Вода образуется при условии

Что такое вода и как вода образуется

На простой вопрос, что такое вода, существует такой же простой ответ: вода – это жидкость, которая не обладает цветом, запахом, вкусом и без которой жизнь на нашей планете невозможна.

Однако, как выяснили учёные прошлых веков, жидкая вода состоит из двух газов – водорода и кислорода. В любом объёме воды содержится две части водорода и одна кислорода, а сама молекула воды описывается знаменитой химической формулой Н2О. Но как из смеси газов получается жидкость?

Как образуется вода

Оказывается, простая смесь газов водорода и кислорода тоже является газом. Для того чтобы она превратилась в воду её необходимо нагреть. Только при таких условиях происходит сгорание водорода в кислороде, в результате которого образуется вода – вещество, обладающее своими свойствами.

Что такое вода – жидкость, твёрдое тело или газ?

Вода – это жидкость, но существует её твёрдое и газообразное состояние, которые называются «лёд» и «пар», соответственно. В лёд вода превращается, замерзая при 0̊С, а в пар – нагреваясь до температуры 100̊С и выше. Растаявший лёд и сконденсировавшийся пар снова становятся жидкостью.

В определении, что такое вода, сказано, что она без запаха и вкуса, но такой чистейшей воды в окружающей нас природе не существует. Вода из любого источника или водоёма содержит растворённые частички других веществ и микроорганизмы, которые придают ей определённый цвет, запах и вкус.

Источник

Состояния воды в природе: условия перехода, необычные факты

Удивительная вода: Freepick

Известные человечеству состояния воды не ограничиваются тремя базовыми вариантами, о которых большинство слышало в школе. Как создать горячий лед или сухую воду? Возможно ли наблюдать воду сразу жидкой, твердой и газообразной? Как на эти и многие другие вопросы отвечает наука?

Три состояния воды в природе

Воду как прозрачную жидкость, у которой отсутствует запах и вкус, знают все. Но только ли такой она бывает? Прежде чем ответить на вопрос о том, каковы возможные агрегатные состояния воды, выясним, что такое агрегатное состояние.

В физике под этим понятием подразумевают состояние вещества, обусловленное определенной температурой и давлением. Науке известно:

• газообразное;
• твердое;
• жидкое состояние вещества.

При этом одно и то же вещество может менять свое состояние в зависимости от условий окружающей среды.

Экология человека: что это такое и что изучает наука

Хорошо известны три агрегатных состояния воды:

1. Твердое состояние воды (лед). В этом состоянии частички воды имеют друг с другом сильную взаимосвязь. Кубик льда хорошо сохраняет форму, он довольно прочный и твердый на ощупь.
2. Жидкое состояние. В нем частицы теряют строгую упорядоченность. Связи между ними разрушаются, а жидкость принимает форму того сосуда, в который она помещена. Однако молекулы все еще располагаются достаточно близко друг к другу.
3. Газообразное состояние воды (пар). В этом состоянии частички максимально беспорядочно двигаются, а расстояния между ними становятся очень большими.

Состояние воды прямо связано с температурой. Эта жидкость обладает уникальным свойством: свое жидкое состояние она сохраняет в широком диапазоне от 0 до 100 °С. В верхней точке начинается закипание с постепенным переходом в газообразную фазу. При снижении температуры ниже 0 °С происходит образование льда.

Интересные факты о воде для школьников

При этом в природе можно часто увидеть, как вода и лед соседствуют друг с другом, а в этом время над ними витает невидимый глазу водяной пар. Благодаря таким удивительным способностям воды происходит ее постоянный круговорот в природе.

Жидкое состояние воды: Freepick

Если рассматривать все три состояния воды, то жидкое остается одним из наиболее важных. Жидкая вода служит универсальным растворителем для множества других веществ, является основным компонентом организма человека и средой для протекания всех химических процессов.

Более того, именно у жидкой воды ученым удалось обнаружить дополнительные состояния — «обычная» и «аномальная» вода. Последняя образуется при температуре –63 °С и может находиться в одном из двух состояний:

Теплопроводность воды и льда и их особенности

• иметь низкую плотность при низком давлении;
• иметь высокую плотность при высоком давлении.

Две эти жидкости заметно различаются по свойствам, а их плотность отличается на 20%, поэтому они не могут смешиваться между собой. Как ученым удалось уловить эти состояния, ведь хорошо известно, что происходит с водой при замерзании: она переходит в твердую фазу — в лед?

Авторам исследования понадобились специальные приборы. С помощью инфракрасного лазера лед нагревали, при этом образовывалась жидкая вода с высокой плотностью, а давление сохраняли повышенным.

