Wie kent de formule van water sinds schooltijd? Natuurlijk, alles. Het is waarschijnlijk dat van de hele cursus scheikunde, voor velen die het dan niet gespecialiseerd bestuderen, het enige dat overblijft de kennis is van waar de formule H2O voor staat. Maar nu zullen we proberen zoveel mogelijk in detail en diep te begrijpen wat water is? Wat zijn de belangrijkste eigenschappen ervan en waarom precies zonder dat leven op planeet Aarde onmogelijk is.
Water als stof
Het watermolecuul bestaat, zoals we weten, uit één zuurstofatoom en twee waterstofatomen. De formule is als volgt geschreven: H2O. Deze stof kan drie toestanden hebben: vast - in de vorm van ijs, gasvormig - in de vorm van stoom en vloeibaar - als een stof zonder kleur, smaak en geur. Dit is trouwens de enige substantie op aarde die in natuurlijke omstandigheden in alle drie de staten tegelijk kan bestaan. Bijvoorbeeld: aan de polen van de aarde - ijs, in de oceanen - water en verdamping onder de zonnestralen is stoom. In die zin is water abnormaal.
Water is ook de meest voorkomende stof op onzeplaneet. Het bedekt het oppervlak van planeet Aarde met bijna zeventig procent - dit zijn oceanen en talloze rivieren met meren en gletsjers. Het meeste water op aarde is zout. Het is ongeschikt om te drinken en om te boeren. Zoet water maakt slechts twee en een half procent uit van de totale hoeveelheid water op aarde.
Water is een zeer sterk en hoogwaardig oplosmiddel. Hierdoor vinden chemische reacties in water met een enorme snelheid plaats. Deze zelfde eigenschap beïnvloedt de stofwisseling in het menselijk lichaam. Het is een bekend feit dat het lichaam van een volwassene voor zeventig procent uit water bestaat. Bij een kind is dit percentage nog hoger. Op oudere leeftijd da alt dit cijfer van zeventig naar zestig procent. Trouwens, dit kenmerk van water laat duidelijk zien dat het de basis is van het menselijk leven. Hoe meer water in het lichaam - hoe gezonder, actiever en jonger het is. Daarom herhalen wetenschappers en artsen van alle landen onvermoeibaar dat je veel moet drinken. Het is water in zijn pure vorm en geen vervanging in de vorm van thee, koffie of andere dranken.
Water bepa alt het klimaat op aarde, en dat is niet overdreven. Warme stromingen in de oceaan verwarmen hele continenten. Dit komt door het feit dat water veel zonnewarmte opneemt en weer afgeeft als het begint af te koelen. Het regelt dus de temperatuur op de planeet. Veel wetenschappers zeggen dat de aarde lang geleden zou zijn afgekoeld en in steen zou zijn veranderd als er niet zoveel water op de groene planeet was geweest.
Eigenschappen van water
Water heeft veel zeer interessante eigenschappen.
Water is bijvoorbeeld de meest mobiele stof na lucht. Van de schoolcursus herinneren velen zich ongetwijfeld zoiets als de waterkringloop in de natuur. Bijvoorbeeld: een stroom verdampt onder invloed van direct zonlicht, verandert in waterdamp. Verder wordt deze stoom ergens door de wind meegevoerd, verzamelt zich in wolken en zelfs in onweerswolken en v alt in de bergen in de vorm van sneeuw, hagel of regen. Verderop, vanuit de bergen, loopt de beek weer naar beneden, gedeeltelijk verdampend. En dus - in een cirkel - herha alt de cyclus zich miljoenen keren.
Water heeft ook een zeer hoge warmtecapaciteit. Hierdoor koelen waterlichamen, vooral oceanen, heel langzaam af tijdens de overgang van een warm seizoen of tijdstip van de dag naar een koud seizoen. Omgekeerd, wanneer de luchttemperatuur stijgt, warmt het water zeer langzaam op. Hierdoor stabiliseert water, zoals hierboven vermeld, de luchttemperatuur op onze hele planeet.
Na kwik heeft water de hoogste oppervlaktespanning. Het is onmogelijk om niet op te merken dat een druppel die per ongeluk op een plat oppervlak wordt gemorst, soms een indrukwekkend stipje wordt. Dit toont de taaiheid van water. Een andere eigenschap manifesteert zich wanneer de temperatuur da alt tot vier graden. Zodra het water tot deze markering afkoelt, wordt het lichter. Daarom drijft ijs altijd op het wateroppervlak en bevriest het in een korst, die rivieren en meren bedekt. Hierdoor bevriezen vissen niet in wateren die in de winter bevriezen.
