GeoSELECT.ru



Химия / Реферат: Вода (Химия)

Космонавтика
Уфология
Авиация
Административное право
Арбитражный процесс
Архитектура
Астрология
Астрономия
Аудит
Банковское дело
Безопасность жизнедеятельности
Биология
Биржевое дело
Ботаника
Бухгалтерский учет
Валютные отношения
Ветеринария
Военная кафедра
География
Геодезия
Геология
Геополитика
Государство и право
Гражданское право и процесс
Делопроизводство
Деньги и кредит
Естествознание
Журналистика
Зоология
Инвестиции
Иностранные языки
Информатика
Искусство и культура
Исторические личности
История
Кибернетика
Коммуникации и связь
Компьютеры
Косметология
Криминалистика
Криминология
Криптология
Кулинария
Культурология
Литература
Литература : зарубежная
Литература : русская
Логика
Логистика
Маркетинг
Масс-медиа и реклама
Математика
Международное публичное право
Международное частное право
Международные отношения
Менеджмент
Металлургия
Мифология
Москвоведение
Музыка
Муниципальное право
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование
Психология
Радиоэлектроника
Религия
Риторика
Сельское хозяйство
Социология
Спорт
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Теория государства и права
Теория организации
Теплотехника
Технология
Товароведение
Транспорт
Трудовое право
Туризм
Уголовное право и процесс
Управление
Физика
Физкультура
Философия
Финансы
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
   

Реферат: Вода (Химия)



Содержание.

Введение стр.2

Вода – самое удивительное вещество на Земле стр.3

Строение молекулы воды стр.4

Какие связи имеет H2O стр.5

Физические свойства H2O стр.7

Химические свойства H2O стр.8

Круговорот воды в природе стр.10

Почему не кончается вода на Земле стр.14

Водный голод планеты стр.16

Приобретаемые вопросы об охране водных ресурсов стр.19

4. Виды воды стр.20



1. Введение.

Вода, у тебя нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха,
тебя невозможно описать, тобой наслаждаются,
не ведая, что ты такое. Нельзя сказать,
что необходимо для жизни: ты сама жизнь.
Ты исполняешь нас с радостью,
которую не объяснишь нашими чувствами.
С тобой возвращаются к нам силы,
с которыми мы уже простились.
По твоей милости в нас вновь начинают
бурлить высохшие родники нашего сердца.
(А. де Сент-Экзюпери. Планета людей)

Мной написан реферат по теме "Вода – самое удивительное вещество в
мире". Я выбрал эту тему потому что – это самая актуальная тема, так как
вода это самое важное вещество на Земле без которого не может существовать
ни один живой организм и не могут протекать ни какие биологические,
химические реакции, и технологические процессы.
Вода – одно из самых распространённых веществ в природе (гидросфера
занимает 71 % поверхности Земли). Воде принадлежит важнейшая роль в
геологии, истории планеты. Без воды невозможно существование живых
организмов. Дело в том, что тело человека почти на 63% - 68% состоит из
воды. Практически все биохимические реакции в каждой живой клетке – это
реакции в водных растворах… В растворах же (преимущественно водных)
протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической
промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых
продуктов. И в металлургии вода чрезвычайно важна, причём не только для
охлаждения. Не случайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и
концентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важной
отраслью промышленности.



2. Вода – самое удивительное вещество на Земле.

Вода – вещество привычное и необычное. Известный советский учёный
академик И. В. Петрянов свою научно-популярную книгу о воде назвал "самое
необыкновенное вещество в мире". А "Занимательная физиология", написанная
доктором биологических наук Б. Ф. Сергеевым, начинается с главы о воде –
"Вещество, которое создало нашу планету".
Учёные абсолютно правы: нет на Земле вещества, более важного для нас,
чем обыкновенная вода, и в тоже время не существует другого такого
вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий,
сколько в её свойствах.
Почти? поверхности нашей планеты занято океанами и морями. Твёрдой
водой – снегом и льдом – покрыто 20% суши. От воды зависит климат планеты.
Геофизики утверждают, что Земля давно бы остыла и превратилась в
безжизненный кусок камня, если бы не вода. У неё очень большая
теплоёмкость. Нагреваясь, она поглощает тепло; остывая, отдаёт его. Земная
вода и поглощает, и возвращает очень много тепла и тем самым "выравнивает"
климат. А от космического холода предохраняет Землю те молекулы воды,
которые рассеяны в атмосфере – в облаках и в виде паров… без воды обойтись
нельзя – это самое важное вещество на Земле.



2.1 Строение молекулы воды.

Поведение воды "нелогично". Получается, что переходы воды из твёрдого
состояния в жидкое и газообразное происходит при температурах, намного
более высоких, чем следовало бы. Этим аномалиям найдено объяснение.
Молекула воды H2О построена в виде треугольника: угол между двумя связками
кислород – водород 104 градуса. Но поскольку оба водородных атома
расположены по одну сторону от кислорода, электрические заряды в ней
рассредоточиваются. Молекула воды полярная, что является причиной особого
взаимодействия между разными её молекулами. Атомы водорода в молекуле H2О,
имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомов
кислорода соседних молекул. Такая химическая связь называется водородной.
Она объединяет молекулы H2О в своеобразные полимеры пространственного
строения; плоскость в которой расположены водородные связи, перпендикулярны
плоскости атомов той же молекулы H2О. Взаимодействием между молекулами воды
и объясняются в первую очередь незакономерно высокие температуры её
плавления и кипения. Нужно подвести дополнительную энергию, чтобы
расшатать, а затем разрушить водородные связи. И энергия эта очень
значительна. Вот почему, кстати, так велика теплоёмкость воды.



