Apie tris vandens fizines būsenas sužinojau iš savo 6 metais vyresnio brolio, kuris gyrėsi išmanantis 9 metų man nežinomą mokslą – fiziką. Man, kaip ir kiekvienam vaikui, gimusiam vidurinė juostaŠiaurės pusrutulyje mėgstamiausia vandens būsena gamtoje yra sniegas. Vaikystėje kiekviena žiema pirmiausia buvo susijusi su žaidimu sniego gniūžtėmis, važinėjimu rogutėmis ir, žinoma, Naujųjų metų šventės. Atlydžio metu didelį malonumą suteikė galimybė kartu su tėvais ir vyresniuoju broliu pasistatyti sniego senį.

Kaip smagiai praleisti laiką naudojant kietą vandenį žiemą

Padaryti sniego senį nėra sudėtinga užduotis. Sniego moters skulptūros instrukcijos niekada nepamiršta jūsų pačių vaikų:

1. Susukite 3 skirtingų dydžių sniego rutulius.
2. Diegti sniego gniūžtės Vienas kitą. Žemiau yra didžiausias, viršuje yra mažiausias.
3. Vietoj rankų galite naudoti sausas medžių šakas.
4. Vietoj skrybėlės užsidėkite ant galvos kibirą.
5. Nosiai geriausia naudoti žalias morkas.
6. Akys ir burna gali būti pavaizduoti naudojant akmenukus ar anglį.
7. Apvyniokite šaliką aplink viršutinių sniego gaublių jungtį.

Sniego senis yra pasirengęs.

Žiemą, be sniego, vanduo įgauna ir kitų gražių estetinių formų:

• Šerkšnas. Ypač gražiai atrodo šuliniuose.
• Ledas. Puikus būdas smagiai praleisti laiką čiuožinėjant ar leidžiantis nuo čiuožyklos.
• Ledas ant langų. Kondensacijos ir šalčio sukurtų raštų pavydės bet kuris menininkas impresionistas.

Kur gamtoje geriausia stebėti įvairias vandens būsenas?

Kelionė į Islandiją paliko neišdildomą įspūdį. Šiaurinės salos gamta nuostabi. Geizerių slėnyje vanduo vienu metu gali būti stebimas trijose agregacijos būsenose: skystame (ežerai), dujiniame (geizerių išmetami garai) ir kietame (sniegingose ​​kalnų viršūnėse). Įspūdingiausia buvo ekskursija į didžiausią Islandijos ledyną – Vatnajökull. Ledyne išlikusios gėlo vandens stulpelio mastai įspūdingi. Užšalusi vandens masė užima daugiau nei 8000 kvadratinių metrų plotas. Ledynas maitinamas požeminiais ežerais ir užima 8% salos teritorijos. Ledo storyje yra urvas su krištolo skaidrumo mėlyna arka. Užšalęs urvas – pati gražiausia vandens būsena gamtoje, kokią esu matęs savo akimis.

Neįprasti reiškiniai

Gamtos stebėjimas

Autorių skyriai

Istorijos atradimas

Ekstremalus pasaulis

Informacijos nuoroda

Failų archyvas

Diskusijos

Paslaugos

Infofront

Informacija iš NF OKO

RSS eksportas

Naudingos nuorodos

Svarbios temos

Apie vandenį žinoma daug, bet jis vis tiek nenustoja stebinti naujais atradimais. Todėl posakis „Vanduo yra gyvybė“ daugeliui iš mūsų dar nieko nereiškia. O už mūsų neatsargų požiūrį į jį vanduo mums žiauriai atkeršija. Pagalvok, ką tu žinai apie vandenį? Keista, bet vanduo vis dar išlieka mažiausiai ištirta medžiaga gamtoje. Akivaizdu, kad taip atsitiko todėl, kad jo yra daug, jis yra visur, jis yra aplink mus, virš mūsų, po mumis, mumyse.

Vanduo yra vienas iš labiausiai paplitusių junginių Žemėje. Tarpžvaigždinėje erdvėje buvo aptiktos vandens molekulės. Vanduo yra kometų, daugumos Saulės sistemos planetų ir jų palydovų, dalis. Vandens kiekis žemės paviršiuje įvertintas 1,39? 1018t. Bendras vandens tūris Žemėje yra apie 1 500 000 000 km3. Jeigu šis vanduo būtų tolygiai pasiskirstęs Žemės paviršiuje, tai jo sluoksnio storis būtų beveik 4 km.