Water als geleider van elektriciteit
Eerst moet je leren wat elektrische geleidbaarheid is (inclusief water). Elektrische geleidbaarheid is het vermogen van aof stoffen geleiden elektriciteit door zichzelf. Dienovereenkomstig is de elektrische geleidbaarheid van water het vermogen van water om stroom te geleiden. Dit vermogen is direct afhankelijk van de hoeveelheid zouten en andere onzuiverheden in de vloeistof. De elektrische geleidbaarheid van gedestilleerd water wordt bijvoorbeeld bijna geminimaliseerd doordat dergelijk water wordt gezuiverd van verschillende additieven die zo noodzakelijk zijn voor een goede elektrische geleidbaarheid. Een uitstekende stroomgeleider is zeewater, waar de concentratie aan zouten erg hoog is. De elektrische geleidbaarheid is ook afhankelijk van de temperatuur van het water. Hoe hoger de temperatuur, hoe groter de elektrische geleidbaarheid van water. Dit patroon werd onthuld dankzij de meerdere experimenten van natuurkundigen.
Meten van de elektrische geleidbaarheid van water
Er is zo'n term - conductometrie. Dit is de naam van een van de methoden voor elektrochemische analyse op basis van de elektrische geleidbaarheid van oplossingen. Deze methode wordt gebruikt om de concentratie in oplossingen van zouten of zuren te bepalen, evenals om de samenstelling van sommige industriële oplossingen te regelen. Water heeft amfotere eigenschappen. Dat wil zeggen dat het, afhankelijk van de omstandigheden, zowel zure als basische eigenschappen kan vertonen - om zowel als zuur als als base te werken.
Het apparaat dat voor deze analyse wordt gebruikt, heeft een zeer vergelijkbare naam: een conductometer. Met behulp van een conductometer wordt de elektrische geleidbaarheid van elektrolyten in een oplossing gemeten, waarvan de analyse wordt uitgevoerd. Misschien is het de moeite waard om een andere term uit te leggen: elektrolyt. Dit is een stof die, wanneer opgelost of gesmolten,breekt af in ionen, waardoor er vervolgens een elektrische stroom wordt geleid. Een ion is een elektrisch geladen deeltje. In feite bepa alt de conductometer, op basis van bepaalde eenheden van elektrische geleidbaarheid van water, de elektrische geleidbaarheid ervan. Dat wil zeggen, het bepa alt de elektrische geleidbaarheid van een specifiek volume water dat als de initiële eenheid wordt genomen.
Zelfs vóór het begin van de jaren zeventig van de vorige eeuw werd de maateenheid "mo" gebruikt om de geleidbaarheid van elektriciteit aan te geven, het was een afgeleide van een andere hoeveelheid - Ohm, de belangrijkste eenheid van weerstand. Elektrische geleidbaarheid is een grootheid die omgekeerd evenredig is met de weerstand. Nu wordt het gemeten in Siemens. Deze waarde kreeg zijn naam ter ere van de natuurkundige uit Duitsland - Werner von Siemens.
Siemens
Siemens (kan worden aangeduid met zowel Cm als S) is het omgekeerde van Ohm, wat een eenheid is van elektrische geleidbaarheid. Eén cm is gelijk aan de elektrische geleidbaarheid van elke geleider met een weerstand van 1 ohm. Uitgedrukt door Siemens via de formule:
Thermische geleidbaarheid van water
Laten we het nu hebben over wat thermische geleidbaarheid is. Thermische geleidbaarheid is het vermogen van een stof om thermische energie over te dragen. De essentie van het fenomeen ligt in het feit dat de kinetische energie van atomen en moleculen, die de temperatuur van een bepaald lichaam of stof bepalen, wordt overgedrageneen ander lichaam of stof tijdens hun interactie. Met andere woorden, thermische geleidbaarheid is warmte-uitwisseling tussen lichamen, stoffen, maar ook tussen een lichaam en een stof.
De thermische geleidbaarheid van water is ook erg hoog. Mensen gebruiken deze eigenschap van water dagelijks zonder het te merken. Bijvoorbeeld koud water in een bak gieten en daarin dranken of etenswaren koelen. Koud water ha alt warmte uit de fles, container, in plaats daarvan geeft het koude, de omgekeerde reactie is ook mogelijk.
