Voda

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Pojdi na navigacijo Pojdi na iskanje
Voda
Slika kemijske strukture Slika molekularnega modela
Voda v bazenu Voda v bazenu
So pogosti
Sistematično
ime
Vodikov oksid
voda [1]
Tradicionalna imena voda
Chem. formula H 2 O
Fizične lastnosti
Država tekočina
Molarna masa 18,01528 g/ mol
Gostota 1 g / cm 3 [2]
Trdota 1,5[6]
Dinamična viskoznost 0,00101 Pa s
Kinematična viskoznost 0,01012 cm²/s
(pri 20 °C)
Hitrost zvoka v snovi (destilirano
voda) 1348 m/s
Toplotne lastnosti
Temperatura
taljenje 273,1 K (0 °C)
vrenje 373,1 K (99,974 °C) °C
• razgradnja pri 2200 °C se 3 % molekul razgradi
Trojna točka 273,2 K (0,01 °C), 611,72 Pa
Kritična točka 647,1 K (374 °C), 22,064 MPa
Všeč mi je. toplotna zmogljivost. 75,37 J / (mol K)
Toplotna prevodnost 0,56 W / (m K)
entalpija
izobraževanje -285,83 kJ / mol
vrenje 40,656 kJ/mol[3] in 40 655,928 J/mol[4]
Specifična toplota izhlapevanja 2256,2 kJ / kg [5]
Specifična toplota fuzije 332,4 kJ / kg [5]
Optične lastnosti
Lomni količnik 1,3945 , 1,33432 , 1,32612 , 1,39336 , 1,33298 in 1,32524
Razvrstitev
Reg. Številka CAS 7732-18-5
Pubchem
Reg. Številka EINECS 231-791-2
NASMEŠKI
InChI
RTECS ZC0110000
ChEBI 15377
ChemSpider
Varnost
NFPA 704
Огнеопасность 0: Негорючее веществоОпасность для здоровья 0: Не представляет опасности для здоровья, не требует мер предосторожности (например, ланолин, пищевая сода)Реакционноспособность 0: Стабильно даже при действии открытого пламени и не реагирует с водой (например, гелий)Специальный код: отсутствуетŠtiribarvni diamant NFPA 704
0
0
0
Podatki temeljijo na standardnih pogojih (25 °C, 100 kPa), razen če ni navedeno drugače.
Logotip Wikimedia Commons Predstavnostne datoteke na Wikimedia Commons
71 % zemeljske površine pokriva voda

Voda ( oksid, vodik , hidroksid, vodik ) - binarna anorganska spojina s kemijsko formulo H 2 O : molekula vode je sestavljena iz dveh atomov vodika in enega - kisika , ki sta med seboj povezana s kovalentno vezjo . V normalnih pogojih je prozorna tekočina brez barve (z majhno debelino plasti), vonja in okusa . V trdnem stanju se imenuje led (ledeni kristali lahko tvorijo sneg ali zmrzal ), v plinastem stanju pa vodna para . Voda lahko obstaja tudi v obliki tekočih kristalov (na hidrofilnih površinah) [7] [8] .

Voda je dobro visoko polarno topilo . V naravnih razmerah vedno vsebuje raztopljene snovi ( soli , plini ).

Vloga vode pri globalnem kroženju snovi in energije [9] , nastanku in vzdrževanju življenja na Zemlji, v kemični zgradbi živih organizmov, pri oblikovanju podnebja in vremena je izjemno pomembna. Voda je najpomembnejša snov za vsa živa bitja na Zemlji [10] .

Skupno je na Zemlji približno 1400 milijonov km³ vode. Voda pokriva 71 % zemeljske površine ( oceani , morja , jezera , reke , led - 361,13 milijona km² [11] [12] ). Večina zemeljske vode (97,54%) pripada Svetovnemu oceanu - to je slana voda, neprimerna za kmetijstvo in pitje. Sladko vodo najdemo predvsem v ledenikih (1,81 %) in podtalnici (približno 0,63 %), le manjši del (0,009 %) pa v rekah in jezerih. Kontinentalna slana voda je 0,007 %, ozračje vsebuje 0,001 % vse vode na našem planetu [13] [14] .

Zgodovina imena

Prihaja iz stare ruščine. voda , dalje od praslovanskega * voda [15] (primerjaj čl. slovanska voda , bolgarska voda , srbohrvaška voda , slovenska vóda , češka voda , slovanska voda , poljska woda , v.-luž., n.-luž. woda ), nato iz protoindoevropskega * wed -, sorodno lit. vanduõ , gremo . unduo , D.-V.-N. waʒʒar "voda", got . watō , eng. voda , grščina. ὕδωρ , ὕδατος , roka. get "reka", frig. βέδυ , Stara Ind. udakám , uda -, udán - "voda", unátti "v polnem teku ", "namakati", ṓdman - "tok", Alb. uj “voda” [16] [17] . Z ruskimi besedami je sorodno tudi vedro , vidra . V okviru nekonvencionalne hipoteze o obstoju nekoč pranostratičnega jezika je mogoče besedo primerjati s hipotetičnim protouralskim * wete (primerjaj npr. fin. vesi , est. vesi , komi va , madžarski víz ) kot tudi z domnevno proto-Altaj, Pra-Dravidian itd besed, in rekonstruira kot * wetV za proto-jezika [18] .

