Ποιος ξέρει τη φόρμουλα του νερού από τα σχολικά χρόνια; Φυσικά, τα πάντα. Είναι πιθανό ότι από ολόκληρο το μάθημα της χημείας, για πολλούς που στη συνέχεια δεν τη σπουδάζουν εξειδικευμένα, το μόνο που μένει είναι η γνώση του τι σημαίνει ο τύπος H2O. Τώρα όμως θα προσπαθήσουμε να καταλάβουμε όσο το δυνατόν περισσότερο αναλυτικά και βαθιά τι είναι νερό; Ποιες είναι οι κύριες ιδιότητές του και γιατί ακριβώς χωρίς αυτό η ζωή στον πλανήτη Γη είναι αδύνατη.
Το νερό ως ουσία
Το μόριο του νερού, όπως γνωρίζουμε, αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου και δύο άτομα υδρογόνου. Ο τύπος του είναι γραμμένος ως εξής: H2O. Αυτή η ουσία μπορεί να έχει τρεις καταστάσεις: στερεά - με τη μορφή πάγου, αέρια - με τη μορφή ατμού και υγρή - ως ουσία χωρίς χρώμα, γεύση και οσμή. Παρεμπιπτόντως, αυτή είναι η μόνη ουσία στον πλανήτη που μπορεί να υπάρχει και στις τρεις καταστάσεις ταυτόχρονα σε φυσικές συνθήκες. Για παράδειγμα: στους πόλους της Γης - πάγος, στους ωκεανούς - νερό, και η εξάτμιση κάτω από τις ακτίνες του ήλιου είναι ατμός. Υπό αυτή την έννοια, το νερό είναι ανώμαλο.
Επίσης, το νερό είναι η πιο κοινή ουσία για εμάςπλανήτης. Καλύπτει την επιφάνεια του πλανήτη Γη κατά σχεδόν εβδομήντα τοις εκατό - αυτοί είναι ωκεανοί και πολυάριθμα ποτάμια με λίμνες και παγετώνες. Το μεγαλύτερο μέρος του νερού στον πλανήτη είναι αλμυρό. Είναι ακατάλληλο για πόσιμο και για καλλιέργεια. Το γλυκό νερό αποτελεί μόνο το δυόμισι τοις εκατό της συνολικής ποσότητας νερού στον πλανήτη.
Το νερό είναι ένας πολύ ισχυρός και υψηλής ποιότητας διαλύτης. Εξαιτίας αυτού, οι χημικές αντιδράσεις στο νερό λαμβάνουν χώρα με τρομερή ταχύτητα. Αυτή η ίδια ιδιότητα επηρεάζει τον μεταβολισμό στο ανθρώπινο σώμα. Είναι γνωστό ότι το σώμα ενός ενήλικα είναι εβδομήντα τοις εκατό νερό. Σε ένα παιδί, αυτό το ποσοστό είναι ακόμη μεγαλύτερο. Μέχρι τα γεράματα, το ποσοστό αυτό μειώνεται από εβδομήντα σε εξήντα τοις εκατό. Παρεμπιπτόντως, αυτό το χαρακτηριστικό του νερού δείχνει ξεκάθαρα ότι είναι η βάση της ανθρώπινης ζωής. Όσο περισσότερο νερό στο σώμα - τόσο πιο υγιές, πιο δραστήριο και νεότερο είναι. Επομένως, επιστήμονες και γιατροί όλων των χωρών επαναλαμβάνουν ακούραστα ότι πρέπει να πίνετε πολύ. Είναι νερό στην καθαρή του μορφή και όχι υποκατάστατο με τη μορφή τσαγιού, καφέ ή άλλων ροφημάτων.