2.2 Какие связи имеет H2O?
В молекуле воды имеются две полярные ковалентные связи Н-О.
[pic]
Они образованы за счёт перекрывания двух одноэлектронных р – облаков
атома кислорода и одноэлектронных S – облаков двух атомов водорода.
В молекуле воды атом кислорода имеет четыре электронных пары. Две из
них участвуют в образовании ковалентных связей, т.е. являются связывающими.
Две другие электронные пары являются не связывающими.
В молекуле имеются четыре полюс зарядов: два – положительные и два –
отрицательные. Положительные зарядов сосредоточены у атомов водорода, так
как кислород электроотрицательнее водорода. Два отрицательных полюса
приходятся на две не связывающие электронные пары кислорода:



Подобное представление о строении молекулы позволяет объяснить многие
свойства воды, в частности структуру льда. В кристаллической решётке льда
каждая из молекул окружена четырьмя другими. В плоскостном изображении это
можно представить так:
[pic] [pic]
На схеме видно, что связь между молекулами осуществляется посредством
атома водорода:



Положительно заряженный атом водорода одной молекулы воды
притягивается к отрицательно заряженному атому кислорода другой молекулы
воды. Такая связь получила название водородной (её обозначают точками). По
прочности водородная связь примерно в 15 – 20 раз слабее ковалентной связи.
Поэтому водородная связь легко разрывается, что наблюдается, например, при
испарении воды.
Структура жидкой воды напоминает структуру льда. В жидкой воде
молекулы также связаны друг с другом посредством водородных связей, однако
структура воды менее "жёсткая", чем у льда. Вследствие теплового движения
молекул в воде одни водородные связи разрываются, другие образуются.
2.3 Физические свойства H2O
Вода, H2O, жидкость без запаха, вкуса, цвета (в толстых слоях
голубоватая); плотность 1 г/см3 (при 3,98 градусах), tпл=0 градусов,
tкип=100 градусов.
Разная бывает вода: жидкая, твёрдая и газообразная.

Вода – это единственное вещество в природе, которое в земных условиях
существует во всех трёх агрегатных состояниях:

Жидком – вода
Твёрдом – лёд
Газообразном – пар

Советский учёный В. И. Вернадский писал: "Вода стоит особняком в
истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могли бы сравниться с
ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов.
Нет земного вещества – минерала горной породы, живого тела, которое её бы
не заключало. Всё земное вещество ею проникнуто и охвачено"



2.4 Химические свойства H2O.

Из химических свойств воды особенно важны способность её молекул
дисоциировать (распадаться) на ионы и способность воды растворять вещества
разной химической природы. Роль воды, как главного и универсального
растворителя определяется прежде всего полярностью её молекул (смещением
центров положительных и отрицательных зарядов) и, как следствие, её
чрезвычайно высокий диэлектрической проницаемостью. Разноименные
электрические заряды, и в частности ионы, притягиваются друг к другу в воде
в 80 раз слабее, чем притягивались бы в воздухе. Силы взаимного притяжения
между молекулами или атомами погружённого в воду тела также слабее, чем на
воздухе. Тепловому движению в этом случае легче разобщить молекулы. Оттого
и происходит растворение, в том числе многих трудно растворимых веществ:
капля камень точит…
Диссоциация (распадение) молекул воды на ионы H2О H++OH-, или 2H2О
H3O (ион гидроксия) +ОН в обычных условиях крайне незначительна;
диссоциирует в среднем одна молекула из 500000000. При этом надо иметь в
виду, что первое из приведённых уравнений сугубо условное: не может
существовать в водной среде лишённый электронной оболочки протон Н. Он
сразу соединяется с молекулой воды, образуя ион гидроксия Н3О. Считают
даже, что ассоцианты водных молекул в действительности распадаются на
значительно более тяжёлые ионы, такие, например, как 8Н2О HgO4+H7O4, а
реакция H2О H++OH- - лишь сильно упрощенная схема реального процесса.
Реакционная способность воды сравнительно невелика. Правда, некоторые
активные металлы способны вытеснять из неё водород: 2Na+2H2O 2NaOH+H2
, а в атмосфере свободного фтора вода может гореть: 2F2+2H2O 4HF+O2.
Из подобных же молекулярных ассоциатов соединений молекул состоят и
кристаллы обычного льда. "Упаковка" атомов в таком кристалле не ионная, и
лёд плохо проводит тепло. Плотность жидкой воды пи температуре близкой к
нулю, больше чем у льда. При 0 градусов 1гр льда занимает объём 1,0905 см3,
а 1гр жидкой воды – 1,0001 см3. И лёд плавает, оттого и не промерзают
насквозь водоёмы, а лишь покрываются ледяным покровом. В этом проявляется
ещё одна аномалия воды: после плавления она сначала сжимается, а уж потом,
на рубеже 4 градусов, при дальнейшем процессе начинает расширятся. При
высоких давлениях обычный лёд можно превратить в так называемый лёд – 1,
лёд – 2, лёд – 3, и т. д. – более тяжёлые и плотные кристаллические формы
этого вещества. Самый твёрдый, плотный и тугоплавкий пока лёд – 7 –
полученный при давлении 3 кило Па. Он плавится при 190 градусах.



2.5 Круговорот воды в природе.