Kemična imena

S formalnega vidika ima voda več različnih pravilnih kemičnih imen:

  • Vodikov oksid : binarna spojina vodika z atomom kisika v oksidacijskem stanju −2; obstaja tudi zastarelo ime za vodikov oksid.
  • Vodik hidroksid : spojina s hidroksilno skupino OH - in kation (H +)
  • Hidroksi kislina : vodo si lahko predstavljamo kot spojino kationa H + , ki jo lahko nadomestimo s kovino, in "hidroksilni ostanek" OH -
  • Divodikov monoksid
  • Dihidromon oksid

Lastnosti

Fizične lastnosti

Voda je v normalnih pogojih v tekočem stanju, medtem ko so podobne vodikove spojine drugih elementov plini ( H 2 S , CH 4 , HF ). Atomi vodika so vezani na atom kisika in tvorijo kot 104,45 ° (104 ° 27 ′). Zaradi velikega razlike v Elektronegativnost iz vodikovih in kisikovih atomov, so se elektroni oblaki močno premakne proti kisik. Zaradi tega ima molekula vode velik dipolni moment (p = 1,84 D , drugič za cianovodikovo kislino in dimetil sulfoksidom ). Vsaka molekula vode tvori do štiri vodikove vezi - dve od njih tvorita atom kisika in dva atoma vodika[19] . Število vodikovih vezi in njihova razvejana struktura določata visoko vrelišče vode in njeno specifično toploto uparjanja[19] . Če ne bi bilo vodikovih vezi , bi voda, glede na mesto kisika v periodnem sistemu in vrelišča hidridov elementov, podobnih kisiku ( žveplo , selen , telur ), zavrela pri -80 °C in zmrznila pri -100 ° C [20] .

Pri prehodu v trdno stanje se molekule vode uredijo, medtem ko se prostornine praznin med molekulami povečajo, skupna gostota vode pa se zmanjša, kar pojasnjuje manjšo gostoto (večji volumen) vode v ledeni fazi. Po drugi strani pa se z izhlapevanjem pretrgajo vse vodikove vezi. Prekinitev vezi zahteva veliko energije, zato ima voda med drugimi tekočinami in trdnimi snovmi največjo specifično toplotno kapaciteto . Za segrevanje enega litra vode za eno stopinjo je potrebnih 4,1868 kJ energije. Zaradi te lastnosti se voda pogosto uporablja kot toplotni nosilec .

Poleg visoke specifične toplotne zmogljivosti ima voda tudi visoke specifične toplote fuzije (333,55 kJ / kg pri 0 ° C) in uparjanja (2250 kJ / kg).

Temperatura, °C Specifična toplotna zmogljivost vode, kJ / (kg * K)
-60 (led) 1.64
-20 (led) 2.01
-10 (led) 2.22
0 (led) 2.11
0 (čista voda) 4.218
10 4.192
dvajset 4.182
40 4.178
60 4.184
80 4.196
sto 4,216

Fizikalne lastnosti različnih izotopskih modifikacij vode pri različnih temperaturah [21] :

Modifikacija vode Največja gostota pri temperaturi, ° C Trojna točka pri temperaturi, ° С
H 2 O 3,9834 0,01
D 2 O 11.2 3.82
T 2 O 13.4 4.49
H 2 18 O 4.3 0,31
 Relativno visoka viskoznost vode je posledica dejstva, da vodikove vezi preprečujejo gibanju vodnih molekul z različnimi hitrostmi. [ vir ni naveden 195 dni ] .

Voda je dobro topilo za snovi z molekulami z električnim dipolnim momentom . Ko je raztopljena, je molekula raztopljene snovi obdana z molekulami vode, pri čemer pozitivno nabiti deli molekule raztopljene snovi privlačijo atome kisika, negativno nabiti pa atome vodika. Ker je molekula vode majhna, lahko veliko molekul vode obdaja vsako molekulo topljenca.

Ta lastnost vode je pomembna za živa bitja. V živi celici in v medceličnem prostoru medsebojno delujejo raztopine različnih snovi v vodi [22] . Voda je nujna za življenje vseh živih bitij na Zemlji, brez izjeme.

Voda ima negativen električni površinski potencial [ pojasniti ] .

Kapljica, ki zadene površino vode

Čista voda je dober izolator . V normalnih pogojih je voda šibko disociirana na ione in koncentracija protonov (natančneje, hidronijevih ionov H 3 O + ) in hidroksilnih ionov OH - je 10 -7 mol / l. Ker pa je voda dobro topilo, so nekatere snovi, na primer soli, skoraj vedno raztopljene v njej, torej so v raztopini prisotni drugi pozitivni in negativni ioni. Zato navadna voda dobro prevaja elektriko. Po električni prevodnosti vode lahko določite njeno čistost.