Το νερό διαμορφώνει το κλίμα στον πλανήτη και αυτό δεν είναι υπερβολή. Τα θερμά ρεύματα στον ωκεανό θερμαίνουν ολόκληρες ηπείρους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το νερό απορροφά πολλή ηλιακή θερμότητα και στη συνέχεια τη διώχνει όταν αρχίσει να κρυώνει. Έτσι ρυθμίζει τη θερμοκρασία στον πλανήτη. Πολλοί επιστήμονες λένε ότι η Γη θα είχε κρυώσει και θα είχε μετατραπεί σε πέτρα εδώ και πολύ καιρό αν δεν υπήρχε τόσο πολύ νερό στον πράσινο πλανήτη.
Ιδιότητες του νερού
Το νερό έχει πολλές πολύ ενδιαφέρουσες ιδιότητες.
Για παράδειγμα, το νερό είναι η πιο κινητή ουσία μετά τον αέρα. Από τη σχολική πορεία, πολλοί, σίγουρα, θυμούνται κάτι τέτοιο όπως ο κύκλος του νερού στη φύση. Για παράδειγμα: ένα ρεύμα εξατμίζεται υπό την επίδραση του άμεσου ηλιακού φωτός, μετατρέπεται σε υδρατμούς. Περαιτέρω, αυτός ο ατμός μεταφέρεται κάπου από τον άνεμο, μαζεύεται στα σύννεφα, ακόμη και σε σύννεφα και πέφτει στα βουνά με τη μορφή χιονιού, χαλαζιού ή βροχής. Περαιτέρω, από τα βουνά, το ρυάκι πάλι κατεβαίνει, εξατμιζόμενο μερικώς. Και έτσι - σε κύκλο - ο κύκλος επαναλαμβάνεται εκατομμύρια φορές.
Επίσης, το νερό έχει πολύ υψηλή θερμική ικανότητα. Εξαιτίας αυτού, τα υδάτινα σώματα, ειδικά οι ωκεανοί, ψύχονται πολύ αργά κατά τη μετάβαση από μια ζεστή εποχή ή ώρα της ημέρας σε μια ψυχρή. Αντίθετα, όταν η θερμοκρασία του αέρα αυξάνεται, το νερό θερμαίνεται πολύ αργά. Εξαιτίας αυτού, όπως προαναφέρθηκε, το νερό σταθεροποιεί τη θερμοκρασία του αέρα σε όλο τον πλανήτη μας.
Μετά τον υδράργυρο, το νερό έχει την υψηλότερη επιφανειακή τάση. Είναι αδύνατο να μην παρατηρήσετε ότι μια σταγόνα που χύθηκε κατά λάθος σε μια επίπεδη επιφάνεια γίνεται μερικές φορές μια εντυπωσιακή κηλίδα. Αυτό δείχνει την ολκιμότητα του νερού. Μια άλλη ιδιότητα εκδηλώνεται όταν η θερμοκρασία πέσει στους τέσσερις βαθμούς. Μόλις το νερό κρυώσει σε αυτό το σημείο, γίνεται πιο ελαφρύ. Επομένως, ο πάγος επιπλέει πάντα στην επιφάνεια του νερού και παγώνει σε μια κρούστα, καλύπτοντας ποτάμια και λίμνες. Χάρη σε αυτό, τα ψάρια δεν παγώνουν σε υδάτινα σώματα που παγώνουν το χειμώνα.
Το νερό ως αγωγός του ηλεκτρισμού
Πρώτον, θα πρέπει να μάθετε τι είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα (συμπεριλαμβανομένου του νερού). Η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι η ικανότητα του αή ουσίες μεταφέρουν ηλεκτρισμό μέσω των εαυτών τους. Κατά συνέπεια, η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού είναι η ικανότητα του νερού να μεταφέρει ρεύμα. Αυτή η ικανότητα εξαρτάται άμεσα από την ποσότητα των αλάτων και άλλων ακαθαρσιών στο υγρό. Για παράδειγμα, η ηλεκτρική αγωγιμότητα του απεσταγμένου νερού είναι σχεδόν ελαχιστοποιημένη λόγω του γεγονότος ότι τέτοιο νερό καθαρίζεται από διάφορα πρόσθετα που είναι τόσο απαραίτητα για καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Εξαιρετικός αγωγός ρεύματος είναι το θαλασσινό νερό, όπου η συγκέντρωση των αλάτων είναι πολύ υψηλή. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία του νερού. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού. Αυτό το μοτίβο αποκαλύφθηκε χάρη στα πολλαπλά πειράματα φυσικών.
Μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του νερού
Υπάρχει ένας τέτοιος όρος - αγωγιμότητα. Αυτό είναι το όνομα μιας από τις μεθόδους ηλεκτροχημικής ανάλυσης που βασίζεται στην ηλεκτρική αγωγιμότητα των διαλυμάτων. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης σε διαλύματα αλάτων ή οξέων, καθώς και για τον έλεγχο της σύνθεσης ορισμένων βιομηχανικών διαλυμάτων. Το νερό έχει αμφοτερικές ιδιότητες. Δηλαδή, ανάλογα με τις συνθήκες, είναι σε θέση να επιδεικνύει τόσο όξινες όσο και βασικές ιδιότητες - να δρα και ως οξύ και ως βάση.
Η συσκευή που χρησιμοποιείται για αυτήν την ανάλυση έχει πολύ παρόμοιο όνομα - αγωγόμετρο. Με χρήση αγωγόμετρου μετράται η ηλεκτρική αγωγιμότητα των ηλεκτρολυτών σε ένα διάλυμα, η ανάλυση του οποίου πραγματοποιείται. Ίσως αξίζει να εξηγήσουμε έναν άλλο όρο - ηλεκτρολύτη. Αυτή είναι μια ουσία που όταν διαλυθεί ή λιώσει,διασπάται σε ιόντα, λόγω των οποίων στη συνέχεια διεξάγεται ηλεκτρικό ρεύμα. Ένα ιόν είναι ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδιο. Στην πραγματικότητα, το αγωγόμετρο, λαμβάνοντας ως βάση ορισμένες μονάδες ηλεκτρικής αγωγιμότητας του νερού, καθορίζει την ηλεκτρική του αγωγιμότητα. Δηλαδή, καθορίζει την ηλεκτρική αγωγιμότητα ενός συγκεκριμένου όγκου νερού που λαμβάνεται ως αρχική μονάδα.
Ακόμη και πριν από τις αρχές της δεκαετίας του εβδομήντα του περασμένου αιώνα, η μονάδα μέτρησης "mo" χρησιμοποιήθηκε για να δείξει την αγωγιμότητα του ηλεκτρισμού, ήταν παράγωγο μιας άλλης ποσότητας - Ohm, η οποία είναι η κύρια μονάδα αντίστασης. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι μια ποσότητα που είναι αντιστρόφως ανάλογη της αντίστασης. Τώρα μετριέται σε Siemens. Αυτή η τιμή πήρε το όνομά της προς τιμή του φυσικού από τη Γερμανία - Werner von Siemens.
Siemens
Siemens (μπορεί να συμβολίζεται και με Cm και S) είναι το αντίστροφο του Ohm, το οποίο είναι μια μονάδα ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Ένα cm είναι ίσο με την ηλεκτρική αγωγιμότητα οποιουδήποτε αγωγού του οποίου η αντίσταση είναι 1 ohm. Εκφράζεται από τη Siemens μέσω του τύπου:
Θερμική αγωγιμότητα του νερού
Τώρα ας μιλήσουμε για το τι είναι η θερμική αγωγιμότητα. Η θερμική αγωγιμότητα είναι η ικανότητα μιας ουσίας να μεταφέρει θερμική ενέργεια. Η ουσία του φαινομένου έγκειται στο γεγονός ότι η κινητική ενέργεια των ατόμων και των μορίων, που καθορίζουν τη θερμοκρασία ενός δεδομένου σώματος ή ουσίας, μεταφέρεταιάλλο σώμα ή ουσία κατά την αλληλεπίδρασή τους. Με άλλα λόγια, η θερμική αγωγιμότητα είναι η ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ σωμάτων, ουσιών, καθώς και μεταξύ ενός σώματος και μιας ουσίας.