Iš ko susideda šis vandens tiekimas? Didžioji dalis vandens – 97% yra vandenynuose ir jūrose. Vandens tūris vandenyne yra 1 370 000 000 km3. Žemynuose randama tik 3% vandens. Pasaulio upėse ir ežeruose yra apie 400 000 km3 gėlo vandens. Didžioji dalis gėlo vandens (68,7%) yra susitelkę ledynuose ir po ja esančioje sniego dangoje, kurių pagrindiniai rezervai yra Antarktidoje. Ledo sluoksnyje yra apie 25 milijonai km3 vandens. Ledynų masė Arkties, Antarkties ir aukštų kalnų regionuose yra 2,4? 1016t. Nemažai vandens yra žemės plutoje (požeminiame vandenyje). Bendrieji rezervai požeminis vanduo yra maždaug 8 milijonai km3. Ar atmosferoje yra 1,3? 1013t. vandens. Bet kuriuo metu jame yra 13 000 km3 vandens. Jeigu atmosferos vanduo staiga tapo skysčiu ir tolygiai pasklido po Žemės paviršių, tada nuosėdų sluoksnis būtų tik 24 mm.

Mokslininkai taip pat apskaičiavo mūsų planetoje turimo vandens masę – 2 000 000 000 milijonų tonų. Čia atsižvelgiama į visą vandenį: jūras, vandenynus, vandenį garų pavidalu atmosferoje, o ledo pavidalu – vandenį, esantį kietame Žemės apvalkale ir galiausiai susitelkusį biologiniuose objektuose.

Vanduo yra daugelio mineralų ir uolienų sudedamoji dalis, jo yra dirvožemyje ir visuose organizmuose. Pavyzdžiui, suaugusio žmogaus kūnas yra 65% vandens. Vanduo yra visų jo organų ir audinių dalis: širdyje, plaučiuose, inkstuose jo yra apie 80%, kraujyje - 83%, kauluose - 30%, dantų emalyje - 0,3%, biologiniuose organizmo skysčiuose (seilėse). , skrandžio sulčių, šlapimo ir kt.) – 95–99 proc.

Žuvies kūne yra 80% vandens, dumblių – 90%. Apskaičiuota, kad vandens kiekis gyvų organizmų audiniuose yra maždaug šešis kartus didesnis nei visose Žemės rutulio upėse.

Vanduo yra būtina sąlyga visiems gyviems organizmams Žemėje egzistuoti. „Vanduo yra vertingesnis už auksą“, - sakė beduinai, kurie visą gyvenimą klajojo smėlyje. Jie žinojo, kad jokie turtai neišgelbės keliautojo dykumoje, jei pasibaigs vandens atsargos. Gyvame organizme vanduo yra terpė, kurioje cheminės reakcijos. Žmonių ir gyvūnų maisto virškinimo ir asimiliacijos procesai yra susiję su maistinių medžiagų perkėlimu į tirpalą. Vanduo išplauna medžiagų apykaitos produktus iš ląstelių ir žaidžia svarbus vaidmuo reguliuojant kūno temperatūrą. Jo pašalinimas iš organizmo gali sukelti mirtį per kelias dienas.

Žmonės ir gyvūnai gali sintetinti pirminį vandenį savo organizme, susidarydami jį degant maisto produktams ir patiems audiniams. Pavyzdžiui, kupranugaryje esantys riebalai oksiduodami gali pagaminti 40 litrų vandens.

Ryšys tarp vandens ir gyvybės toks didelis, kad net leido V.I. Vernadskis „laiko gyvybę ypatinga koloidine vandens sistema..., kaip ypatinga natūralių vandenų karalyste“.

Gyvų būtybių vandens kiekis bet kuriuo momentu yra didžiulis. Gyvybės jėgos per vienerius metus pajudina dešimtąsias procento viso vandenyno, o per kelis šimtus metų per gyvąją medžiagą praeina vandens masės, viršijančios Pasaulio vandenyno masę.

Vandenyno vandens biocheminė sudėtis yra artima gyvūnų ir žmonių kraujo sudėčiai.
PALYGINAMASIS ELEMENTŲ TURINYS ŽMOGAUS KRAUJOJE IR PASAULINIO VANDENYNE, %
Elementai Žmogaus kraujo sudėtis Pasaulio vandenyno sudėtis
Chloras 49,3 55,0
Natris 30,0 30,6
Deguonis 9,9 5,6
Kalis 1,8 1,1
Kalcis 0,8 1,2

Trys vandens būsenos

Fizikinės ir cheminės vandens savybės

Daugelį amžių žmonės nežinojo, kas yra vanduo ir kaip jis atsirado planetoje. Iki XIX amžiaus žmonės to vandens nežinojo cheminis junginys. Jis buvo laikomas paprastu cheminiu elementu. Po to daugiau nei šimtą metų visi ir visur tikėjo, kad vanduo yra junginys, apibūdinamas vienintele galima formule H2O.

