Hvem kender formlen for vand siden skoletiden? Selvfølgelig alt. Det er sandsynligt, at fra hele kemiforløbet, for mange, der så ikke studerer det specialiseret, er det eneste, der er tilbage viden om, hvad formlen H2O står for. Men nu vil vi forsøge at forstå så meget som muligt i detaljer og dybt, hvad er vand? Hvad er dens vigtigste egenskaber, og hvorfor præcis uden det er liv på planeten Jorden umuligt.
Vand som et stof
Vandmolekylet består som bekendt af et oxygenatom og to hydrogenatomer. Dens formel er skrevet således: H2O. Dette stof kan have tre tilstande: fast - i form af is, gasformigt - i form af damp og flydende - som et stof uden farve, smag og lugt. Forresten er dette det eneste stof på planeten, der kan eksistere i alle tre stater samtidigt under naturlige forhold. For eksempel: ved Jordens poler - is, i havene - er vand og fordampning under solens stråler damp. I denne forstand er vand unorm alt.
Vand er også det mest almindelige stof på voresplanet. Det dækker overfladen af planeten Jorden med næsten halvfjerds procent - det er oceaner og talrige floder med søer og gletsjere. Det meste af vandet på planeten er s alt. Det er uegnet til at drikke og til landbrug. Ferskvand udgør kun to en halv procent af den samlede mængde vand på planeten.
Vand er et meget stærkt opløsningsmiddel af høj kvalitet. På grund af dette sker kemiske reaktioner i vand med en enorm hastighed. Den samme egenskab påvirker stofskiftet i den menneskelige krop. Det er et velkendt faktum, at en voksens krop består af halvfjerds procent vand. Hos et barn er denne procentdel endnu højere. Ved alderdom falder dette tal fra halvfjerds til tres procent. Forresten viser denne egenskab af vand tydeligt, at det er grundlaget for menneskeliv. Jo mere vand i kroppen – jo sundere, mere aktiv og yngre er den. Derfor gentager videnskabsmænd og læger i alle lande utrætteligt, at du skal drikke meget. Det er vand i sin rene form og ikke erstatninger i form af te, kaffe eller andre drikkevarer.
Vand former klimaet på planeten, og det er ikke en overdrivelse. Varme strømme i havet opvarmer hele kontinenter. Det skyldes, at vand optager meget solvarme, og så afgiver det, når det begynder at køle af. Så det regulerer temperaturen på planeten. Mange videnskabsmænd siger, at Jorden ville være kølet ned og forvandlet til sten for længe siden, hvis det ikke var for tilstedeværelsen af så meget vand på den grønne planet.
Vands egenskaber
Vand har mange meget interessante egenskaber.
For eksempel er vand det mest mobile stof efter luft. Fra skoleforløbet husker mange helt sikkert sådan noget som vandets kredsløb i naturen. For eksempel: en strøm fordamper under påvirkning af direkte sollys, bliver til vanddamp. Yderligere føres denne damp et sted af vinden, samles i skyer og endda i tordenskyer og falder i bjergene i form af sne, hagl eller regn. Længere fra bjergene løber bækken igen ned, delvist fordampende. Og så - i en cirkel - gentages cyklussen millioner af gange.
Vand har også en meget høj varmekapacitet. Det er på grund af dette, at vandområder, især oceaner, afkøles meget langsomt under overgangen fra en varm årstid eller tid på dagen til en kold. Omvendt, når lufttemperaturen stiger, opvarmes vandet meget langsomt. På grund af dette, som nævnt ovenfor, stabiliserer vand lufttemperaturen i hele vores planet.
Efter kviksølv har vand den højeste overfladespænding. Det er umuligt ikke at bemærke, at en dråbe, der ved et uheld spildes på en flad overflade, nogle gange bliver en imponerende plet. Dette viser duktiliteten af vand. En anden egenskab viser sig, når temperaturen falder til fire grader. Så snart vandet afkøles til dette mærke, bliver det lettere. Derfor flyder is altid på overfladen af vand og fryser til i en skorpe, der dækker floder og søer. Takket være dette fryser fisk ikke i vandområder, der fryser om vinteren.