Организм человека пронизан миллионами кровеносных сосудов. Крупные
артерии и вены соединяют друг с другом основные органы тела, более мелкие
оплетают их со всех сторон, тончайшие капилляры доходят практически до
каждой отдельной клетки. Копаете ли вы яму, сидите ли на уроке или блаженно
спите, по ним беспрерывно течёт кровь, связывая в единую систему
человеческого организма мозг и желудок, почки и печень, глаза и мускулы.
Для чего же нужна кровь?
Кровь доносит до каждой клетки вашего тела кислород из лёгких и
питательные вещества из желудка. Кровь собирает отходы жизнедеятельности из
всех, даже самых укромных уголков организма, освобождая его от углекислого
газа и других ненужных, в том числе опасных веществ. Кровь разносит по
всему телу особые вещества – гормоны, которые регулируют и согласовывают
работу разных органов. Иными словами, кровь соединяет разные части тела в
единую систему, в слаженный и работоспособный организм.
Так же кровеносная система есть и у нашей планеты. Кровь Земли – это
вода, а кровеносные сосуды – реки, речушки, ручьи и озёра. И это не просто
сравнение, художественная метафора. Вода на Земле играет ту же роль, что и
кровь в организме человека, и как недавно заметили учёные, структура речной
сети очень похожа на структуру кровеносной системы человека. "Возница
природы" – так назвал воду великий Леонардо да Винчи именно она, переходя
из почвы в растения, из растений в атмосферу, стекая по рекам с материков в
океаны и возвращаясь обратно с воздушными потоками, соединяя друг с другом
различные компоненты природы, превращая их в единую географическую систему.
Вода не просто переходит из одного природного компонента в другой. Как и
кровь, она переносит с собой огромное количество химических веществ,
экспортируя их из почвы в растения, с суши в озёра и океаны, из атмосферы
на землю. Все растения могут потреблять питательные вещества, содержащиеся
в почве, только с водой, где они находятся в растворённом состоянии. Если
бы не приток воды из почвы в растения, все травы, даже растущие на самых
богатых почвах, погибли бы "от голода", уподобившись купцу, умершему от
голода на сундуке с золотом. Вода снабжает питательными веществами и
обитателей рек, озёр и морей. Ручьи, весело стекающие с полей и лугов во
время весеннего таянья снега или после летних дождей, собирают по пути
хранящиеся в почве химические вещества и доносят их до жителей водоёмов и
моря, связывая тем самым наземные и водные участки нашей планеты. Самый
богатый "стол" образуется в тех местах, где несущие питательные вещества
реки впадают в озёра и моря. Поэтому такие участки побережий – эстуарии –
отличаются буйством подводной жизни. А кто удаляет отходы, образующиеся в
результате жизнедеятельности различных географических систем? Опять же
вода, причём в должности акселератора она работает намного лучше
кровеносной системы человека, которая лишь частично выполняет эту функцию.
Особенно важна очистительная роль воды сейчас, когда человек отравляет
окружающею среду отходами городов, промышленных и сельскохозяйственных
предприятий. В организме взрослого человека содержится примерно 5-6 кг.
крови большая часть которой беспрерывно циркулирует между разными частями
его тела. А сколько воды обслуживает жизнь нашего мира?
Все воды на земле не входящие в состав горных пород, объединяются
понятием "гидросфера". Её вес столь велик, что обычно его измеряют не
килограммах или в тоннах, а в кубических километрах. Один кубический
километр – это куб с размером каждого ребра в 1 км., постоянно занятого
водой. Вес 1 кг3 воды равен 1 млрд. т. На всей земле содержится 1,5 млрд.
км3 воды, что по весу равно примерно 1500000000000000000 тонн! На каждого
человека приходится по 1,4 км3 воды, или по 250 млн. т . Пей, не хочу!
Но к сожалению, всё не так просто. Дело в том, что 94% этого объёма
составляют воды мирового океана, не пригодные для большинства хозяйственных
целей. Лишь 6% -это воды суши, из которых пресной всего 1/3, т.е. лишь 2%
от всего объёма гидросферы. Основная масса этих пресных вод сосредоточена в
ледниках. Значительно меньше их содержится под земной поверхностью (в
неглубоко расположенных подземных, водных горизонтах, в подземных озёрах, в
почвах, а так же в парах атмосферы. На долю рек, из которых в основном и
берёт воду человек, приходится совсем мало – 1,2 тыс. км3. Совершенно
ничтожен общий объём воды, единовременно содержащейся в живых организмах.
Так что воды, которую может потреблять человек и другие живые организмы, на
нашей планете не так уж и много. Но почему же она не кончается? Ведь люди и
животные постоянно пьют воду, растения испаряют её в атмосферу, а реки
уносят в океан.



2.6 Почему не кончается вода на Земле?

Кровеносная система человека представляет собой замкнутую цепь, по
которой беспрерывно течёт кровь, перенося кислород и углекислый газ,
питательные вещества и отходы жизнедеятельности. Этот поток никогда не
кончается, потому что представляет собой круг или кольцо, а, как известно,
"у кольца нет конца". По этому же принципу устроена и водяная сеть нашей
планеты. Вода на Земле находится в постоянном круговороте, и убыль её в
одном звене сразу же восполняется за счёт поступления из другого. Движущей
силой круговорота воды является солнечная энергия и сила тяжести. За счёт
круговорота воды все части гидросферы тесно объединены и связывают между
собой другие компоненты природы. В самом общем виде круговорот воды на
нашей планете выглядит следующим образом. Под действием солнечных лучей
вода испаряется с поверхности океана и суши и поступает в атмосферу, причём
испарение с поверхности суши осуществляется, как реками и водоёмами, так
почвой, растениями. Часть воды сразу возвращается с дождями обратно в
океан, а часть переносится ветрами на сушу, где выпадают в виде дождей и
снега. Попадая в почву, вода частично впитывается в неё, пополняя запасы
почвенной влаги и подземных вод, частично стекает по поверхности в реки и
водоёмы почвенная влага частично переходит в растения, которые испаряют её
в атмосферу, и частично стекает в реки, только с меньшей скоростью. Реки,
питающиеся водой из поверхностных ручьёв и подземных вод, несут воду в
Мировой океан, восполняя её убыль. Вода испаряется с его поверхности, снова
оказывается в атмосфере, и круговорот замыкается. Такое же движение воды
между всеми компонентами природы и всеми участками земной поверхности
происходит постоянно и беспрерывно в течение многих миллионов лет.
Надо сказать, что круговорот воды не полностью замкнут. Часть её,
попадая в верхние слои атмосферы, разлагается под действием солнечных лучей
и уходит в космос. Но эти незначительные потери постоянно восполняются за
счёт поступления воды из глубинных слоёв земли при вулканических
извержениях. За счёт этого объём гидросферы постепенно увеличивается. по
некоторым расчётам 4 млрд. лет назад объём её составлял 20 млн. км3, т.е.
был в семь тысяч раз меньше современного. В будущем количество воды на
Земле, по-видимому, так же будет возрастать, если учесть, что объём воды в
мантии Земли оценивается в 20 млрд. км3 – это в 15 раз больше современного
объёма гидросферы. Сравнивая объём воды в отдельных частях гидросферы с
притоком воды в них и соседних звеньев круговорота, можно определить
активность водообмена, т.е. время, за которое может полностью обновиться
объём воды в Мировом океане, в атмосфере или почве. Медленнее всего
обновляются воды в полярных ледниках (один раз за 8 тыс. лет). А быстрее
всего обновляется речная вода, которая во всех реках на Земле полностью
меняется за 11 дней.