За этим процессом вели наблюдение рентгеновским лазером. Было замечено образование пузырьков «аномальной» воды. Появлялись они на крайне маленький промежуток времени: были видны до 3-х микросекунд.

Чем отличается парфюмерная вода от туалетной воды, духов и одеколона

Эти исследования доказали, что ученым еще далеко не все известно о воде, хотя мы и сталкиваемся с ней ежедневно и ежечасно. Ее свойства продолжают изучать и открывать новые грани.

Состояния воды: необычные факты

Твердое состояние воды (лед): Freepick

Ученым оказалось недостаточно трех агрегатных состояний воды, поэтому они изобрели целый ряд необычных вариантов и продолжают работать в этом направлении.

Лед VII (горячий лед)

Для обычного холодного льда используется обозначение «лед Ih». Когда при нормальном давлении снижается температура и вода замерзает, то атомы кислорода в ее молекулах образуют шестигранники.

Если же давление будет возрастать, то можно получить лед VII, атомы которого располагаются в виде куба. Он очень противоречив:

Тест на стихию: какая стихия подходит вам

1. Этот лед горячий, так как формируется в необычных условиях.
2. На Земле он мог бы образоваться глубоко под мантией, в области высокого давления.
3. Но там и температура очень высока, из-за чего вода сразу же испаряется.

Ученым удалось создать такой лед в лаборатории. Кроме того, он был обнаружен в алмазах, которые нашли в недрах нашей планеты.

Сухая вода

Ее получают путем смешивания обычной воды и двуокиси кремния. Несмотря на то что жидкости в ней 25%, она является сухим веществом. Сахарообразные крупинки внутри содержат воду, а сверху покрыты оксидом кремния.

Сухую воду создали в 1968 для нужд косметологии. Затем о ней забыли, а сейчас рассматривают варианты использования для поглощения углекислого газа, чтобы хранить и транспортировать химикаты.

Почему снег белый: пояснения, интересные факты

Сверхзвуковой лед

Этот лед также называют льдом XVIII. Он образуется при очень сильном повышении давления и температурных показателей — до тысяч градусов и миллионов атмосфер. В горячем плотном и черном на виде веществе узнать лед очень трудно.

Получить его экспериментально удалось совсем недавно с применением мощных лазеров, которые создавали ударные волны, мгновенно повышая температуру и давление. При этом происходило разделение атомов водорода и кислорода с параллельным образованием твердых кристаллов.

Сверхкритическая вода

Вода может стать такой из газообразного состояния. Это очень странный пар, который нельзя назвать газом. Образование такой воды происходит при 373 °С и давлении 220 бар. Снова жидкой она уже стать не может. Такая вода способна проходить сквозь твердые вещества, как газы, и быть растворителем подобно жидкости.

Почему дует ветер: пояснение, интересные факты

Аморфный лед

Этот лед получается при мгновенном охлаждении воды, когда молекулы не кристаллизуются, как следует. Получается своеобразное стекло — очень медленно движущаяся жидкость.

На нашей планете аморфный лед встречается редко, а вот на просторах Вселенной вода часто существует в этом состоянии.

Тройная точка воды

В этой точке вещество одновременно существует как твердое, жидкое и газообразное. Такое специфическое равновесие достигается путем сочетания показаний давления и температуры. Для воды они составляют 0,01 °С и 0,0060366 атмосфер.

Эта точка применяется, когда определяется температура по Кельвину, калибруются термометры и определяются тройные точки для других жидкостей. Из тройной точки воду можно перевести в любое из ее возможных агрегатных состояний.

Лимонад: рецепт в домашних условиях

Горящий лед

Это не чистая вода, а сочетание воды и метана, которое способно гореть, словно бумага. Такой лед образуется в результате естественных процессов в океанских глубинах, в зонах вечной мерзлоты, может засорить нефтепровод или газопровод.

При его формировании вначале замораживается метан, который постепенно покрывает настоящий лед. Ученые рассматривают его как чистый и экологичный источник топлива.

Таковы обычные и нестандартные состояния воды. Природа отменно поработала, чтобы создать такое чудо, но и ученые не остались в стороне. Они до сих пор работают над получением воды в уникальных состояниях.

Узнавайте обо всем первыми

Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.

Источник

Вода (Свойства Образование)

Вода это источник жизни на земле, она является универсальным естественным катализатором в химических реакциях, неотъемлемой частью жизнедеятельности любого организма.

Рассматривается как гидроксид водорода и гидроксильная кислота.

Вода покрывает более 71 % всей поверхности земли, при этом проявляя свойства растворителя других химических неорганических и органических веществ.