Voda ima v optičnem območju lomni količnik n = 1,33. Vendar močno absorbira infrardeče sevanje, zato je vodna para glavni naravni toplogredni plin, ki je odgovoren za več kot 60 % učinka tople grede. [ vir ni naveden 195 dni ] . Zaradi velikega dipolnega momenta molekul voda absorbira tudi mikrovalovno sevanje, zaradi česar se hrana segreje v mikrovalovni pečici .

Agregatna stanja

Fazni diagram vode : navpična os - tlak v Pa , horizontalna temperatura v Kelvinih . Opažene so kritične (647,3 K; 22,1 MPa) in trojne (273,16 K; 610 Pa) točke. Različne strukturne modifikacije ledu so označene z rimskimi številkami

Po stanju se razlikujejo:

Vrste snežink

Pri normalnem atmosferskem tlaku (760 mmHg , 101 325 Pa ) se voda strdi pri 0 °C in zavre (pretvori se v vodno paro) pri 100 °C (vrednosti 0 °C in 100 °C sta bili izbrani kot ustrezni temperature taljenega ledu in vrele vode pri ustvarjanju temperaturne lestvice "Celzij" ). Z zmanjšanjem tlaka se temperatura taljenja (taljenja) ledu počasi dvigne, vrelišče vode pa pade. Pri tlaku 611,73 Pa (približno 0,006 atm ) vrelišče in tališče sovpadata in postaneta enaka 0,01 ° C. Ta tlak in temperatura se imenujeta trojna točka vode. Pri nižjih tlakih voda ne more biti tekoča in led se spremeni neposredno v paro. Sublimacija (sublimacija) temperatura ledu pada z nižanjem tlaka. Pri visokem tlaku obstajajo modifikacije ledu s tališči nad sobno temperaturo.

Z naraščajočim tlakom se vrelišče vode poveča [23] :

Tlak, atm. Vrelišče (T vrelišče ), °C
0,987 (10 5 Pa - normalni pogoji) 99,63
eno sto
2 120
6 158
218.5 374.1

S povečanjem tlaka se poveča tudi gostota nasičene vodne pare pri vrelišču, tekoča voda pa se zmanjša. Pri temperaturi 374 ° C (647 K ) in tlaku 22,064 MPa (218 atm ) voda preide kritično točko . Na tej točki gostota in druge lastnosti tekoče in plinaste vode sovpadajo. Pri višjih tlakih in/ali temperaturah razlika med tekočo vodo in vodno paro izgine. To agregacijsko stanje se imenuje " superkritična tekočina ".

Voda je lahko v metastabilnih stanjihprenasičena para , pregreta tekočina , prehlajena tekočina . Ta stanja lahko obstajajo dolgo časa, vendar so nestabilna in ob stiku s stabilnejšo fazo pride do prehoda. Na primer, prehlajeno tekočino lahko dobite tako, da čisto vodo ohladite v čisti posodi pod 0 ° C, ko pa se pojavi kristalizacijski center, se tekoča voda hitro spremeni v led.

Voda lahko obstaja tudi v obliki dveh različnih tekočin ("druga voda" se pojavi pri temperaturi okoli -70 °C in tlaku tisoč atmosfer), ki se pod določenimi pogoji niti ne mešata med seboj; hipoteza, da voda lahko obstaja v dveh različnih tekočih stanjih, je bila predlagana pred približno 30 leti na podlagi rezultatov računalniških simulacij in eksperimentalno testirana šele leta 2020 [24]

Optične lastnosti

Ocenjujejo jih po prosojnosti vode, ki je odvisna od valovne dolžine sevanja, ki prehaja skozi vodo. Zaradi absorpcije komponent oranžne in rdeče svetlobe pridobi voda modrikasto barvo. Voda je prozorna samo za vidno svetlobo in močno absorbira infrardeče sevanje , zato je vodna površina na infrardečih fotografijah vedno črna. Ultravijolični žarki zlahka prehajajo skozi vodo, zato se rastlinski organizmi lahko razvijejo v vodnem stolpcu in na dnu rezervoarjev infrardeči žarki prodrejo le v površinsko plast. Voda odbije 5 % sončnih žarkov, sneg pa približno 85 %. Le 2 % sončne svetlobe prodre pod led oceana.

Izotopske modifikacije

Tako kisik kot vodik imata naravne in umetne izotope. Glede na vrsto vodikovih izotopov, vključenih v molekulo, se razlikujejo naslednje vrste vode:

  • lahka voda (glavna sestavina vode, ki jo ljudje poznajo)
  • težka voda (devterij)
  • super težka voda (tricij)
  • tritij-devterijeva voda
  • tritij-protijeva voda
  • devterij-protijeva voda

Možne so zadnje tri vrste, saj molekula vode vsebuje dva atoma vodika. Protij je najlažji izotop vodika; devterij ima atomsko maso 2,0141017778 amu. e. m., tritij je najtežji, atomska masa 3,0160492777 a. е. м. В воде из-под крана тяжелокислородной воды (H 2 O 17 и H 2 O 18 ) содержится больше, чем воды D 2 O 16 : их содержание, соответственно, 1,8 кг и 0,15 кг на тонну [20] .

