода, которую мы пьём или в которой мы купаемся в ванной, даёт последствия в виде болезней. Если мы принимаем ванну в течение 20 минут, мы всасываем через кожу примерно 450 граммов воды, в которой сидим. Это равносильно тому, что мы выпили бы эту воду. Возможно, человечество совершает ошибку, в большой степени похожую на ту, которую совершали римляне, пользуясь тарелками и утварью из свинца.
Итак, это первое указание на различие между водой "структурированной" и "неструктурированной".
Когда это было обнаружено, многие начали искать способ, которым можно структурировать "неструктурированную" воду. Для этого по всему миру начали использовать магниты, странной формы стеклянные сосуды, металлические насадки и тому подобное. Наши исследования показали, что вода, которая была структурирована искусственным путём, когда её подвергали энергетическому анализу, не всегда выглядела как природная структурированная вода. Магнит, например, структурирует воду практически мгновенно, но, по данным Университета Джорджии, пить её небезопасно.
Кластерная вода. Около пятнадцати лет назад была обнаружена абсолютно новая вода. Она называется "кластерная вода". Под микроскопом, при увеличении в 20 тысяч раз, замороженная "кластерная вода" выглядела подобно крошечным снежинкам. "Кластерная вода" найдена у всех новорождённых, человеческих и других существ. Она обнаружена также во всех фруктах и овощах, выращенных без химических добавок. По мере того как мы становимся старше, "кластерная вода" в наших телах в какой-то момент вступает в соединения с протеинами. Поэтому нам следует употреблять "кластерную воду" ежедневно, чтобы обеспечить нормальный водообмен и функционирование клеток.
Сверхионизированная вода. Теперь, однако, миру стала доступной ещё одна новая вода, которая может изменить известный нам сейчас мир и вполне возможно спасти нас от невероятной экологической катастрофы в будущем. Эта вода называется "сверхионизированная вода". У её молекулы три дополнительных электрона на внешних орбитах, и она очень устойчива. Если сделать анализ этой новой воды, то вы не обнаружите ничего, кроме воды. Но если взять обычную лампу и просто опустить электрическую вилку в стакан с этой водой, то лампа включится, и свет от этой лампы будет ярче, чем, если бы вы просто включили её в розетку. Очевидно, что это необычная вода. Она насыщена электричеством.
Вода составляет 70-80% от массы живых организмов.
Строение молекулы: электронная плотность смещена к кислороду, на нем частичный отрицательный заряд, на водородах - частичный положительный, молекула - диполь. Между + и - могут образовываться водородные связи.
Функции воды
1. Благодаря маленьким дипольным молекулам вода является лучшим растворителем для полярных (гидрофильных) веществ. В растворенном состоянии вещества очень быстро реагируют между собой.
2. Транспортная функция: в растворенном состоянии вещества передвигаются по организму.
3. Вещества, на поверхности которых нет полных или частичных зарядов (гидрофобные), не могут взаимодействовать с молекулами воды, вода их выталкивает (жир, бензин). На этом основаны строение и работа биологических мембран .
4. Вода обладает аномально высокой теплоемкостью (может поглотить много тепла и при этом почти не нагреться). За счет этого она защищает клетку от резких перепадов температуры.
5. Вода, как и все жидкости, несжимаема , обеспечивает опору для клеток (тургор) и целых организмов (гидроскелет).
6. Вода сама может участвовать в химических реакциях как реагент (реакции гидролиза, фотосинтеза и т.п.).