Доказано, что вода имеет (память), под воздействием звука изменяется рисунок замершего кристалла воды.

Так установлено если полностью удалить воду в ходе реакции между натрием и кислородом то реакция между ними не протекает, так как вода здесь проявляет свойства катализатора.

ВСЕ ПРО ВОДУ

Или оксид водорода H₂O , H-O-H , считается бинарным неорганическим соединением и состоит из одной молекулы кислорода и двух водорода . В нормальных условиях бесцветная прозрачная жидкость не имеющая запах и вкус.

Для воды характерно существование в трёх состояниях : твёрдом , жидком и газообразном.

В твёрдом состоянии встречается в виде льда , снега и инея , что характерно для твёрдого состояния воды образовываться при температуре от 0°С с погрешностью пару градусов в минус если к ней добавлено небольшое количество хлорида натрия NaCl ( поваренная соль ) , этим же объясняется более быстрым закипанием при нагревании.

В газообразном состоянии встречается в виде водяного пара при испарении из жидкого состояния , причём если нагревается вода в виде твёрдого состояния она переходит сначала в жидкое , а затем в газообразное.

Также известно состояние воды в виде жидких кристаллов , долгое время их относили к коллоидными растворами то водным эмульсиям . Но в 1904 году профессор Отто Леманном после многолетних опытов доказал , что жидкие кристаллы это новая разновидность состояния воды.

Сколько воды

По последним подсчётам около 71% всей поверхности Земли покрыто водой , это океаны , озёра , реки , подземные реки , ледники , льды и взвешенное в газообразном состоянии ( пар , вода , частички льда ) , а также входит в состав некоторых минералов и составляет — 361,13 млн.км2.

Основная часть приходиться на все мировые океаны , моря , что составляет примерно 96,5% от всех его запасов , большой недостаток её в том , что вода находиться в солёном состоянии и неприменима в сельском хозяйстве или в качестве питьевой воды.

Все остальные 3,5% приходятся на грунтовые воды , небольшие реки , ледники , озёра , болота и вода находящееся в газообразном состоянии .

Вода в природе

Большая доля , что составляет 98,8% приходится на солёную воду в которой растворены множество растворимых природных солей, но в основном это хлорид натрия.

Также в состав солёной воды входят растворённые в ней некоторые металлы такие как золото, платина, серебро и некоторые другие .

Пресная вода (вода питьевая) составляет всего около 2,5% , в основном её нахождение в ледниках и грунтовых водах , а примерно 0,3% её находится в реках , в пресных водоёмах , в атмосфере , а также в живых организмах .

Так как вода является очень хорошим растворителем , то она в природных условия всегда содержит какие либо вещества , а именно газы и соли.

Теоретически и практически доказано , что H₂O принимает непосредственное участие практически во всех химических реакциях и биологических , так к примеру если из чистого натрия и кислорода воздуха убрать 100 % влаги ( воду ) то реакции окислением воздухом не проходит , добавление приводит к началу реакции , то есть она участвует как катализатор в неорганических и органических реакциях.

Для всех живых организмов вода имеет важнейшее значение , участвуя практически во всех биологических процессах ( обмен веществ , дыхание и т.д. ) , а также в химическом строении живых организмов.

Для Земли в участии непосредственно климатических условий и погоды.

Вода за пределами Земли

Вода один из самых распространенных веществ не только на Земле но и в космосе, из за высокого внутри-жидкостного давления и низкой температуры вакуума космоса вода встречается только в виде льда и пара.

Она очень широко распространена в солнечной системе и за ее пределами, в основном это лед.

Вода присутствует в составе всех комет и многих астероидов.

Вода в виде паров встречается не только на Земле но и атмосфере Солнца, Луны, Меркурия, Юпитера и т. д.

Ученые полагают, что в жидком состоянии она находиться на некоторых планетах, или под толстым слоем льда, а также планет приближенных к Земным условиям.

Как очистить воду

Природный источник воды не всегда удовлетворяет своим качеством, так как в ней всегда растворены множество солей, таких как хлорид натрия, нитраты и другие. Для этого питьевая вода поступает на водоочистные сооружения, где проходит неоднократную фильтрацию и очистку.

Вода за пределами Земли

Вода один из самых распространенных веществ не только на Земле но и в космосе, из за высокого внутри-жидкостного давления и низкой температуры вакуума космоса вода встречается только в виде льда и пара.

Она очень широко распространена в солнечной системе и за ее пределами, в основном это лед.

Вода присутствует в составе всех комет и многих астероидов.

Вода в виде паров встречается не только на Земле но и атмосфере Солнца, Луны, Меркурия, Юпитера и т. д.