Хотя тяжёлая вода часто считается мёртвой водой, так как живые организмы в ней жить не могут, некоторые микроорганизмы могут быть приучены к существованию в ней [20] .

По стабильным изотопам кислорода 16 O, 17 O и 18 O существуют три разновидности молекул воды. Таким образом, по изотопному составу существуют 18 различных молекул воды. В действительности любая вода содержит все разновидности молекул.

Химические свойства

Вода является наиболее распространённым растворителем на планете Земля , во многом определяющим характер земной химии, как науки. Большая часть химии, при её зарождении как науки, начиналась именно как химия водных растворов веществ.

Её иногда рассматривают как амфолит — и кислоту и основание одновременно ( катион H + анион OH ). В отсутствие посторонних веществ в воде одинакова концентрация гидроксид-ионов и ионов водорода (или ионов гидроксония), pK a = p(1,8⋅10 −16 ) ≈ 15,74.

Вода — химически активное вещество. Сильно полярные молекулы воды сольватируют ионы и молекулы, образуют гидраты и кристаллогидраты . Сольволиз, и в частности гидролиз , происходит в живой и неживой природе, и широко используется в химической промышленности .

Воду можно получать:

  • В ходе реакций —
  • Восстановлением водородом оксидов металлов —

Под воздействием очень высоких температур или электрического тока (при электролизе ) [25] , а также под воздействием ионизирующего излучения , как установил в 1902 году [26] Фридрих Гизель [en] при исследовании водного раствора бромида радия [27] , вода разлагается на молекулярный кислород и молекулярный водород :

Вода реагирует при комнатной температуре:

  • со фтором и межгалоидными соединениями
(при низких температурах)
  • с солями , образованными слабой кислотой и слабым основанием, вызывая их полный гидролиз
  • с ангидридами и галогенангидридами карбоновых и неорганических кислот
  • с активными металлорганическими соединениями (диэтилцинк, реактивы Гриньяра, метилнатрий и т. д.)
  • с карбидами , нитридами , фосфидами , силицидами , гидридами активных металлов (кальция, натрия, лития и др.)
  • со многими солями, образуя гидраты
  • с боранами, силанами
  • с кетенами, недоокисью углерода
  • с фторидами благородных газов

Вода реагирует при нагревании:

  • с некоторыми алкилгалогенидами

Вода реагирует в присутствии катализатора :

  • с амидами, эфирами карбоновых кислот
  • с ацетиленом и другими алкинами
  • с алкенами
  • с нитрилами

Волновая функция основного состояния воды

В валентном приближении электронная конфигурация молекулы в основном состоянии: Молекула имеет замкнутую оболочку, неспаренных электронов нет. Заняты электронами четыре молекулярные орбитали (МО) — по два электрона на каждой МО , один со спином , другой со спином , или 8 спин-орбиталей . Волновая функция молекулы, , представленная единственным детерминантом Слэтера Ф, имеет вид

Симметрия этой волновой функции определяется прямым произведением НП, по которым преобразуются все занятые спин-орбитали

Принимая во внимание, что прямое произведение невырожденного НП самого на себя является полносимметричным НП и прямое произведение любого невырожденного представления Г на полносимметричное есть Г, получаем:

Виды

Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях:

  • твёрдом
  • жидком
  • газообразном

Вода может приобретать различные формы, которые могут одновременно соседствовать и взаимодействовать друг с другом:

Вода способна растворять в себе множество органических и неорганических веществ. Из-за важности воды как источника жизни, её нередко подразделяют на типы по различным принципам.

Виды воды по особенностям происхождения, состава или применения:

по содержанию катионов кальция и магния
по изотопам водорода в молекуле
другие виды

Вода, входящая в состав другого вещества и связанная с ним физическими связями, называется влагой . В зависимости от вида связи, выделяют:

  • сорбционную, капиллярную и осмотическую влагу в твёрдых веществах,
  • растворённую и эмульсионную влагу в жидкостях,
  • водяной пар или туман в газах .

Вещество , содержащее влагу, называют влажным веществом . Влажное вещество, не способное более сорбировать (поглощать) влагу, — насыщенное влагой вещество .

Вещество, в котором содержание влаги пренебрежимо мало при данном конкретном применении, называют сухим веществом . Гипотетическое вещество, совершенно не содержащее влагу, — абсолютно сухое вещество . Сухое вещество, составляющее основу данного влажного вещества, называют сухой частью влажного вещества .

Смесь газа с водяным паром носит название влажный газ ( парогазовая смесь — устаревшее название) [28] .