Η θερμική αγωγιμότητα του νερού είναι επίσης πολύ υψηλή. Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν καθημερινά αυτή την ιδιότητα του νερού χωρίς να το προσέχουν. Για παράδειγμα, να ρίχνετε κρύο νερό σε ένα δοχείο και να ψύχετε ποτά ή τρόφιμα σε αυτό. Το κρύο νερό παίρνει θερμότητα από το μπουκάλι, το δοχείο, αντί να δίνει κρύο, είναι επίσης δυνατή η αντίστροφη αντίδραση.
Τώρα το ίδιο φαινόμενο μπορεί εύκολα να φανταστεί κανείς σε πλανητική κλίμακα. Ο ωκεανός θερμαίνεται κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και στη συνέχεια - με την έναρξη του κρύου καιρού, ψύχεται σιγά σιγά και δίνει τη θερμότητά του στον αέρα, θερμαίνοντας έτσι τις ηπείρους. Αφού κρυώσει κατά τη διάρκεια του χειμώνα, ο ωκεανός αρχίζει να ζεσταίνεται πολύ αργά σε σύγκριση με τη γη και αφήνει τη δροσιά του στις ηπείρους που μαραζώνουν από τον καλοκαιρινό ήλιο.
Πυκνότητα νερού
Ειπώθηκε παραπάνω ότι τα ψάρια ζουν σε μια λίμνη το χειμώνα λόγω του γεγονότος ότι το νερό παγώνει με μια κρούστα σε ολόκληρη την επιφάνειά τους. Γνωρίζουμε ότι το νερό αρχίζει να μετατρέπεται σε πάγο σε θερμοκρασία μηδέν βαθμών. Λόγω του γεγονότος ότι η πυκνότητα του νερού είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα του πάγου, ο πάγος επιπλέει και παγώνει στην επιφάνεια.
Ποιες είναι οι οξειδοαναγωγικές ιδιότητες του νερού
Επίσης, υπό διαφορετικές συνθήκες, το νερό μπορεί να είναι και οξειδωτικό και αναγωγικό παράγοντα. Δηλαδή, το νερό, εγκαταλείποντας τα ηλεκτρόνια του, φορτίζεται θετικά και οξειδώνεται. Ή αποκτά ηλεκτρόνια και φορτίζεται αρνητικά, που σημαίνει ότι αποκαθίσταται. Στην πρώτη περίπτωση το νερό οξειδώνεται και ονομάζεται νεκρό. Κατέχειπολύ ισχυρές βακτηριοκτόνες ιδιότητες, αλλά δεν χρειάζεται να το πιείτε. Στη δεύτερη περίπτωση, το νερό είναι ζωντανό. Τονώνει, τονώνει το σώμα να ανακάμψει, φέρνει ενέργεια στα κύτταρα. Η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο ιδιοτήτων του νερού εκφράζεται με τον όρο "δυναμικό οξειδοαναγωγής".
Με τι μπορεί να αντιδράσει το νερό
Το νερό μπορεί να αντιδράσει με όλες σχεδόν τις ουσίες που υπάρχουν στη Γη. Το μόνο πράγμα είναι ότι για την εμφάνιση αυτών των αντιδράσεων, πρέπει να παρέχετε κατάλληλη θερμοκρασία και μικροκλίμα.
Για παράδειγμα, σε θερμοκρασία δωματίου, το νερό αντιδρά καλά με μέταλλα όπως το νάτριο, το κάλιο, το βάριο - ονομάζονται ενεργά. Τα αλογόνα είναι το φθόριο και το χλώριο. Όταν θερμαίνεται, το νερό αντιδρά καλά με σίδηρο, μαγνήσιο, άνθρακα, μεθάνιο.
