Все о воде и ее свойствах

Инфо

Загрязненная вода как результат деятельности человека

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.

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.

Окислительно-восстановительные реакции

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.

Химические названия

Вода “охотно” вступает в реакции с другими веществами:

  • с щелочными и щелочноземельными металлами вода реагирует при н.у.:
    2Na 2H2O = 2NaOH H2
  • с менее активными металлами и неметаллами вода реагирует только при высокой температуре:
    3Fe 4H2O=FeO → Fe2O3 4H2↑
    C 2H2O → CO2 2H2
  • с основными оксидами при н.у. вода реагирует с образованием оснований:
    CaO H2O = Ca(OH)2
  • с кислотными оксидами при н.у. вода реагирует с образованием кислот:
    CO2 H2O = H2CO3
  • вода является главным участником реакций гидролиза (подробнее см. Гидролиз солей);
  • вода участвует в реакциях гидратации, присоединяясь к органическим веществам с двойными и тройными связями.

Почему же воду назвали водой? Слово «вода» происходит от
древнегерманского «мокрый, текучий». В химии могут встречаться разные названия
этого соединения. Самые распространенные – гидроксид водорода и окись водорода.
Также в химической литературе ее называют:

  • монооксид дигидрофосфата;
  • гидроксильная кислота;
  • дигидромонооксид
  • оксидан

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

Все о воде и ее свойствах

и некоторые полярные неионные образования (простые спирты, аминокислоты, сахара), называемые гидрофильными (с греч. дословно – склонность к влаге). Не под силу жидкости

жиры, белки и некоторые полисахариды – гидрофобные вещества (с греч. – страх влаги).

Системы организма

Содержание, %

Жировые ткани

25

Кости

До 28

Печень

До 69

Мышцы

75

Почки

До 82

Мозг

До 85

Кровь

92

Растворимость

Разные источники данное свойство классифицируют по разному — одни относят его к физическим, другие к химическим свойствам вещества. Поэтому на данном этапе мы отнесли его к физико-химическим свойствам воды, что и подтверждается одним из определений растворимости, приведённом ниже.

Кислотно-щелочной баланс воды определяется pH показателем, значение которого может изменяться от 0 до 14. Значение 7 — определяет кислотно-щелочной баланс воды как нейтральный, если меньше 7 — вода кислотная, более 7 — щелочная вода.

Окислительно-восстановительный потенциал воды (ОВП) — способность воды вступать в биохимические реакции.

Ниже приведены Химические свойства воды по учебнику «Основы химии. Интернет-учебник» авторов А. В. Мануйлова, В. И. Родионова.

При взаимодействии воды с большинством металлов происходит реакция с выделением водорода:

  • 2Na       2H2O   =   H2       2NaOH (бурно);
  • 2K       2H2O   =   H2       2KOH (бурно);
  • 3Fe       4H2O   =   4H2       Fe3O4 (только при нагревании).

Не все, а только достаточно активные металлы могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях этого типа. Наиболее легко реагируют щелочные и щелочноземельные металлы I и II групп.

При взаимодействии воды с благородными металлами, такими как золото, платина …, реакция отсутствует.

Из неметаллов с водой реагируют, например, углерод и его водородное соединение (метан). Эти вещества гораздо менее активны, чем металлы, но все же способны реагировать с водой при высокой температуре:

  • C       H2O   =   H2       CO (при сильном нагревании);
  • CH4       2H2O   =   4H2       CO2 (при сильном нагревании).

При воздействии электрическим током вода разлагается на водород и кислород. Это также окислительно-восстановительная реакция, где вода является одновременно и окислителем, и восстановителем.

Вода вступает в реакцию со многими оксидами неметаллов и некоторыми оксидами металлов. Это не окислительно-восстановительные реакции, а реакции соединения:

  • SO2       H2O   =   H2SO3 (сернистая кислота);
  • SO3       H2O   =   H2SO4 (серная кислота);
  • CO2       H2O   =   H2CO3 (угольная кислота).

Некоторые оксиды металлов также могут вступать в реакции соединения с водой.

Все о воде и ее свойствах

CaO H2O = Ca(OH)2 (гидроксид кальция (гашеная известь).

Не все оксиды металлов способны реагировать с водой. Часть из них практически не растворима в воде и поэтому с водой не реагирует. Например: ZnO, TiO2, Cr2O3, из которых приготовляют, например, стойкие к воде краски. Оксиды железа также не растворимы в воде и не реагируют с ней.

Вода образует соединения, гидраты и кристаллогидраты, в которых полностью сохраняется молекула воды.

Например:

  • CuSO4       5 H2O   =   CuSO4.5H2O;
  • CuSO4 — вещество белого цвета (безводный сульфат меди);
  • CuSO4.5H2O — кристаллогидрат (медный купорос), синие кристаллы.

Другие примеры образования гидратов:

  • H2SO4       H2O   =   H2SO4.H2O (гидрат серной кислоты);
  • NaOH       H2O   =   NaOH.H2O (гидрат едкого натра).