2.7 Водный голод планеты.
"Земля – планета поразительной голубизны"! – восторженно докладывали
возвращавшиеся из далёкого Космоса после высадки на Луну американские
астронавты. Да и могла ли наша планета выглядеть по-другому, если более 23
её поверхности занимают моря и океаны, ледники и озёра, реки, пруды и
водохранилища. Но тогда, что означает явление, название которого вынесено в
заголовках? Какой же "голод" может быть, если на Земле такое изобилие
водоёмов? Да, воды на Земле более чем достаточно. Но нельзя забывать и о
том, что жизнь планете Земля, как считают учёные, впервые появилась в воде,
а лишь потом вышли на сушу. Свою зависимость от воды организмы сохранили в
ходе эволюции в течение многих миллионов лет. Вода – главный "строительный
материал", из которого состоит их тело. В этом легко убедиться,
проанализировав цифры следующие таблицы:

|Огурцы, салат |95 |
|Помидоры, морковь, грибы |90 |
|Груши, яблоки |85 |
|Картофель |80 |
|Рыба |75 |
|Медуза |97-99 |
|Человек |65-70 |

Содержание H2O в процентах к общему весу.

Последнее число этой таблицы свидетельствует о том, что в человеке
весом 70 кг. содержится 50 кг. воды! Но ещё больше её в человеческом
зародыше: в трёхдневном – 97%, в трёхмесячном – 91%, в восьмимесячном –
81%.
Проблема "водного голода" состоит в необходимости недержания
определённого количества воды в организме, так как идёт постоянная потеря
влаги в ходе различных физиологических процессов. Для нормального
существования в условиях умеренного климата человеку необходимо получать с
питьём и пищей около 3,5 литров воды в сутки, в пустыне это норма
возрастает, как минимум до 7,5 литров. Без пищи человек может существовать
около сорока дней, а без воды гораздо меньше – 8 дней. По данным
специальных медицинских экспериментов при потере влаги в размере 6-8 % от
веса тела человек впадает в полуобморочное состояние, при потере 10% -
начинаются галлюцинации, при 12% человек уже не может восстанавливаться без
специальной медицинской помощи, а при потере 20% наступает неизбежная
смерть. Многие животные хорошо приспосабливаются к недостатку влаги.
Наиболее известный и яркий пример этого – "корабль пустыни", верблюд. Он
может весьма долго жить в жаркой пустыни, не потребляя питьевой воды и
теряя без ущерба для своей работоспособности до 30% первоначального веса.
Так, в одном из специальных испытаний верблюд за 8 дней работал под палящим
летним солнцем потеряв 100 кг. из 450 кг. своего начального веса. А когда
его подвели к воде, он выпил 103 литра и восстановил свой вес. Установлено,
что до 40 литров влаги верблюд может получить путём преобразования жира
накопленного в его горбу. Совершенно не употребляют питьевую воду такие
пустынные животные, как тушканчики и кенгуровые крысы, - им хватает влаги,
которую они получают с пищей, и воды, образующейся в их организме при
окислении собственного жира, так же как у верблюдов. Ещё больше воды
потребляют для своего роста и развития растения. Качан капусты "выпивает"
за сутки более одного литра воды, одно дерево в среднем – более 200 литров
воды. Конечно, это довольно приблизительная цифра – разные породы деревьев
в разных природных условиях расходуют весьма и весьма различное количество
влаги. Так растущий в пустыне саксаул тратит минимальное количество влаги,
а эвкалипт, в который в некоторых местах называют "дерево-насос",
пропускает через себя огромное количество воды, и по этой причине его
насаждения используют для осушения болот. Так превратили в процветающую
территорию заболоченные малярийные земли Колхидской низменности.
Уже сейчас около населения нашей планеты испытывают недостаток в
чистой воде. А если учесть, что 800 млн. дворов в сельской местности, где
живёт около ? всего человечества, не имеет водопровода, то проблема
"водного голода" приобретает поистине глобальный характер. Особенно остра
она в развивающихся странах, где плохой водой пользуется примерно 90%
населения. Недостаток чистой воды становится одним из важнейших факторов,
ограничивающих прогрессивное развитие человечества.
3. Приобретаемые вопросы об охране водных ресурсов.

Вода применяется во всех областях хозяйственной деятельности человека.
Практически невозможно назвать какой-либо производственный процесс, в
котором не использовалась бы вода. В связи с бурным развитием
промышленности, ростом населения городов расход воды увеличивается.
Первостепенное значение приобретают вопросы охраны водных ресурсов и
источников от истощения, а так же от загрязнения сточными водами. Всем
известно, какой ущерб наносят сточные воды обитателям водоёмов. Ещё
страшней для человека и всего живого на Земле появление в речных водах
ядохимикатов, смываемых с полей. Так наличие в воде 2,1 части пестицида
(эндрина) на миллиард частей воды достаточно для гибели всех находящихся в
ней рыб. Огромную угрозы для человечества представляют сбрасываемые в реки
неочищенные стоки населенных пунктов. Эта проблема решается путём сознания
таких технологических процессах, в которых отработанная вода не
сбрасывается в водоёмы, а после очистки снова возвращается в
технологический процесс.
В настоящее время уделяется огромное внимание охране окружающей среды
и в частности естественных водоёмов. Учитывая значение этой проблемы, у нас
в стране не принимают закон об охране и рациональном использовании
природных ресурсов. Конституция гласит: "Граждане России обязаны беречь
природу, охранять её богатства".