Ученые полагают, что в жидком состоянии она находиться на некоторых планетах, или под толстым слоем льда, а также планет приближенных к Земным условиям.

ля этого она сначала вода проходит через металлические фильтры для удаления механических примесей, далее вода поступает в систему отстойников, где осаждаются мелкие частицы, для ускорения осаждения из воды добавляют коагулянт — вещество, заставляющее взвеси и коллоидные частицы коагулировать и оседать быстрее в основном это хлорид алюминия AlCl ₃ или сульфат алюминия Al ₂ (SO ₄ ) ₃ .

После того как вода отстоится в отстойниках ее пропускают через фильтры, это может быть песок, древесная зола, тканевые фильтры и другие, после фильтрования получается почти чистая вода в состав которой входят соли и микроорганизмы, некоторые из них могут быть болезнетворные.

Для этого подготовленную воду хлорируют и она поступает в большие резервуары где некоторое время отстаивается теряя тем самым хлор и далее поступает по трубам к потребителю.

В сельской местности где нет очистительных станций, люди берут воду из колодцев, скважин и родников, но в случае попадания в землю болезнетворных организмов люди употребляя воду могу заболеть.

Для этого всю воду в обязательном порядке нужно кипятить для удаления микробов, а также удаления излишка кальция в виде накипи на стенках которая также может отрицательно влиять на организм при длительном его употреблении.

Дистиллированная вода

Принцип работы дисцилятора очень прост, емкость нагревается внешним источником в нашем случае газовая горелка, далее пар поступает в специальную колбу где внутри ее идет стеклянная спираль пустая внутри, а к колбе подключен источник охлаждения в виде проточной воды см. рисунок, пар по спиральной трубочке охлаждается и уже чистая от примесей стекает в емкость, а все соли и вещества остаются в первой колбе.

Получение дистиллированной воды на производстве

В производственных масштабах дистиллированную воду получают аналогично лабораторным, разница заключается в том, что резервуары для нагрева воды, дистиллятор сделаны не из стекла, а из металла покрытые керамическими материалами.

Эту очищенную воду применяют уже в химической промышленности для растворения солей и растворов.

Все состояния воды

Вода в нормальных условиях может находиться в 3 состояниях, жидкое, твердое, газообразное.

Существует предпосылки к появлению 4 состоянию, а именно если пар или жидкую воду мгновенно охладить то не образуются твердого кристаллического образования как при медленном замерзании.

Состояние воды напрямую зависит от температуры окружающей среды, от 0° до 100° это жидкость, от 100° и выше газообразное состояние воды, от 0° и ниже твердое, но это при нормальных условиях.

Если же изменить давление, поднявшись высоко в горы температура закипания будет на много ниже.

Из этого следует, что состояние воды не только зависит от температуры, а и давления окружающей среды, а также входящие в нее соли.

Химические свойства и название воды

Основное химическое название оксид водорода , где соединение двух атомов ( бинарное ) водорода с одним атомом кислорода в степени его окисления -2.

Так же у неё существуют ещё несколько названий которые применяются в некоторых названиях в зависимости от применения , так к примеру гидроксид водорода : соединение гидроксильной группы OH¯ и катиона (H⁺) можно использовать в объяснении химической реакции взаимодействия натрия Na с водой H2O.

Также вода может рассматриваться как гидроксильная кислота , где его катион Н ⁺ может быть заменен металлом , а также его ( воды ) кислотного остатка ОН¯.

Существуют и другие названия как дигидромонооксид , монооксид дигидрогена , оксидан .

Физические свойства

Вода при нормальных условиях сохраняется в виде жидкости с температурой кипения 100°С и замерзанием 0°С . Но если изменить условия , к примеру нагревать высоко в горах то температура закипания будет намного ниже обычной.

Молекулы воды в момент температурного перехода от жидкого до твёрдого упорядочиваются , в результате чего образуются ( пустоты ) между ними . Это обуславливает больший объём льда и меньшей плотности , поэтому он плавает на поверхности воды . Но при нагревании все эти связи разрываются и образуется вода в жидком состоянии.

Так — же известно , что на момент разрыва этих связей используется много энергии , так для того чтобы нагреть литр воды на один градус потребуется примерно 4,1868 кДж . Это свойство воды ( теплоноситель )используется для обогрева помещений и т.д. Так же имеет большое значение теплота плавления (при 0 °C — 333,55 кДж/кг) для подсчёта количества затраченной энергии для разогрева на один литр воды и парообразования (2250 кДж/кг).

По своим физическим свойствам одна молекула воды может образовать до четырёх водородных связей , так как две образует водород , а две кислород.

