Kdo pozna formulo vode že od šolskih dni? Seveda, vse. Verjetno je, da od celotnega tečaja kemije za mnoge, ki je potem ne študirajo specialno, ostane edino znanje o tem, kaj pomeni formula H2O. Zdaj pa bomo poskušali čim bolj podrobno in globoko razumeti, kaj je voda? Katere so njegove glavne lastnosti in zakaj točno brez njega življenje na planetu Zemlja ni mogoče.
Voda kot snov
Molekula vode, kot vemo, je sestavljena iz enega atoma kisika in dveh atomov vodika. Njegova formula je zapisana takole: H2O. Ta snov ima lahko tri stanja: trdno - v obliki ledu, plinasto - v obliki pare in tekoče - kot snov brez barve, okusa in vonja. Mimogrede, to je edina snov na planetu, ki lahko v naravnih razmerah obstaja v vseh treh stanjih hkrati. Na primer: na polih Zemlje - led, v oceanih - voda, izhlapevanje pod sončnimi žarki pa je para. V tem smislu je voda nenavadna.
Prav tako je voda najpogostejša snov pri nasplanet. Skoraj sedemdeset odstotkov pokriva površino planeta Zemlje - to so oceani in številne reke z jezeri in ledeniki. Večina vode na planetu je slana. Ni primeren za pitje in za kmetovanje. Sveža voda predstavlja le dva odstotka in pol celotne količine vode na planetu.
Voda je zelo močno in visokokakovostno topilo. Zaradi tega kemične reakcije v vodi potekajo z ogromno hitrostjo. Ta ista lastnost vpliva na presnovo v človeškem telesu. Znano je, da je telo odraslega sedemdeset odstotkov vode. Pri otroku je ta odstotek še višji. Do starosti se ta številka zmanjša s sedemdeset na šestdeset odstotkov. Mimogrede, ta lastnost vode jasno dokazuje, da je osnova človeškega življenja. Več kot je vode v telesu – bolj zdravo, bolj aktivno in mlajšo je. Zato znanstveniki in zdravniki vseh držav neutrudno ponavljajo, da morate veliko piti. Je voda v čisti obliki in ne nadomestki v obliki čaja, kave ali drugih pijač.
Voda oblikuje podnebje na planetu in to ni pretiravanje. Topli tokovi v oceanu ogrevajo cele celine. To je posledica dejstva, da voda absorbira veliko sončne toplote in jo nato odda, ko se začne ohlajati. Tako uravnava temperaturo na planetu. Mnogi znanstveniki pravijo, da bi se Zemlja že zdavnaj ohladila in spremenila v kamen, če ne bi bilo toliko vode na zelenem planetu.
Lastnosti vode
Voda ima veliko zelo zanimivih lastnosti.
Na primer, voda je najbolj mobilna snov za zrakom. Iz šolskega tečaja se mnogi zagotovo spomnijo takšne stvari, kot je vodni krog v naravi. Na primer: tok izhlapi pod vplivom neposredne sončne svetlobe, se spremeni v vodno paro. Nadalje to paro nekam odnaša veter, se nabira v oblakih in celo v nevihtah in pada v gorah v obliki snega, toče ali dežja. Nadalje, z gora potok spet teče navzdol, delno izhlapeva. In tako - v krogu - se cikel ponovi milijonkrat.
Prav tako ima voda zelo visoko toplotno zmogljivost. Zaradi tega se vodna telesa, zlasti oceani, zelo počasi ohlajajo med prehodom iz tople sezone ali dnevnega časa v mrzlo. Nasprotno, ko se temperatura zraka dvigne, se voda segreje zelo počasi. Zaradi tega, kot že omenjeno, voda stabilizira temperaturo zraka po vsem našem planetu.
Po živem srebru ima voda najvišjo površinsko napetost. Nemogoče je ne opaziti, da kapljica, ki se po nesreči razlije na ravno površino, včasih postane impresivna pika. To kaže na duktilnost vode. Druga lastnost se pokaže, ko temperatura pade na štiri stopinje. Takoj, ko se voda ohladi na to oznako, postane lažja. Zato led vedno plava na površini vode in zmrzne v skorji, ki prekriva reke in jezera. Zahvaljujoč temu ribe ne zmrznejo v vodnih telesih, ki zmrznejo pozimi.