Виды воды


Бромная вода – насыщенный раствор Br2 в воде (3,5% по массе Br2 ).
Бромовая вода – окислитель, бромирующий агент в аналитической химии.

Аммиачная вода – образуется при контакте сырого коксового газа с
водой, который концентрируется вследствие охлаждения газа или специально
впрыскивается в него для вымывания NH3. В обоих случаях получают так
называемую слабую, или скрубберную, аммиачную воду. Дистилляцией этой
аммиачной воды с водяным паром и последующей дефлегмацией и конденсацией
получают концентрированную аммиачную воду (18 – 20% NH3 по массе), которую
используют в производстве соды, как жидкое удобрение и др.
Подсмольная вода – образуется при полукоксовании и газификации
твёрдых, горючих ископаемых. Наиболее характерные компоненты: NH3, фенолы,
карбоновые кислоты. Одни из наиболее вредных видов сточных вод.
Обезвреживание заключается в выделении из подсмольных вод указанных
компонентов и последующей биохимической очистке.



Список литературы

1. Д.Э., Техника и производство. Москва, 1972г

2. Хомченко Г.П. , Химия для поступающих в ВУЗы. Москва, 1995г.

3. Прокофьев М.А., Энциклопедический словарь юного химика. Москва, 1982г.

4. Глинка Н.Л., Общая химия. Ленинград, 1984г.

5. Ахметов Н.С., Неорганическая химия. Москва, 1992г.

6. Петрянов И.В., Самое необыкновенное вещество в мире. Москва, 1975г.





Реферат на тему: Вода и её свойства



ГЛАВНЫЙ СОСТАВИТЕЛЬ РЕФЕРАТА

ПЕТРУНИНА
АЛЛА
БОРИСОВНА



МУНИЦИПАЛЬНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ
СРЕДНЯЯ ШКОЛА №4



РЕФЕРАТ

по химии на тему:

“Вода и её свойства”



Выполнила:
ученица 11”Б” класса

Петрунина Елена



ПЕНЗА 2001г.



Вода – вещество привычное и необычное. Известный советский ученый
академик И.В.Петрянов свою научно – популярную книгу о воде назвал “Самое
необыкновенное вещество в мире”. А доктор биологических наук Б.Ф.Сергеев
начал свою книгу “Занимательная физиология” с главы о воде – “Вещество,
которое создало нашу планету”.
Ученые правы: нет на Земле вещества более важного для нас, чем
обыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого же
вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий,
сколько в её свойствах.
Почти ѕ поверхности нашей планеты занято океанами и морями.
Твёрдой водой – снегом и льдом – покрыто 20% суши. Из общего количества
воды на Земле, равного 1 млрд. 386 млн. кубических километров, 1 млрд. 338
млн. кубических километров приходится на долю солёных вод Мирового океана,
и только 35 млн. кубических километров приходится на долю пресных вод.
Всего количества океанической воды хватило бы на то, чтобы покрыть ею
земной шар слоем более 2,5 километров. На каждого жителя Земли
приблизительно приходится 0,33 кубических километров морской воды и 0,008
кубических километров пресной воды. Но трудность в том, что подавляющая
часть пресной воды на Земле находится в таком состоянии, которое делает её
труднодоступной для человека. Почти 70%
пресных вод заключено в ледниковых покровах полярных стран и в горных
ледниках, 30% - в водоносных слоях под землёй, а в руслах всех рек
содержатся одновременно всего лишь 0,006% пресных вод.
Молекулы воды обнаружены в межзвёздном пространстве. Вода
входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников.

Изотопный состав. Существуют девять устойчивых изотопных
разновидностей воды. Содержание их в пресной воде в среднем следующее:
1Н216О – 99,73%, 1Н218О – 0,2%,
1Н217О – 0,04%, 1H2Н16О – 0,03%. Остальные пять изотопных разновидностей
присутствуют в воде в ничтожно малых количествах.
Строение молекулы. Как известно, свойства химических
соединений зависят от того, из каких элементов состоят их молекулы, и
изменяются закономерно. Воду можно рассматривать как оксид водорода или как
гидрид кислорода. Атомы водорода и кислорода в молекуле воды расположены в
углах равнобедренного треугольника с длиной связи О – Н 0,957 нм;
валентный угол Н – О – Н 104o 27’.



Но поскольку оба водородных атома расположены по одну сторону от
кислородного, электрические заряды в ней рассредоточиваются. Молекула воды
полярна, что является причиной особого взаимодействия между разными её
молекулами. Атомы водорода в молекуле воды, имея частичный положительный
заряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседних
молекул.Такая химическая связь называется в о д о р о д н о й. Она
обьединяет молекулы воды в своеобразные полимеры пространственного
строения. В водяном паре присутствует около 1% димеров воды. Расстояние
между атомами кислорода – 0,3 нм. В жидкой и твёрдой фазах каждая молекула
воды образует четыре водородные связи: две – как донор протонов и две – как
акцептор протонов. Средняя длина этих связей – 0, 28 нм, угол Н – О – Н
стремится к 1800 .Четыре водородные связи молекулы воды направлены
приблизительно к вершинам правильного тетраэдра.