Nu kan hetzelfde fenomeen gemakkelijk worden voorgesteld op planetaire schaal. De oceaan warmt op tijdens de zomer, en dan - met het begin van koud weer, koelt het langzaam af en geeft het zijn warmte af aan de lucht, waardoor de continenten worden verwarmd. Na afkoeling in de winter, begint de oceaan heel langzaam op te warmen in vergelijking met het land en geeft zijn koelte af aan de continenten die wegkwijnen van de zomerzon.
Dichtheid van water
Hierboven werd gezegd dat vissen in de winter in een vijver leven vanwege het feit dat water bevriest met een korst over hun hele oppervlak. We weten dat water bij een temperatuur van nul graden in ijs begint te veranderen. Omdat de dichtheid van water groter is dan de dichtheid van ijs, drijft en bevriest ijs op het oppervlak.
Wat zijn de redox-eigenschappen van water
Ook onder verschillende omstandigheden kan water zowel een oxidatiemiddel als een reductiemiddel zijn. Dat wil zeggen, water, dat zijn elektronen opgeeft, is positief geladen en geoxideerd. Of het verwerft elektronen en wordt negatief geladen, wat betekent dat het wordt hersteld. In het eerste geval oxideert het water en wordt het dood genoemd. zij bezitzeer krachtige bacteriedodende eigenschappen, maar je hoeft het niet te drinken. In het tweede geval leeft het water. Het stimuleert, stimuleert het lichaam om te herstellen, brengt energie naar de cellen. Het verschil tussen deze twee eigenschappen van water wordt uitgedrukt in de term "redoxpotentiaal".
Waarmee kan water reageren
Water kan reageren met bijna alle stoffen die op aarde bestaan. Het enige is dat je voor het optreden van deze reacties moet zorgen voor een geschikte temperatuur en microklimaat.
Bij kamertemperatuur reageert water bijvoorbeeld goed met metalen zoals natrium, kalium, barium - ze worden actief genoemd. Halogenen zijn fluor en chloor. Bij verhitting reageert water goed met ijzer, magnesium, steenkool, methaan.
Met behulp van verschillende katalysatoren reageert water met amiden, esters van carbonzuren. Een katalysator is een stof die de componenten tot een wederzijdse reactie lijkt te duwen, waardoor deze wordt versneld.
Is er ergens anders water dan op aarde?
Tot nu toe is er op geen enkele planeet in het zonnestelsel water gevonden, behalve op de aarde. Ja, ze veronderstellen zijn aanwezigheid op de satellieten van reuzenplaneten als Jupiter, Saturnus, Neptunus en Uranus, maar tot nu toe hebben wetenschappers geen exacte gegevens. Er is een andere hypothese, nog niet volledig geverifieerd, over grondwater op de planeet Mars en op de satelliet van de aarde - de maan. Met betrekking tot Mars zijn een aantal theorieën naar voren gebracht dat er ooit een oceaan op deze planeet was, en het mogelijke model is zelfs ontworpen door wetenschappers.
Buiten het zonnestelsel zijn er veel grote en kleine planeten, waar volgens wetenschappers water kan zijn. Maar tot nu toe is er geen enkele manier om hier zeker van te zijn.
Hoe de thermische en elektrische geleidbaarheid van water voor praktische doeleinden te gebruiken
Omdat water een hoge warmtecapaciteit heeft, wordt het gebruikt in verwarmingsleidingen als warmtedrager. Het zorgt voor warmteoverdracht van de producent naar de consument. Veel kerncentrales gebruiken water ook als uitstekend koelmiddel.
In de geneeskunde wordt ijs gebruikt voor koeling en stoom voor desinfectie. IJs wordt ook gebruikt in het cateringsysteem.
In veel kernreactoren wordt water gebruikt als moderator voor een succesvolle nucleaire kettingreactie.
Drukwater wordt gebruikt om rotsen te splijten, door te breken en zelfs te hakken. Dit wordt actief gebruikt bij de bouw van tunnels, ondergrondse voorzieningen, magazijnen, metro's.
Conclusie
Uit het artikel volgt dat water in zijn eigenschappen en functies de meest onvervangbare en verbazingwekkende substantie op aarde is. Is het leven van een persoon of een ander levend wezen op aarde afhankelijk van water? Zeker ja. Draagt deze stof bij tot menselijke wetenschappelijke activiteiten? Ja. Heeft water elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid en andere nuttige eigenschappen? Het antwoord is ook ja. Een ander ding is dat er steeds minder water op aarde is, en nog meer schoon water. En het is onze taak om het (en dus van ons allemaal) te behouden en te beveiligen tegenverdwijning.