Vand som en leder af elektricitet
Først bør du lære om, hvad elektrisk ledningsevne er (inklusive vand). Elektrisk ledningsevne er evnen hos eneller stoffer leder elektricitet gennem sig selv. Følgelig er vands elektriske ledningsevne vandets evne til at lede strøm. Denne evne afhænger direkte af mængden af s alte og andre urenheder i væsken. For eksempel er den elektriske ledningsevne af destilleret vand næsten minimeret på grund af det faktum, at sådant vand renses fra forskellige tilsætningsstoffer, der er så nødvendige for en god elektrisk ledningsevne. En fremragende strømleder er havvand, hvor koncentrationen af s alte er meget høj. Den elektriske ledningsevne afhænger også af vandets temperatur. Jo højere temperatur, jo større er vands elektriske ledningsevne. Dette mønster blev afsløret takket være fysikeres mange eksperimenter.
Måling af vands elektriske ledningsevne
Der er sådan et udtryk - konduktometri. Dette er navnet på en af metoderne til elektrokemisk analyse baseret på den elektriske ledningsevne af opløsninger. Denne metode bruges til at bestemme koncentrationen i opløsninger af s alte eller syrer samt til at kontrollere sammensætningen af nogle industrielle opløsninger. Vand har amfotere egenskaber. Det vil sige, at den afhængig af forholdene er i stand til at udvise både sure og basiske egenskaber - at fungere både som en syre og som en base.
Enheden, der bruges til denne analyse, har et meget lignende navn - et konduktometer. Ved hjælp af et konduktometer måles den elektriske ledningsevne af elektrolytter i en opløsning, hvis analyse udføres. Måske er det værd at forklare et andet udtryk - elektrolyt. Dette er et stof, der, når det er opløst eller smeltet,nedbrydes til ioner, hvorved der efterfølgende ledes en elektrisk strøm. En ion er en elektrisk ladet partikel. Faktisk bestemmer konduktometeret, der tager udgangspunkt i visse enheder af vands elektriske ledningsevne, dets elektriske ledningsevne. Det vil sige, at den bestemmer den elektriske ledningsevne af en bestemt mængde vand taget som den oprindelige enhed.
Selv før begyndelsen af halvfjerdserne i forrige århundrede blev måleenheden "mo" brugt til at angive ledningsevnen af elektricitet, den var en afledt af en anden størrelse - Ohm, som er hovedenheden for modstand. Elektrisk ledningsevne er en størrelse, der er omvendt proportional med modstand. Nu måles det i Siemens. Denne værdi fik sit navn til ære for fysikeren fra Tyskland - Werner von Siemens.
Siemens
Siemens (kan betegnes med både Cm og S) er den reciproke af Ohm, som er en enhed for elektrisk ledningsevne. En cm er lig med den elektriske ledningsevne af enhver leder, hvis modstand er 1 ohm. Udtrykt af Siemens gennem formlen:
Vands termiske ledningsevne
Lad os nu tale om, hvad termisk ledningsevne er. Termisk ledningsevne er et stofs evne til at overføre termisk energi. Essensen af fænomenet ligger i, at den kinetiske energi af atomer og molekyler, som bestemmer temperaturen af et givet legeme eller stof, overføreset andet legeme eller stof under deres interaktion. Med andre ord er termisk ledningsevne varmeudveksling mellem legemer, stoffer såvel som mellem et legeme og et stof.
Vands termiske ledningsevne er også meget høj. Folk bruger dagligt denne egenskab ved vand uden at bemærke det. For eksempel at hælde koldt vand i en beholder og afkøle drikkevarer eller fødevarer i den. Koldt vand tager varme fra flasken, beholderen, i stedet for kulde, den omvendte reaktion er også mulig.
Nu kan det samme fænomen let forestilles på planetarisk skala. Havet opvarmes i løbet af sommeren, og så - med begyndelsen af koldt vejr, køler det langsomt ned og afgiver sin varme til luften og opvarmer derved kontinenterne. Efter afkøling i løbet af vinteren, begynder havet at varme op meget langsomt sammenlignet med landet og opgiver sin kølighed til kontinenterne, der sygner hen fra sommersolen.