Структура модификаций льда представляет собой трёхмерную
сетку. В модификациях, существующих при низких давлениях, так называемый
лёд – I , связи Н – О – Н почти прямолинейны и направлены к вершинам
правильного тетраэдра. Но при высоких давлениях обычный лёд можно
превратить в так называемые лёд – II, лёд – III так далее – более тяжёлые
и плотные кристаллические формы этого вещества. Самые твёрдые, плотные и
тугоплавкие пока – лёд – VII и лёд – VIII. Лёд – VII получен под
давлением 3 млрд Па, он плавится при температуре + 1900 C . В модификациях
– лёд – II - лёд – VI – с вязи Н – О – Н искривлены и углы между ними
отличаются от тетраэдрического, что обусловливает увеличение плотности по
сравнению с плотностью обычного льда. Только в модификациях лёд – VII и
лёд – VIII достигается самая высокая плотность упаковки: в их структуре
две правильные сетки, выстроенные из тетраэдров, вставлены одна в другую,
при этом сохраняется система прямолинейных водородных связей.
Трёхмерная сетка водородных связей, построенная из
тетраэдров, существует и в жидкой воде во всём интервале от температуры
плавления до критической температуры, равной + 3,980 С. Увеличение
плотности при плавлении, как и в случае плотных модификаций льда,
объясняется искривлением водородных связей.
Искривление водородных связей увеличивается с ростом
температуры и давления, что ведёт к возрастанию плотности. С другой стороны
при нагревании средняя длина водородных связей становится больше, в
результате чего плотность уменьщается. Совместное действие двух фактов
объясняет наличие максимума плотности воды при температуре + 3, 980 С.
Физические свойства воды аномальны, что объясняется
приведёнными выше данными о взаимодействии между молекулами воды.
Вода – единственное вещество на Земле, которое существует в
природе во всех трёх агрегатных состояниях – жидком, твёрдом и
газообразном.
Плавление льда при атмосферном давлении сопровождается
уменьшением объёма на 9%. Плотность жидкой воды при температуре, близкой к
нулю, больше, чем у льда. При 00С 1 грамм льда занимает объём 1,0905
кубических сантиметров, а 1 грамм жидкой воды занимает объём 1,0001
кубических сантиметров. И лёд плавает, оттого и не промерзают обычно
насквозь водоёмы, а лишь покрываются ледяным покровом.
Температурный коэффициент объёмного расширения льда и
жидкой воды отрицателен при температурах соответственно ниже - 2100 С
и + 3,980 С.
Теплоёмкость при плавлении возрастает почти вдвое и в
интервале от 00 С до 1000 С почти не зависит от температуры.
Вода имеет незакономерно высокие температуры плавления и
кипения в сравнении с другими водородными соединениями элементов главной
подгруппы VI группы таблицы Менделеева.

теллуроводород селеноводород сероводород вода
Н2Те Н2Sе Н2S
Н2О
_____________________________________________________

t плавления - 510 С - 640 С - 820 С
00 С
_____________________________________________________

t кипения - 40 С - 420 С - 610 С
1000 С
_____________________________________________________