Voda kot prevodnik električne energije
Najprej se morate naučiti, kaj je električna prevodnost (vključno z vodo). Električna prevodnost je sposobnost aali snovi skozi sebe prevajajo elektriko. V skladu s tem je električna prevodnost vode sposobnost vode, da prevaja tok. Ta sposobnost je neposredno odvisna od količine soli in drugih nečistoč v tekočini. Na primer, električna prevodnost destilirane vode je skoraj minimalna zaradi dejstva, da je taka voda prečiščena iz različnih dodatkov, ki so tako potrebni za dobro električno prevodnost. Odličen prevodnik toka je morska voda, kjer je koncentracija soli zelo visoka. Električna prevodnost je odvisna tudi od temperature vode. Višja kot je temperatura, večja je električna prevodnost vode. Ta vzorec je bil razkrit zahvaljujoč številnim poskusom fizikov.
Merjenje električne prevodnosti vode
Obstaja tak izraz - konduktometrija. To je ime ene od metod elektrokemijske analize, ki temelji na električni prevodnosti raztopin. Ta metoda se uporablja za določanje koncentracije v raztopinah soli ali kislin, pa tudi za nadzor sestave nekaterih industrijskih raztopin. Voda ima amfoterne lastnosti. To pomeni, da lahko glede na pogoje pokaže tako kisle kot bazične lastnosti - deluje tako kot kislina kot baza.
Naprava, ki se uporablja za to analizo, ima zelo podobno ime - konduktometer. S konduktometrom izmerimo električno prevodnost elektrolitov v raztopini, katere analiza se izvaja. Morda je vredno razložiti še en izraz - elektrolit. To je snov, ki se raztopi ali stopi,se razgradi na ione, zaradi katerih se nato prevaja električni tok. Ion je električno nabit delec. Pravzaprav konduktometer, ki vzame za osnovo določene enote električne prevodnosti vode, določa njeno električno prevodnost. To pomeni, da določa električno prevodnost določene prostornine vode, vzete kot začetno enoto.
Še pred začetkom sedemdesetih let prejšnjega stoletja se je za označevanje prevodnosti električne energije uporabljala merska enota "mo", bila je izpeljanka druge količine - Ohm, ki je glavna enota upora. Električna prevodnost je količina, ki je obratno sorazmerna z uporom. Zdaj se meri v Siemensu. Ta vrednost je dobila ime v čast nemškega fizika - Wernerja von Siemensa.
Siemens
Siemens (lahko ga označimo s Cm in S) je recipročna vrednost Ohma, ki je enota električne prevodnosti. En cm je enak električni prevodnosti katerega koli prevodnika, katerega upor je 1 ohm. Siemens izrazi s formulo:
Toplotna prevodnost vode
Zdaj se pogovorimo o tem, kaj je toplotna prevodnost. Toplotna prevodnost je sposobnost snovi, da prenaša toplotno energijo. Bistvo pojava je v tem, da se kinetična energija atomov in molekul, ki določajo temperaturo danega telesa ali snovi, prenesedrugo telo ali snov med njuno interakcijo. Z drugimi besedami, toplotna prevodnost je izmenjava toplote med telesi, snovmi, pa tudi med telesom in snovjo.
Terplotna prevodnost vode je tudi zelo visoka. Ljudje vsakodnevno uporabljajo to lastnost vode, ne da bi to opazili. Na primer, nalivanje hladne vode v posodo in hlajenje pijač ali hrane v njej. Hladna voda jemlje toploto iz steklenice, posode, namesto tega daje hladno, možna je tudi obratna reakcija.
Zdaj si je mogoče isti pojav zlahka zamisliti na planetarnem merilu. Ocean se poleti segreje, nato pa se z nastopom hladnega vremena počasi ohlaja in odda toploto zraku, s čimer segreje celine. Ko se pozimi ohladi, se ocean začne segrevati zelo počasi v primerjavi s kopnim in prepusti svoj hlad celinam, ki omahujejo od poletnega sonca.