Малый лист России 2005 года «Земля — голубая планета» с выразительной цитатой о воде из « Земли людей » Антуана де Сент-Экзюпери вверху на полях: «ВОДА! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни, ты — сама жизнь…» [29] ( ЦФА [ АО «Марка» ] № 1050—1054)

В природе

В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане , а также в виде пара . При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков ( дождь , снег , град , роса ). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой , а твёрдая — криосферой . Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на Земле. Предположительно, зарождение жизни на Земле произошло в водной среде.

Мировой океан содержит более 97,54 % земной воды, ледники — 1,81 %, подземные воды — около 0,63 %, реки и озёра — 0,009 %, материковые солёные воды — 0,007 %, атмосфера — 0,001 % [12] .

Атмосферные осадки

Вода за пределами Земли

Вода — чрезвычайно распространённое вещество в космосе , однако из-за высокого внутрижидкостного давления вода не может существовать в жидком состоянии в условиях вакуума космоса, отчего она представлена только в виде пара или льда.

Одним из наиболее важных вопросов, связанных с освоением космоса человеком и возможности возникновения жизни на других планетах , является вопрос о наличии воды за пределами Земли в достаточно большой концентрации. Известно, что некоторые кометы более, чем на 50 % состоят из водяного льда. Не стоит, впрочем, забывать, что не любая водная среда пригодна для жизни.

В результате бомбардировки лунного кратера , проведённой 9 октября 2009 года НАСА с использованием космического аппарата LCROSS , впервые были получены достоверные свидетельства наличия на спутнике Земли водяного льда в больших объёмах [30] .

Вода широко распространена в Солнечной системе . Наличие воды (в основном в виде льда) подтверждено на многих спутниках Юпитера и Сатурна: Энцеладе [31] [32] , Тефии , Европе , Ганимеде и др. Вода присутствует в составе всех комет и многих астероидов. Учёными предполагается, что многие транснептуновые объекты имеют в своём составе воду.

Вода в виде паров содержится в атмосфере Солнца (следы) [33] , атмосферах Меркурия (3,4 %, также большие количества воды обнаружены в экзосфере Меркурия) [34] , Венеры (0,002 %) [35] , Луны [36] , Марса (0,03 %) [37] , Юпитера (0,0004 %) [38] , Европы[39] , Сатурна , Урана (следы) [40] и Нептуна [41] (найден в нижних слоях атмосферы).

Содержание водяного пара в атмосфере Земли у поверхности колеблется от 3—4 % в тропиках до 2·10 −5 % в Антарктиде [42] .

Кроме того, вода обнаружена на экзопланетах , например HD 189733 A b [43] , HD 209458 b [44] и GJ 1214 b [45] .

Жидкая вода, предположительно, имеется под поверхностью некоторых спутников планет — наиболее вероятно, на Европе — спутнике Юпитера .

Биологическая роль

Полный стакан с водой

Вода играет уникальную роль как вещество , определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ на Земле . Она выполняет роль универсального растворителя , в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов . Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и в то же время — достаточную сложность образующихся комплексных соединений.

Благодаря водородной связи , вода остаётся жидкой в широком диапазоне температур, причём именно в том, который широко представлен на планете Земля в настоящее время.

Поскольку у льда плотность меньше, чем у жидкой воды, вода в водоёмах замерзает сверху, а не снизу. Образовавшийся слой льда препятствует дальнейшему промерзанию водоёма, это позволяет его обитателям выжить. Существует и другая точка зрения: если бы вода не расширялась при замерзании, то не разрушались бы клеточные структуры, соответственно замораживание не наносило бы ущерба живым организмам. Некоторые существа ( тритоны ) переносят замораживание/оттаивание — считается, что этому способствует особый состав клеточной плазмы, не расширяющейся при замораживании.

Применение

В земледелии

Выращивание достаточного количества сельскохозяйственных культур на открытых засушливых землях требует значительных расходов воды на ирригацию , доходящих до 90 % в некоторых странах.

Для питья и приготовления пищи
Бокал чистой питьевой воды

Живое человеческое тело содержит от 50 % до 75 % воды [46] , в зависимости от веса и возраста. Потеря организмом человека более 10 % воды может привести к смерти. В зависимости от температуры и влажности окружающей среды, физической активности и т. д. человеку нужно выпивать разное количество воды. Ведётся много споров о том, сколько воды нужно потреблять для оптимального функционирования организма.

Питьевая вода представляет собой воду из какого-либо источника, очищенную от микроорганизмов и вредных примесей. Пригодность воды для питья при её обеззараживании перед подачей в водопровод оценивается по количеству кишечных палочек на литр воды, поскольку кишечные палочки распространены и достаточно устойчивы к антибактериальным средствам, и если кишечных палочек будет мало, то будет мало и других микробов . Если кишечных палочек не больше, чем 3 на литр, вода считается пригодной для питья [47] [48] .

Как растворитель

Вода является растворителем для многих веществ. Она используется для очистки как самого человека, так и различных объектов человеческой деятельности. Вода используется как растворитель в промышленности.