Με τη βοήθεια διαφόρων καταλυτών, το νερό αντιδρά με αμίδια, εστέρες καρβοξυλικών οξέων. Ο καταλύτης είναι μια ουσία που φαίνεται να ωθεί τα συστατικά σε μια αμοιβαία αντίδραση, επιταχύνοντάς την.
Υπάρχει νερό πουθενά αλλού εκτός από τη Γη;
Μέχρι στιγμής, νερό δεν έχει βρεθεί σε κανέναν πλανήτη του ηλιακού συστήματος, εκτός από τη Γη. Ναι, υποθέτουν την παρουσία του σε δορυφόρους γιγάντιων πλανητών όπως ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός, αλλά μέχρι στιγμής οι επιστήμονες δεν έχουν ακριβή δεδομένα. Υπάρχει μια άλλη υπόθεση, που δεν έχει ακόμη επαληθευτεί πλήρως, σχετικά με τα υπόγεια ύδατα στον πλανήτη Άρη και στον δορυφόρο της Γης - τη Σελήνη. Όσον αφορά τον Άρη, έχουν προταθεί διάφορες θεωρίες ότι κάποτε υπήρχε ωκεανός σε αυτόν τον πλανήτη και το πιθανό μοντέλο του σχεδιάστηκε ακόμη και από επιστήμονες.
Έξω από το ηλιακό σύστημα, υπάρχουν πολλοί μεγάλοι και μικροί πλανήτες, όπου, σύμφωνα με τους επιστήμονες, μπορεί να υπάρχει νερό. Αλλά μέχρι στιγμής δεν υπάρχει ο παραμικρός τρόπος να είμαστε σίγουροι για αυτό.
Πώς να χρησιμοποιήσετε τη θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού για πρακτικούς σκοπούς
Λόγω του γεγονότος ότι το νερό έχει υψηλή θερμοχωρητικότητα, χρησιμοποιείται σε δίκτυα θέρμανσης ως φορέας θερμότητας. Παρέχει μεταφορά θερμότητας από τον παραγωγό στον καταναλωτή. Πολλοί πυρηνικοί σταθμοί χρησιμοποιούν επίσης νερό ως εξαιρετικό ψυκτικό.
Στην ιατρική, ο πάγος χρησιμοποιείται για ψύξη και ο ατμός για απολύμανση. Ο πάγος χρησιμοποιείται επίσης στο σύστημα εστίασης.
Σε πολλούς πυρηνικούς αντιδραστήρες, το νερό χρησιμοποιείται ως μετριαστής για μια επιτυχημένη πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση.
Το νερό υπό πίεση χρησιμοποιείται για τη διάσπαση, τη διάσπαση και ακόμη και την κοπή πετρωμάτων. Χρησιμοποιείται ενεργά στην κατασκευή σηράγγων, υπόγειων εγκαταστάσεων, αποθηκών, μετρό.
Συμπέρασμα
Από το άρθρο προκύπτει ότι το νερό στις ιδιότητες και τις λειτουργίες του είναι η πιο αναντικατάστατη και εκπληκτική ουσία στη Γη. Η ζωή ενός ανθρώπου ή οποιουδήποτε άλλου ζωντανού όντος στη Γη εξαρτάται από το νερό; Σίγουρα ναι. Συμβάλλει αυτή η ουσία στην ανθρώπινη επιστημονική δραστηριότητα; Ναί. Έχει το νερό ηλεκτρική αγωγιμότητα, θερμική αγωγιμότητα και άλλες χρήσιμες ιδιότητες; Η απάντηση είναι επίσης ναι. Ένα άλλο πράγμα είναι ότι υπάρχει όλο και λιγότερο νερό στη Γη, και ακόμη περισσότερο καθαρό νερό. Και καθήκον μας είναι να το διαφυλάξουμε και να το προστατεύσουμε (και, επομένως, όλοι μας) απόεξαφάνιση.