Именно поэтому у воды очень разветвлённая структура связей обеспечивающая высокую температуру кипения и удельную теплоту парообразования.

Чистая вода

Считается в состав которой не входят какие либо соли или другие вещества которые имеют положительные или отрицательные ионы.

В нормальных условиях она очень слабо диссоциирована и концентрация протонов (ионов гидроксония H ₃ O ⁺ ) и гидроксильных ионов HO¯ составляет 10 -7 моль/л , поэтому она хороший изолятор.

Но так как она легко впитывает с окружающей среды ( газы , соли ) практически всегда загрязнена ими , то есть проводит электрический ток , по электропроводности воды можно судить о её чистоте.

Свойство воды имеет большое значение для живых организмов , так как для питания клеток нужны полезные вещества и соли, которые переносятся водой . Это проявляется тем , что молекулы воды очень малы в размерах и как бы ( смачивают , обволакивают ) с каждой стороны различные вещества.

В органических в-вах( животные , растения ) это свойство проявляется в виде межклеточной жидкости. В неорганической химии проявляет роль растворителя , растворимых в воде солей и веществ.

Вода проявляет большой степенью поверхностного натяжения , проигрывая только ртути . Это свойство связано с тем , что молекулы двигаются с разными скоростями и могут удерживать на поверхности какие либо предметы ( водомерок , иглу ).

Одним из самых главных свойств является преломление , что составляет n=1,33 в оптическом диапазоне. Но из за того , что она ( водяной пар ) интенсивно поглощает инфракрасные излучения является естественным парниковым газом , которая составляет более чем 60% от всего парникового эффекта.

Вода также интенсивно поглощает микроволновые излучения ( разогревая как бы изнутри ) проявляя дипольный момент молекул, по этому радиосвязь не работает под водой.

Изотопное состояние воды

Так как в природе и искусственные изотопы водорода и кислорода бывают радиоактивные , то и их изотопы входящих в состав молекулы воды бывают несколько их видов :

Так всем известная всем людям вода называется ( лёгкая вода ) имеет простую формулу H₂O , а тяжёлая вода ( дейтериевая ) имеет вид D2O , сверхтяжёлая вода ( тритиевая ) T₂O и по некоторым подсчётам , что могут существовать тритий-дейтериевая вода TDO , тритий-протиевая вода THO , дейтерий-протиевая вода DHO.

По последним исследованиям тяжелая вода ранее считаемой ( мёртвой водой ) может быть населена некоторыми микроорганизмами , которые в результате ( селекции , приучению ) были получены искусственным путём.

В зависимости стабильности изотопа кислорода , в природе существуют три разновидности молекул воды , свою очередь по своему изотопному составу их насчитывается 18 разновидностей молекул воды , но на самом деле вода может одновременно содержать все разновидности молекул.

Так к примеру любая вода содержит все изотопы ( лёгкая , тяжёлая , дейтериевая и тритиевая ), но концентрация последних трёх настолько малы , что они не влияют не на какие жизненные формы.

Химические свойства воды

Очень часто в технике и в быту употребляются такие термины , как ( раствор , растворение ) , например , всегда говорят о хорошей растворимости сахара в воде , о растворе поваренной соли , растворах кислот и т. д.

Иногда её сравнивают как амфолит — кислота и основание.

Так как вода — химически активное вещество , сильно полярные молекулы воды сольванируют молекулы и ионы , образуя кристаллогидраты и гидраты , отсюда и названия например кристаллогидрат гипса CaSO₄·2H₂O и т. д.

Как получить воду

Воду можно получить в ходе химической реакции водорода и кислорода реакция идёт при поджигании со взрывом :

Разложением пероксида водорода :

Реакцией гидрокарбоната натрия с уксусной кислотой :

В ходе нейтрализации некоторых кислот гидроксидами :

CH ₃ COOH + NaOH = CH ₃ COONa + H2O

Восстановлением металлов из их оксидов водородом :

При воздействии высоких температур, электротока, а также некоторых катализаторов и ионизирующего излучения , вода распадается на простые элементы молекулярный кислород и молекулярный водород :

Реакции с химическими веществами

Реакция с активными металлами ( натрий , калий и т.д ) протекает иногда с воспламенением :

Со фтором реакция протекает с образованием фтороводорода и кислорода :

Реакция с солями слабых кислот приводит к полному гидролизу :

Вода реагирует при нагревании с металлами , особенно магнием и воспламенённым порошкообразным алюминием :

Вода реагирует с углеродом при нагревании с образованием угарного газа но реакция не стабильна поэтому обратима :

Статья на тему вода.

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

Источник