В качестве теплоносителя
Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе ( ВВЭР )

Среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоёмкостью. Теплота её испарения выше теплоты испарения любых других жидкостей, а теплота кристаллизации уступает лишь аммиаку . В качестве теплоносителя воду используют в тепловых сетях , для передачи тепла по теплотрассам от производителей тепла к потребителям. Воду в виде льда используют для охлаждения в системах общественного питания, в медицине. Большинство атомных электростанций используют воду в качестве теплоносителя.

Как замедлитель

Во многих ядерных реакторах вода используется не только в качестве теплоносителя, но и замедлителя нейтронов для эффективного протекания цепной ядерной реакции . Также существуют тяжеловодные реакторы , в которых в качестве замедлителя используется тяжёлая вода .

В строительстве

Вода — обязательный компонент цементных бетонов, взаимодействует с цементом с образованием цементного камня, связующего заполнители в бетоне и железобетоне .

Для пожаротушения

В пожаротушении вода зачастую используется не только как охлаждающая жидкость, но и для изоляции огня от воздуха в составе пены , так как горение поддерживается только при достаточном поступлении кислорода.

В спорте

Многими видами спорта занимаются на водных поверхностях, на льду, на снегу и даже под водой. Это подводное плавание , хоккей , лодочные виды спорта, биатлон , шорт-трек и др.

В качестве инструмента

Вода используется как инструмент для разрыхления, раскалывания и даже резки пород и материалов. Она используется в добывающей промышленности , горном деле и в производстве. Достаточно распространены установки по резке водой различных материалов: от резины до стали. Вода, выходящая под давлением несколько тысяч атмосфер способна разрезать стальную пластину толщиной несколько миллиметров, или более при добавлении абразивных частиц.

Для смазки

Вода применяется как смазочный материал для смазки подшипников из древесины, пластиков, текстолита, подшипников с резиновыми обкладками и др. Воду также используют в эмульсионных смазках [49] .

Исследования

Происхождение воды на планете

Происхождение воды на Земле является предметом научных споров. Некоторые учёные [ кто? ] считают, что вода была занесена астероидами или кометами на ранней стадии образования Земли, около четырёх миллиардов лет назад, когда планета уже сформировалась в виде шара. В 2010-е годы было установлено, что вода появилась в мантии Земли не позже 2,7 миллиардов лет назад [50] .

Гидрология

Гидроло́гия — наука , изучающая природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой , а также явления и процессы, в них протекающие (испарение, замерзание и т. п.).

Предметом изучения гидрологии являются все виды вод гидросферы в океанах , морях , реках , озёрах , водохранилищах , болотах , почвенных и подземных водах .

Гидрология исследует круговорот воды в природе , влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий; проводит анализ гидрологических элементов для отдельных территорий и Земли в целом; даёт оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов; пользуется методами, применяемыми в географии , физике и других науках. Данные гидрологии моря используются при плавании и ведении боевых действий надводными кораблями и подводными лодками .

Гидрология подразделяется на океанологию , гидрологию суши и гидрогеологию .

Океанология подразделяется на биологию океана , химию океана , геологию океана , физическую океанологию , и взаимодействие океана и атмосферы.

Гидрология суши подразделяется на гидрологию рек ( речную гидрологию, потамологию ), озероведение (лимнологию) , болотоведение , гляциологию .

Гидрогеология

Гидрогеоло́гия (от др.-греч. ὕδωρ «водность» + геология) — наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод. Также изучается взаимодействие подземных вод с горными породами, поверхностными водами и атмосферой.

В сферу этой науки входят такие вопросы, как динамика подземных вод, гидрогеохимия, поиск и разведка подземных вод, а также мелиоративная и региональная гидрогеология. Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией, в том числе и с инженерной геологией, метеорологией, геохимией, геофизикой и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования.

Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и эксплуатации месторождений.

Факты

  • В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды [51] .
  • В составе мантии Земли воды содержится в 10—12 раз больше, чем в Мировом океане [52] .
  • Если бы на Земле не было впадин и выпуклостей, вода покрыла бы всю Землю слоем толщиной 3 км [53] .
  • При определённых условиях (внутри нанотрубок ) молекулы воды образуют новое состояние, при котором они сохраняют способность течь даже при температурах, близких к абсолютному нулю [54] .
  • Синий цвет чистой океанской воды в толстом слое объясняется избирательным поглощением и рассеянием света в воде [55] .
  • С помощью капель воды из кранов можно создать напряжение до 10 киловольт, опыт называется « Капельница Кельвина » [56] .
  • Вода — это одно из немногих веществ в природе, которые расширяются при переходе из жидкой фазы в твёрдую (кроме воды, таким свойством обладают сурьма [57] , висмут , галлий , германий и некоторые соединения и смеси).
  • Вода и водяной пар горят в атмосфере фтора фиолетовым пламенем. Смеси водяного пара со фтором в пределах взрывчатых концентраций взрывоопасны. В результате этой реакции образуются фтороводород и элементарный кислород . [ источник не указан 1340 дней ]