Все о воде и ее свойствах

Соединения, связывающие воду в гидраты и кристаллогидраты, используют в качестве осушителей. С их помощью, например, удаляют водяные пары из влажного атмосферного воздуха.

Био-синтез

6n CO2       5n H2O   =   (C6H10O5)n       6n O2 (при действии света)

Химические свойства воды

Влияние воды на жизнь на земле огромное. Это среда обитания
для многих организмов. Она является хорошим растворителем не только для солей,
но и для многих других веществ. Например, питательные соли присутствуют в почве
в виде ионов, то есть в растворенном виде. Только в таком виде растения могут
поглощать их через корни. Поэтому не случайно вода— это источник жизни на
земле.

Вода является важным источником химических и биохимических
реакций, например, для фотосинтеза. Это заметно, когда растение увядает из-за
потери воды, а листья и цветы опадают. Не зря говорят, что вода—это главный
источник жизни.

Физические свойства

Что мы все знаем о воде? То, что она состоит из одного атома
кислорода и двух атомов водорода, знают все, а вот о том что они притягиваются,
друг к другу водородной мостиковой связью знают не все. Эта связь объясняет ее
основные свойства.

  • Н2О имеет высокое поверхностное натяжение, то есть
    тенденцию принимать сферический объем.
  • Другим свойством является капиллярность. Молекула H2O
    способна перемещаться в очень узких пространствах.
  • Удельная теплоемкость у нее примерно в 4 раза больше,
    чем у воздуха. Это определяет устойчивость к изменениям температуры.
  • Плотность воды увеличивается с понижением температуры,
    примерно до 4 С. Ниже этого порога плотность уменьшается.
  • Она обладает минимальной вязкостью при высоких
    давлениях. Поэтому, чем больше давление, тем легче ей проникать.

В нормальных условиях вода, является жидкостью. Это
единственное известное вещество, которое существует в природе во всех трех
классических состояниях материи: жидком, твердом, газообразном.

Все о воде и ее свойствах

Кстати, термин вода используется для жидкого агрегатного
состояния. В твердом, то есть в замороженном состоянии, она называется льдом, в
газообразном состоянии— водяным паром или просто паром. Существует порог, где
при определенных температурах и равновесного давления три состояния могут
сосуществовать одновременно.

Оптические свойства

Когда свет пересекает границу раздела вода-воздух, полное
отражение происходит под углом 49 град. Это означает, что световые лучи,
попадающие на граничную поверхность, не излучаются из воды, а отражаются.

Преломление света приводит к оптическим иллюзиям. Поэтому
под водой объекты видятся не в том месте, где они находятся на самом деле. То
же самое происходит если смотреть через воду на воздух. Светопропускная
ценность воды обеспечивает присутствие в ней водорослей и растений, которым
необходим свет для жизни. Длинноволновый (красный) свет поглощается сильнее,
чем коротковолновый (синий) свет.

Молекулы воды состоят из разных изотопов кислорода и
водорода, каждый из которых встречается в разных концентрациях. В определенных
процессах, таких как образование осадков и фазовые переходы, происходит
фракционирование изотопов, то есть Н2О меняет свой изотопный состав. В
зависимости от условий окружающей среды и исходного состава это приводит к
определенным изотопным сигналам, которые могут выступать в качестве своего рода
отпечатка пальца для различных процессов и областей происхождения. Эта
методология используется в гидрогеологии и палеоклиматологии.

Химические свойства

Вода амфотерна, в зависимости от окружающей среды, может
действовать как кислота и основание. В водных растворах сильные кислоты и
сильные основания полностью диссоциируют на ионы H 3 O и O H. Это называется
выравнивающим эффектом воды. Чтобы иметь возможность различать очень сильные
кислоты по кислотности, константы равновесия определяют в неводных растворах, и
переносят в растворитель воду.

Многих интересует, вода является органическим веществом или
неорганическим. С точки зрения химии, она относится к неорганическим веществам.
Поскольку, в органики должен присутствовать углерод, а в воде его нет.

Под водой скорость звука в 4,4 раза выше, чем у поверхности,
и составляет 1483 м /с при температуре 20 С. Поэтому пространственное
восприятие звука под водой сильно затруднено, мозг просто не успевает
обработать информацию. Важно знать, что звук под водой не только проходит
быстрее, но также в большей степени чем в воздухе зависит от частоты. Поэтому
глубокие частоты, такие как звуки больших морских двигателей, часто могут быть
услышаны драйверами на расстоянии нескольких километров.

Растворимость

  • при н.у. – это жидкость без цвета, запаха и вкуса;
  • вода обладает высокой теплоёмкостью и низкой электропроводностью;
  • температура плавления 0°C;
  • температура кипения 100°C;
  • максимальная плотность воды при 4°C равна 1 г/см3;
  • вода – хороший растворитель.