Нужно подвести дополнительную энергию, чтобы расшатать, а затем
разрушить водородные связи. И энергия эта очень значительна. Вот почему так
велика теплоёмкость воды. Благодаря этой особенности вода формирует климат
планеты. Геофизики утверждают, что Земля давно бы остыла и превратилась в
безжизненный кусок камня, если бы не вода. Нагреваясь, она поглощает тепло,
остывая, отдаёт его. Земная вода и поглощает, и возвращает очень много
тепла, и тем самым “выравнивает” климат. Особенно заметно на формирование
климата материков влияют морские течения, образующие в каждом океане
замкнутые кольца циркуляции. Наиболее яркий пример – влияние Гольфстрима,
мощной системы тёплых течений, идущих от полуострова Флорида в Северной
Америке до Шпицбергена и Новой Земли. Благодаря Гольфстриму средняя
температура января на побережье Северной Норвегии, за Полярным кругом,
такая же, как в степной части Крыма, - около 00 С, т. е. повышена на 15 –
200 С. А в Якутии на той же широте, но вдали от Гольфстрима – минус 400 С.
А от космического холода предохраняют Землю те молекулы воды, которые
рассеяны в атмосфере – в облаках и в виде паров. Водяной пар создаёт мощный
“парниковый эффект”, который задерживает до 60% теплового излучения нашей
планеты, не даёт ей охлаждаться. По расчётам М.И.Будыко, при уменьшении
содержания водяного пара в атмосфере вдвое средняя температура поверхности
Земли понизилась бы более чем на 50 С (с 14,3 до 90 С). На смягчение
земного климата, в частности на выравнивание температуры воздуха в
переходные сезоны – весну и осень, заметное влияние оказывают огромные
величины скрытой теплоты плавления и испарения воды.
Но не только поэтому мы считаем воду жизненно важным
веществом. Дело в том, что тело человека почти на 63 – 68 % состоит из
воды. Почти все биохимические реакции в каждой живой клетке – это реакции в
водных растворах. С водой удаляются из нашего тела ядовитые шлаки; вода,
выделяемая потовыми железами и испаряющаяся с поверхности кожи, регулирует
температуру нашего тела. Представители животного и растительного мира
содержат такое же обилие воды в своих организмах. Меньше всего воды, лишь 5
– 7% веса, содержат некоторые мхи и лишайники. Большинство обитателей
земного шара и растения состоят более чем на половину из воды. Например,
млекопитающие содержат 60 – 68 %; рыбы – 70 %; водоросли – 90 – 98 % воды.
В растворах же (преимущественно водных) протекает
большинство технологических процессов на предприятиях химической
промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых
продуктов.
Не случайно гидрометаллургия – извлечение металлов из руд и
концентратов с помощью растворов различных реагентов – стала важной
отраслью промышленности.
Вода – это важный источник энергоресурсов. Как известно,
все гидроэлектрические станции мира, от маленьких до самых крупных,
превращают механическую энергию водного потока в электрическую
исключительно с помощью водяных турбин с соединёнными с ними
электрогенераторами. На атомных электростанциях атомный реактор нагревает
воду, водяной пар вращает турбину с генератором и вырабатывает
электрический ток.
Вода, несмотря на все её аномольные свойства, является
эталоном для измерения темпкратуры, массы ( веса), количества тепла, высоты
местности.
Шведский физик Андерс Цельсий, член Стокгольмской академии
наук, создал в 1742 году стоградусную шкалу термометра, которой в настоящее
время пользуются почти повсеместно. Точка кипения воды обозначена 100 , а
точка таяния льда 0 .
При разработке метрической системы, установленной по
декрету французского революционного правительства в 1793 году взамен
различных старинных мер, вода была использована для создания основной меры
массы (веса) – килограмма и грамма: 1 грамм, как известно, это вес 1
кубического сантиметра (милилитра) чистой воды при температуре её
наибольшей плотности – 40 С. Следовательно, 1 килограмм – это вес 1 литра
(1000 кубических сантиметров) или 1 кубического дециметра воды: а 1 тонна
(1000 килограммов) – это вес 1 кубического метра воды.
Вода используется и для измерения количества тепла. Одна
калория – это количество тепла, нужное для нагревания 1 грамма воды с
14, 5 до 15,50 С.
Все высоты и глубины на земном шаре
отсчитываются от уровня моря.
В 1932 году американцы Г.Юри и Э.Осборн обнаружили, что
даже в самой чистой воде, которую только можно получить в лабораторных
условиях, содержится незначительное количество какого-то вещества,
выражающегося, по-видимому, той же химической формулой Н2О, но обладающего
молекулярным весом 20 вместо веса 18, присущего обычной воде. Юри назвал
это вещество тяжёлой водой. Большой вес тяжёлой воды объясняется тем, что
её молекулы состоят из атомов водорода с удвоенным атомным весом по
сравнению с атомами обычного водорода. Двойной вес этих атомов в свою
очередь обусловливается тем, что их ядра содержат, кроме единственного
протона, составляющего ядро обычного водорода, ещё один нейтрон. Тяжёлый
изотоп водорода получил название дейтерия
(D или 2Н), а обычный водород стали называть протием. Тяжёлая вода, окись
дейтерия, выражается формулой D2О.
Вскоре был открыт третий, сверхтяжёлый изотоп водорода с
одним протоном и двумя нейтронами в ядре, который был назван тритием (Т или
3Н). В соединении с кислородом тритий образует сверхтяжёлую воду Т2О с
молекулярным весом 22.
В природных водах содержится в среднем около 0,016% тяжёлой
воды. Тяжёлая вода внешне похожа на обычную воду, но по многим физическим
свойствам отличается от неё. Точка кипения тяжёлой воды 101,40 С, точка
замерзания + 3,80 С. Тяжёлая вода на 11% тяжелее обычной. Удельный вес
тяжёлой воды при температуре 250 С равен 1,1. Она хуже ( на 5 – 15% )
растворяет различные соли. В тяжёлой воде скорость протекания некоторых
химических реакций иная, чем в обычной воде.
И в физиологическом отношении тяжёлая вода воздействует на
живое вещество иначе: в отличие от обычной воды, обладающей живительной
силой, тяжёлая вода совершенно инертна. Семена растений, если их поливать
тяжёлой водой, не прорастают; головастики, микробы, черви, рыбы в тяжёлой
воде не могут существовать; если животных поить одной тяжёлой водой, они
погибнут от жажды. Тяжёлая вода – это мёртвая вода.
Имеется ещё один вид воды, отличающийся по физическим
свойствам от обычной воды, - это омагниченная вода. Такую воду получают с
помощью магнитов, вмонтированных в трубопровод, по которому течет вода.
Омагниченная вода изменяет свои физико – химические свойства: скорость
химических реакций в ней увеличивается, ускоряется кристаллизация
растворённых веществ, увеличивается слипание твёрдых частиц примесей и
выпадение их в осадок с образованием крупных хлопьев (коагуляция).
Омагничивание успешно применяется на водопроводных станциях при большой
мутности забираемой воды. Она позволяет также быстро осаждать загрязненные
промышленные стоки.
Из химических свойств воды особенно важны способность её
молекул диссоциировать (распадаться) на ионы и способность воды растворять
вещества разной химической природы.
Роль воды как главного и универсального растворителя
определяется прежде всего полярностью её молекул и, как следствие, её
чрезвычайно высокой диэлектрической проницаемостью. Разноимённые
электрические заряды, и в частности ионы, притягиваются друг к другу в воде
в 80 раз слабее, чем притягивались бы в воздухе. Силы взаимного
притяжения между молекулами или атомами погружённого в воду тела также
слабее, чем в воздухе. Тепловому движению в этом случае легче разбить
молекулы. Оттого и происходит растворение, в том числе многих
труднорастворимых веществ: капля камень точит.
Лишь незначительная доля молекул (одна из 500 000
000) подвергается электролитической диссоциации по схеме:
Н2О Н+ + ОН-
Однако, приведённое уравнение условное: не может
существовать в водной среде лишённый электронной оболочки протон Н+. Он
сразу соединяется с молекулой воды, образуя ион гидроксония Н3О+, который в
свою очередь объединяется с одной, двумя или тремя молекулами воды в
Н3О+ , Н5О2+ , Н7О3+ .
Электролитическая диссоциация воды – причина гидролиза
солей слабых кислот и (или) оснований. Степень электролитической
диссоциации заметно возрастает при повышении температуры.
Образование воды из элементов по реакции:
Н2 + 1/2 О2 Н2О -242 кДж/моль для пара
-286 кДж/моль для жидкой
воды
-при низких температурах в отсутствии катализаторов происходит крайне
медленно, но скорость реакции резко возрастает при повышении температуры, и
при 5500 С она происходит со взрывом. При понижении давления и повышении
температуры равновесие сдвигается влево.
Под действием ультрафиолетового излучения происходит
фотодиссоциация воды на ионы Н+ и ОН- .
Ионизирующее излучение вызывает радиолиз воды с
образованием Н2 ; Н2О2 и свободных радикалов: Н* ; ОН* ; О* .
Вода – реакционноспособное соединение.
Вода окисляется атомарным кислородом:
Н2О + О Н2О2
При взаимодействии с F2 образуется НF, а также О2 ;О3 ;
Н2О2 ; F2О и другие соединения.
С остальными галогенами при низких температурах вода
реагирует с образованием смеси кислот Н Гал и Н Гал О.
При обычных условиях с водой взаимодействует до половины
растворённого в ней СI2 и значительно меньшие количества Br2 и J 2
.
При повышенных температурах СI2 и Br2 разлагают воду с
образованием Н Гал и О2 .
При пропускании паров воды через раскалённый уголь она
разлагается и образуется так называемый водяной газ:
Н2О + С СО + Н2
При повышенной температуре в присутствии катализатора вода
реагирует с СО; СН4 и другими углеводородами, например:
Н2О + СО СО2 + Н2
Н2О + СН4 СО + 3Н2
Эти реакции используют для промышленного получения
водорода.
Фосфор при нагревании с водой под давлением в присутствии
катализатора окисляется в метафосфорную кислоту:
6Н2О + 3Р 2НРО3 + 5Н2
Вода взаимодействует со многими металлами с образованием
Н2 и сответствующего гидроксида. Со щелочными и щелочно-земельными
металлами ( кроме Мg ) эта реакция протекает уже при комнатной
температуре. Менее активные металлы разлагают воду при повышенной
температуре, например, Мg и Zn – выше 1000 С; Fe – выше 6000 С :
2Fe + 3H2O Fe2O 3 + 3H2
При взаимодействии с водой многих оксидов образуются
кислоты или основания.
Вода может служить катализатором, например, щелочные
металлы и водород реагируют с CI2 только в присутствии следов воды.
Иногда вода – каталитический яд, например, для железного
катализатора при синтезе NH3.
Способность молекул воды образовывать трёхмерные сетки
водородных связей позволяет ей давать с инертными газами, углеводородами,
СО2 , CI2 , (CH2)2O , CHCI3 и многими другими веществами газовые
гидраты.
Примерно до конца 19 века вода считалась бесплатным
неистощимым даром природы. Её не хватало только в слабонаселённых районах
пустынь. В 20 веке взгляд на воду резко изменился. В результате быстрого
роста населения земного шара и бурного развития промышленности проблема
снабжения человечества чистой пресной водой стала чуть ли не мировой
проблемой номер один. В настоящее время люди используют ежегодно около 3000
млрд кубических метров воды, и эта цифра непрерывно быстро растёт. Во
многих густонаселённых промышленных районах чистой воды уже не хватает.
Недостаток пресной воды на земном шаре можно восполнить
различными путями: опреснять морскую воду, а также заменять ею, где это
возможно в технике, пресную воду; очищать сточные воды до такой степени,
чтобы их можно было спокойно спускать в водоёмы и водотоки, не боясь
загрязнить, и использовать вторично; экономно расходовать пресную воду,
создавая менее водоёмкую технологию производства, заменяя, где это можно,
пресную воду высокого качества водой более низкого качества и т.д.
В О Д А - о д н о и з г л а в н ы х б о г а т
с т в ч е л о в е ч е с т в а н а З е м л е .