См. также

Примечания

  1. англ. International Union of Pure and Applied Chemistry. Nomenclature of Inorganic Chemistry. IUPAC RECOMMENDATIONS 2005. RSC Publishing, 2005. — p. 306.
  2. Riddick, John (1970). Organic Solvents Physical Properties and Methods of Purification. Techniques of Chemistry. Wiley-Interscience. ISBN 0471927260 .
  3. Atmospheric Thermodynamics: Elementary Physics and Chemistry Издательство Кембриджского университета , 2009. — С. 64. — ISBN 9780521899635
  4. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/962#section=Heat-of-Vaporization&fullscreen=true
  5. 1 2 Маленков Г. Г. Вода // Физическая энциклопедия . — М. : Советская энциклопедия , 1988. — Т. I. Ааронова — Бома эффект — Длинные линии . — С. 294—297 .
  6. Петрушевский Ф. Ф. , Гершун А. Л. Лед, в физике // Энциклопедический словарь СПб. : Брокгауз — Ефрон , 1896. — Т. XVII. — С. 471—473.
  7. Henniker, JC The Depth of the Surface Zone of a Liquid (англ.) // Reviews of Modern Physics : journal. — Reviews of Modern Physics, 1949. — Vol. 21 , no. 2 . — P. 322—341 . — doi : 10.1103/RevModPhys.21.322 .
  8. Pollack, Gerald. Water Science . University of Washington, Pollack Laboratory. — «Water has three phases – gas, liquid, and solid; but recent findings from our laboratory imply the presence of a surprisingly extensive fourth phase that occurs at interfaces.». Дата обращения: 5 февраля 2011. Архивировано 15 февраля 2013 года.
  9. Криволуцкий А. Е. Голубая планета. Земля среди планет. Географический аспект. — М.: Мысль, 1985. — С. 212.
  10. United Nations . Un.org (22 марта 2005). Дата обращения: 25 июля 2010. Архивировано 15 февраля 2013 года.
  11. CIA- The world fact book . Central Intelligence Agency . Дата обращения: 20 декабря 2008.
  12. 1 2 Marine Science: An Illustrated Guide to Science
  13. Gleick, PH Water in Crisis: A Guide to the World's Freshwater Resources (англ.) . — Oxford University Press , 1993.
  14. Water Vapor in the Climate System (англ.) . American Geophysical Union . Дата обращения: 13 февраля 2013. Архивировано 15 февраля 2013 года.
  15. Derksen, Rick. Etymological Dictionary of the Slavic Inherited Lexicon
  16. М. Фасмер. Этимологический словарь русского языка. Вода
  17. Online Etymology Dictionary. Water
  18. «Ностратическая этимология» (база данных)
  19. 1 2 Ларионов А. К. Занимательная гидрогеология. — Москва: Недра , 1979. — С. 5—12. — 157 с.
  20. 1 2 3 Петрянов И.В. Самое необыкновенное вещество // Химия и жизнь . — 1965. — № 3 . — С. 2—14 .
  21. Physics of Ice (15 страница)
  22. Молекулярные преобразователи энергии в живой клетке (Тихонов А. Н., 1997)
  23. Воскресенский П. И. Техника лабораторных работ. 9-е изд. — Л.: « Химия », 1970. — С. 696—697
  24. Невероятно: у воды есть два жидких состояния // Вести.ру , 21 ноября 2020
  25. Ходаков Ю. В., Эпштейн Д. А., Глориозов П. А. § 7. Атомы // Неорганическая химия: Учебник для 7—8 классов средней школы . — 18-е изд. — М. : Просвещение , 1987. — С.15 —18. — 240 с. — 1 630 000 экз.
  26. Радиационная химия // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М. : Педагогика , 1990. — С. 200 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
  27. Le Caër S. Water Radiolysis: Influence of Oxide Surfaces on H 2 Production under Ionizing Radiation (англ.) // Water : journal. — 2011. — Vol. 3 . — P. 236 .
  28. rmg, 2015 , с. 2.
  29. Перевод тут близок к первому: Земля людей (Перевод Горация Велле). VII. В сердце пустыни // Антуан де Сент-Экзюпери. Земля людей / Пер. с фр. под ред. Е. Зониной. — М. : Государственное издательство художественной литературы , 1957. — С. 181. — (Зарубежный роман XX века). — 165 000 экз.
  30. Вода на Луне: но откуда?
  31. Jane Platt, Brian Bell. NASA Space Assets Detect Ocean inside Saturn Moon . NASA (3 апреля 2014). Дата обращения: 3 апреля 2014.