Vandtæthed
Det blev sagt ovenfor, at fisk lever i en dam om vinteren på grund af det faktum, at vandet fryser med en skorpe over hele deres overflade. Vi ved, at vand begynder at blive til is ved en temperatur på nul grader. På grund af det faktum, at tætheden af vand er større end tætheden af is, flyder isen og fryser på overfladen.
Hvad er redoxegenskaberne ved vand
Vand kan også under forskellige forhold være både et oxidationsmiddel og et reduktionsmiddel. Det vil sige, at vand, der afgiver sine elektroner, er positivt ladet og oxideret. Eller det optager elektroner og lades negativt, hvilket betyder, at det genoprettes. I det første tilfælde oxiderer vandet og kaldes dødt. Hun besiddermeget kraftige bakteriedræbende egenskaber, men du behøver ikke drikke det. I det andet tilfælde er vandet levende. Det styrker, stimulerer kroppen til at restituere, bringer energi til cellerne. Forskellen mellem disse to egenskaber ved vand er udtrykt i udtrykket "redox potentiale".
Hvad kan vand reagere med
Vand er i stand til at reagere med næsten alle stoffer, der findes på Jorden. Det eneste er, at for at disse reaktioner skal opstå, skal du sørge for en passende temperatur og et passende mikroklima.
For eksempel ved stuetemperatur reagerer vand godt med metaller som natrium, kalium, barium - de kaldes aktive. Halogener er fluor og klor. Når det opvarmes, reagerer vand godt med jern, magnesium, kul, metan.
Ved hjælp af forskellige katalysatorer reagerer vand med amider, estere af carboxylsyrer. En katalysator er et stof, der ser ud til at skubbe komponenterne til en gensidig reaktion og accelerere den.
Er der vand andre steder end Jorden?
Hidtil er der ikke fundet vand på nogen planet i solsystemet undtagen Jorden. Ja, de antager dens tilstedeværelse på satellitterne af sådanne gigantiske planeter som Jupiter, Saturn, Neptun og Uranus, men indtil videre har videnskabsmænd ikke nøjagtige data. Der er en anden hypotese, der endnu ikke er fuldt verificeret, om grundvand på planeten Mars og på Jordens satellit - Månen. Med hensyn til Mars er der fremsat en række teorier om, at der engang var et hav på denne planet, og dets mulige model blev endda designet af videnskabsmænd.
Uden for solsystemet er der mange store og små planeter, hvor der ifølge videnskabsmænd kan være vand. Men indtil videre er der ikke den mindste måde at være sikker på.
Sådan bruger man vands termiske og elektriske ledningsevne til praktiske formål
På grund af det faktum, at vand har en høj varmekapacitet, bruges det i varmeledninger som varmebærer. Det sørger for varmeoverførsel fra producenten til forbrugeren. Mange atomkraftværker bruger også vand som et fremragende kølemiddel.
I medicin bruges is til afkøling, og damp bruges til desinfektion. Is bruges også i cateringsystemet.
I mange atomreaktorer bruges vand som moderator for en vellykket atomkædereaktion.
Trykvand bruges til at sp alte, bryde igennem og endda skære sten. Dette bruges aktivt i konstruktionen af tunneler, underjordiske faciliteter, varehuse, undergrundsbaner.
Konklusion
Det følger af artiklen, at vand i dets egenskaber og funktioner er det mest uerstattelige og fantastiske stof på Jorden. Afhænger livet for en person eller ethvert andet levende væsen på Jorden af vand? Sikkert ja. Bidrager dette stof til menneskelig videnskabelig aktivitet? Ja. Har vand elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne og andre nyttige egenskaber? Svaret er også ja. En anden ting er, at der er mindre og mindre vand på Jorden, og endnu mere rent vand. Og vores opgave er at bevare og sikre det (og derfor os alle) fraforsvinden.