С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы :

1. Химическая энциклопедия. Том 1. Редактор И.Л.Кнунянц. Москва,
1988 год.

2. Энциклопедический словарь юного химика. Составители
В.А.Крицман, В.В.Станцо. Москва, “ Педагогика“, 1982 год.
3. Слово о воде. Автор О.А.Спенглер. Ленинград,
“ Гидрометеоиздат “ , 1980 год.
4. Самое необыкновенное вещество в мире. Автор

И.В.Петрянов. Москва, “ Педагогика “ ,1975 год.



П Л А Н .


I.Вступление.


Высказывания известных учёных о воде.


II.Основная часть.


1.Распространение воды на планете Земля, в космическом
пространстве.
2.Изотопный состав воды.
3.Строение молекулы воды.
4.Физические свойства воды, их аномальность.
а).Агрегатные состояния воды.
б).Плотность воды в твёрдом и жидком состоянии.
в).Теплоёмкость воды.
г).Температуры плавления и кипения воды в сравнении с
другими водородными соединениями элементов
главной подгруппы YI группы таблицы Менделеева.
5.Влияние воды на формирование климата на планете
Земля.
6.Вода как основной составной компонент растительных и
животных организмов.
7.Использование воды в промышленности, производстве
электроэнергии.
8.Использование вода как эталона.
а).Для измерения температуры.
б).Для измерения массы (веса).
в).Для измерения количества тепла.
г).Для измерения высоты местности.
9.Тяжёлая вода, её свойства.
10.Омагниченная вода, её свойства.
11.Химические свойства воды.
а).Образование воды из кислорода и водорода.
б).Диссоциация воды на ионы.
в).Фотодиссоциация воды.
г).Радиолиз воды.
д).Окисление воды атомарным кислородом.
е).Взаимодействие воды с неметаллами,галогенами,
углеводородами.
ж).Взаимодействие воды с металлами.
з).Взаимодействие воды с оксидами.
и).Вода как катализатор и ингибитор химических
реакций.

III.Заключение.
Вода как одно из главных богатств человечества на Земле.



-----------------------
1040 27'






Новинки рефератов ::

Реферат: Отчёт (Цифровые устройства)


Реферат: Стихотворение М.Ю.Лермонтова "И скучно и грустно". (Восприятие, истолкование, оценка) (Литература)


Реферат: Анализ резульиатов посещения занятий (Педагогика)


Реферат: Перепись населения (Статистика)


Реферат: Двунаправленный динамический список (Компьютеры)


Реферат: Рынок вооружений (Международные отношения)


Реферат: Системы химического мониторинга (Химия)


Реферат: Применение компьютера в педагогических исследованиях (Педагогика)


Реферат: Василий Теркин (Литература : русская)


Реферат: Художник М.В. Нестеров (Искусство и культура)


Реферат: Билеты (Политология)


Реферат: Автоматизированное производство (Технология)


Реферат: Государство и полновластие народа (Право)


Реферат: Вселенная (Естествознание)


Реферат: Аудит затрат на обслуживающие хозяйства и производства (Бухгалтерский учет)


Реферат: Политическая жизнь и политическое устройство Испании (Право)


Реферат: Авторитет руководителя (Психология)


Реферат: Личность и общество (Философия)


Реферат: Украинская национально-демократическая революция (История)


Реферат: Взаимозаменяемость запчастей (Транспорт)



Copyright © GeoRUS, Геологические сайты альтруист