Gostota vode
Zgoraj je bilo rečeno, da ribe pozimi živijo v ribniku zaradi dejstva, da voda zmrzne s skorjo po celotni površini. Vemo, da se voda pri temperaturi nič stopinj začne spreminjati v led. Ker je gostota vode večja od gostote ledu, led plava in zmrzuje na površini.
Kakšne so redoks lastnosti vode
Prav tako je voda pod različnimi pogoji lahko oksidant in redukcijsko sredstvo. To pomeni, da je voda, ki odda svoje elektrone, pozitivno nabita in oksidirana. Ali pa pridobi elektrone in se nabije negativno, kar pomeni, da se obnovi. V prvem primeru voda oksidira in se imenuje mrtva. Ona imazelo močne baktericidne lastnosti, vendar vam ga ni treba piti. V drugem primeru je voda živa. Poživlja, spodbuja telo k okrevanju, prinaša energijo v celice. Razlika med tema dvema lastnostma vode je izražena v izrazu "redox potencial".
S čim lahko voda reagira
Voda lahko reagira s skoraj vsemi snovmi, ki obstajajo na Zemlji. Edina stvar je, da je za nastanek teh reakcij potrebno zagotoviti primerno temperaturo in mikroklimo.
Na primer, pri sobni temperaturi voda dobro reagira s kovinami, kot so natrij, kalij, barij - imenujemo jih aktivne. Halogeni so fluor in klor. Ko se segreje, voda dobro reagira z železom, magnezijem, premogom, metanom.
S pomočjo različnih katalizatorjev voda reagira z amidi, estri karboksilnih kislin. Katalizator je snov, ki se zdi, da potisne komponente k medsebojni reakciji in jo pospešuje.
Ali je voda še kje drugje kot na Zemlji?
Zaenkrat vode niso našli na nobenem planetu v sončnem sistemu, razen na Zemlji. Da, predvidevajo njegovo prisotnost na satelitih planetov velikanov, kot so Jupiter, Saturn, Neptun in Uran, vendar zaenkrat znanstveniki nimajo natančnih podatkov. Obstaja še ena hipoteza, ki še ni v celoti preverjena, o podtalnici na planetu Mars in na Zemljinem satelitu – Luni. Glede Marsa so bile predstavljene številne teorije, da je nekoč na tem planetu obstajal ocean, njegov možni model pa so celo zasnovali znanstveniki.
Izven sončnega sistema obstaja veliko velikih in majhnih planetov, kjer je po mnenju znanstvenikov lahko voda. Toda zaenkrat ni niti najmanjšega načina, da bi se o tem zagotovo prepričali.
Kako uporabiti toplotno in električno prevodnost vode za praktične namene
Zaradi dejstva, da ima voda visoko toplotno kapaciteto, se uporablja v toplovodih kot toplotni nosilec. Zagotavlja prenos toplote od proizvajalca do potrošnika. Številne jedrske elektrarne uporabljajo vodo tudi kot odlično hladilno sredstvo.
V medicini se led uporablja za hlajenje, para pa za dezinfekcijo. Led se uporablja tudi v gostinskem sistemu.
V mnogih jedrskih reaktorjih se voda uporablja kot moderator za uspešno jedrsko verižno reakcijo.
Tlačna voda se uporablja za cepljenje, prebijanje in celo rezanje kamnin. To se aktivno uporablja pri gradnji predorov, podzemnih objektov, skladišč, podzemnih železnic.
Sklep
Iz članka izhaja, da je voda po svojih lastnostih in funkcijah najbolj nenadomestljiva in neverjetna snov na Zemlji. Ali je življenje človeka ali katerega drugega živega bitja na Zemlji odvisno od vode? Vsekakor da. Ali ta snov prispeva k človeški znanstveni dejavnosti? da. Ali ima voda električno prevodnost, toplotno prevodnost in druge uporabne lastnosti? Odgovor je tudi pritrdilen. Druga stvar je, da je na Zemlji vse manj vode, še bolj pa čiste vode. In naša naloga je, da jo (in s tem vse nas) ohranimo in zavarujemoizginotje.