  32. Iess, L.; Stevenson, DJ; Parisi, M.; Hemingway, D.; Jacobson, RA; Lunine, JI; Nimmo, F.; Armstrong, Jw; Asmar, Sw; Ducci, M.; Tortora, P. The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus (англ.) // Science : journal. — 2014. — 4 April ( vol. 344 ). — P. 78—80 . — doi : 10.1126/science.1250551 .
  33. Solanki, SK; Livingston, W.; Ayres, T. New Light on the Heart of Darkness of the Solar Chromosphere (англ.) // Science : journal. — 1994. — Vol. 263 , no. 5143 . — P. 64—66 . — doi : 10.1126/science.263.5143.64 . — Bibcode : 1994Sci...263...64S . — PMID 17748350 .
  34. MESSENGER Scientists 'Astonished' to Find Water in Mercury's Thin Atmosphere . Planetary Society (3 июля 2008). Дата обращения: 5 июля 2008. Архивировано 17 января 2010 года.
  35. Bertaux, Jean-Loup; Vandaele, Ann-Carine; Korablev, Oleg; Villard, E.; Fedorova, A.; Fussen, D.; Quémerais, E.; Belyaev, D.; Mahieux, A. A warm layer in Venus' cryosphere and high-altitude measurements of HF, HCl, H 2 O and HDO (англ.) // Nature : journal. — 2007. — Vol. 450 , no. 7170 . — P. 646—649 . — doi : 10.1038/nature05974 . — Bibcode : 2007Natur.450..646B . — PMID 18046397 .
  36. Sridharan, R.; SM Ahmed, Tirtha Pratim Dasa, P. Sreelathaa, P. Pradeepkumara, Neha Naika, and Gogulapati Supriya. 'Direct' evidence for water in the sunlit lunar ambience from CHACE on MIP of Chandrayaan I (англ.) // Planetary and Space Science : journal. — 2010. — Vol. 58 , no. 6 . — P. 947 . — doi : 10.1016/j.pss.2010.02.013 . — Bibcode : 2010P&SS...58..947S .
  37. Donald Rapp. Use of Extraterrestrial Resources for Human Space Missions to Moon or Mars . — Springer, 28 November 2012. — P. 78–. — ISBN 978-3-642-32762-9 .
  38. Atreya, Sushil K.; Wong, Ah-San. Coupled Clouds and Chemistry of the Giant Planets — A Case for Multiprobes (англ.) // Space Science Reviews : journal. — Springer , 2005. — Vol. 116 . — P. 121—136 . — ISSN 0032-0633 . — doi : 10.1007/s11214-005-1951-5 . — Bibcode : 2005SSRv..116..121A .
  39. Jia-Rui C. Cook, Rob Gutro, Dwayne Brown, JD Harrington, Joe Fohn. Hubble Sees Evidence of Water Vapor at Jupiter Moon (недоступная ссылка) . NASA (12 декабря 2013). Дата обращения: 12 декабря 2013. Архивировано 15 декабря 2013 года.
  40. Encrenaz, 2003 , p. 92.
  41. Hubbard, WB Neptune's Deep Chemistry (англ.) // Science. — 1997. — Vol. 275 , no. 5304 . — P. 1279—1280 . — doi : 10.1126/science.275.5304.1279 . — PMID 9064785 .
  42. Земля (планета) — статья из Большой советской энциклопедии .
  43. Water Found on Distant Planet 12 July 2007 By Laura Blue, Time
  44. Water Found in Extrasolar Planet's Atmosphere
  45. Атмосфера экзопланеты GJ 1214b переполнена водой . Компьюлента (24 февраля 2012). — «Новые наблюдения транзитов GJ 1214 b, удалённой от Земли на 40 световых лет, показали, что вода должна составлять не менее половины от всей массы атмосферы этой «суперземли»». Дата обращения: 21 июля 2013. Архивировано 29 августа 2013 года.
  46. Watson, PE et al. (1980) Total body water volumes for adult males and females estimated from simple anthropometric measurements, The American Journal for Clinical Nutrition, Vol. 33, № 1, pp. 27—39.
  47. Моргунова Г. С. Вода, которую мы пьём // Химия и жизнь . — 1965. — № 3 . — С. 15—17 .
  48. Sharma BK Water Pollution . — 1994. — P. 408—409.
  49. Воскресенский В. А., Дьяков В. И. Глава 2. Смазочные вещества и их физико-химические свойства // Расчет и проектирование опор скольжения (жидкостная смазка): Справочник. — М. : Машиностроение , 1980. — С. 15. — (Библиотека конструктора). — ISBN ББК 34.42, УДК 621.81.001.2 (031).
  50. Ученые: вода появилась в мантии Земли 2,7 млрд лет назад . ТАСС . Дата обращения: 26 апреля 2016.
  51. Наука и техника. Книги. Загадки простой воды.
  52. Состав и природа мантии Земли
  53. Биосфера Земли
  54. Science Daily (англ.)
  55. Зубов Н. Н. В центр Арктики . — М.: Рипол Классик, 2013. — С. 136.
  56. Капельница Кельвина
  57. Сурьма // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М. : Педагогика , 1990. — С. 235 . — ISBN 5-7155-0292-6 .

Литература

Ссылки