Образование воды

Многих интересует, какая вода находится в реках, морях, под
землей. Образовавшаяся миллиарды лет назад вода сконцентрировалась в океанах.
Из океанов она испаряется и поднимается, где образуются облака. После долгого
путешествия она возвращается на землю в виде осадков. Вода собирается и
возвращается через реки обратно в море. Часть просачивается в почву и попадает
в грунтовые воды. Там формируются новые источники, которые текут в море.

Все о воде и ее свойствах

В более холодном климате вода остается на ледниках, которые
очень медленно, стекают к более низким высотам, где и тают. В полярных регионах
этот механизм скольжения настолько медленный, что в ледниках можно найти воду,
попавшую на поверхность Земли десятки тысяч лет назад. Вот откуда берется в
природе вода.

Интересные высказывания о воде

9. Можно пить много воды

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.

В природе

Вода в природе везде. Реки и океаны, облака на небе, к этому
добавляются грунтовые воды и те, которые постоянно хранятся в почве и
обеспечивает основу для ее плодородия. Вода в природе — это жизнь, без воды все
ничто. Она— основа плодородия, без нее не было бы ни растений, ни пищи.

Атмосферные осадки

Вода в природе находится в круговороте. Испаряясь, она
поднимается как водяной пар в атмосферу. За тем крошечные капельки собираются и
образуют облака. Когда облака попадают в холодный воздух, маленькие капли воды
конденсируются и образуют дождь, снег или град.

Вода за пределами Земли на одних небесных телах находится в
твердом состоянии (лед), а на других как водяной пар. В виде льда, она была
обнаружена в кометах («грязные снежки»), на Марсе и на некоторых других внешних
планетах. Только кольца Сатурна содержат примерно в 20-30 раз больше воды, чем
Земля. Доказательства присутствия льда в метеоритных кратерах вблизи полюсов
можно найти даже на Меркурии, планете, ближайшей к Солнцу.

Водный баланс организма – прямой путь к здоровью

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.

Молекула воды

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%.

Первые признаки обезвоживания:

  • головокружение;
  • шелушение и сухость кожи;
  • усталость и вялость;
  • боли в суставах и спине;
  • снижение работоспособности;
  • нарушение пищеварительных и кровообразовательных процессов,
  • увеличение вязкости крови и, как следствие, повышение риска тромбообразования.
    значение воды

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.

Биологическая роль

Вода является источником здоровой жизни и очень важна для
организма. Как часть крови, она снабжает нас кислородом и питательными
веществами. В то же время токсины транспортируются через кровоток в почки,
удаляются из организма. Вода регулирует температуру тела. Если температура
воздуха высокая, человек потеет, и тело охлаждается. Однако, если пот не
выделяется, то поднимается температура и самочувствие ухудшается.

Многие витамины, молекулы сахара могут использоваться
организмом только через воду. Органические вещества расщепляются в воде и
транспортируются к нужным органам. Кроме того, она является важным компонентом
клеток и тканей. Например, мозг на 90 % состоит из жидкости.

Ситуации повышенного потребления воды

водородные связи в молекуле 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.

Применение

Вода используется во всех сферах жизни. Люди пьют ее,
готовят пищу, поливают растения. На гидроэлектростанциях вода используется, как
источник энергии. Она также необходима на фабриках, например, для производства
и переработки бумаги. Кстати, для производства одного листа бумаги требуется 10
литров воды! При тушении пожаров без нее не обойтись. Сельское хозяйство было
бы невозможно без Н2О.

Многие используют ее в качестве лекарства от разных
болезней. Особенно много целебных свойств, приписывают органической воде.

Исследования

Вода существует миллиарды лет, и, казалось бы, что о ней
знают все, но она все равно остается тайной. Создаются целые институты, которые
пытаются узнать, как сделать аналог воды, откуда она появилась на Земле и в
космосе. Они изучают ее влияние на жизнь, ландшафт, природу.

Многих интересует, откуда все-таки взялась вода. Она
родилась четыре с половиной миллиарда лет назад в глубинах вселенной. Земля,
еще не полностью сформированная, состояла в основном из вулканов. Газы, богатые
водяным паром, выделялись в атмосферу, там образовывались облака. За
тысячелетия земля остыла, и пары, сгущаясь, падали обратно на земную кору в
виде дождя.

Гидрология

Понять, как вода взаимодействует с атмосферой, как влияет на
жизнедеятельность, помогает наука гидрология. Она изучает, какая вода находится
в водной оболочке Земли. Гидрология помогает понять, как рационально управлять
водными объектами. Она составляет прогнозы состояния водных ресурсов, и дает им
оценку.

Гидрогеология

Наука, которая изучает подземные воды, гидрогеохимию
называется гидрогеология. Гидрогеологи занимаются поиском новых подземных
водных источников, изучают, как сделать воду из подземных источников полезной
для мелиорации, водоснабжения, природного ландшафта. Данные полученные учеными
помогают снизить негативные влияния деятельности людей, на подземные водные
источники.

Теперь вы знаете всю правду о воде, и понимаете, насколько
важно бережно к ней относится. Ведь если пропадет вода, то не станет и нас.

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.

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.

Оцените статью
avrora22.ru