1932 metais po pasaulį pasklido sensacija: išskyrus paprastas vanduo, gamtoje taip pat yra sunkusis vanduo. Šiandien žinoma, kad gali būti 135 izotopinės vandens rūšys. Vandens sudėtis, net visiškai išvalyta nuo mineralinių ir organinių priemaišų, yra sudėtinga ir įvairi. Šis „paprasčiausias junginys“ yra vanduo, kuris yra toks sudėtingas.

Visą vandens savybių įvairovę ir jų pasireiškimo neįprastumą galiausiai lemia fizinė šių atomų prigimtis, jų sujungimo į molekulę būdas ir gautų molekulių grupavimas. Nuolat liečiantis su visomis medžiagomis, vanduo iš tikrųjų visada yra skirtingos, dažnai labai sudėtingos sudėties tirpalas. Jis pasireiškia kaip universalus tirpiklis. Vienu ar kitu laipsniu kietosios medžiagos, skysčiai ir dujos yra veikiamos jo tirpimo.

Tyrėjai atskleidžia vis subtilesnius ir sudėtingesnius mechanizmus." vidinė organizacija"vandens masė. Vandens tyrimas pateikia vis daugiau naujų faktų, gilinančių ir apsunkinančių mūsų idėjas apie mus supantį pasaulį. Šių idėjų plėtojimas padeda suprasti vandens savybes ir jo sąveikos su kitomis medžiagomis ypatumus.

Vanduo laikomas sunkiausia iš visų fizikų ir chemikų tyrinėtų medžiagų. Vandens cheminė sudėtis gali būti vienoda, tačiau jų poveikis organizmui gali būti skirtingas, nes kiekvienas vanduo susidarė tam tikromis sąlygomis. Ir jei gyvybė yra gyvas vanduo, tai kaip ir gyvenimas, vanduo turi daug veidų ir jo charakteristikos yra begalinės.

Vanduo, iš pirmo žvilgsnio, yra paprastas cheminis vandenilio ir deguonies junginys, tačiau jis yra universalus nemažos dalies medžiagų tirpiklis, todėl chemiškai gryno vandens gamtoje nėra. Tirpiklio savybės ypač ryškios jame ištirpsta beveik visos medžiagos. Apie septyniasdešimt elementų Periodinė elementų lentelė jame esantys aptinkami kiekiai. Netgi retų ir radioaktyvių elementų randama jūrų ir vandenynų vandenyse. IN didžiausias skaičius yra chloro, natrio, magnio, sieros, kalcio, kalio, bromo, anglies, stroncio, boro. Vien aukso vandenyno vandenyse ištirpsta 3 kg vienam Žemės gyventojui.

Pagal jame ištirpusių medžiagų kiekį vanduo skirstomas į 3 klases: šviežias, sūrus ir sūrus. Gėlas vanduo turi didžiausią reikšmę kasdieniame gyvenime. Nors vanduo dengia tris ketvirtadalius Žemės paviršiaus, o jo atsargos yra milžiniškos ir nuolat palaikomos vandens ciklo gamtoje, problema gėlo vandens daugelyje pasaulio sričių nebuvo išspręstas ir, vystantis mokslo ir technologinei pažangai, vis blogėja.

Natūralus vanduo niekada nėra visiškai grynas. Lietaus vanduo yra gryniausias, tačiau jame taip pat yra nedidelis kiekis įvairių priemaišų, kurias jis sugeria iš oro.

Įvairių medžiagų buvimas vandenyje rodo didelį jo tirpimo gebėjimą. Tai yra pagrindinė vandens savybė. Visa praktinė žmogaus veikla nuo senų senovės buvo siejama su vandens ir vandeninių tirpalų naudojimu maisto ruošimui ir kitiems kasdieniams poreikiams.

Vandens vaidmuo mūsų planetos gyvenime yra nuostabus ir, kaip bebūtų keista, dar nėra iki galo atskleistas. Žemę dengiantys vandenynai yra vienas didžiulis unikalus termostatas, kuris vasarą neleidžia Žemei perkaisti, o žiemą nuolat aprūpina žemynus šiluma. Planetos vandens paviršius sugeria atmosferoje esantį anglies dvideginio perteklių, kitaip Žemė perkaistų dėl „šiltnamio efekto“.

Įdomu ir, pasirodo, labai svarbu tai, kad, skirtingai nuo kitų medžiagų, vanduo užšaldamas ne tankėja, o plečiasi. Į ledą panašaus vandens molekulės išsidėsčiusios taip, kad tarp jų susidaro didelės tuštumos, todėl ledas yra birus, tai yra lengvesnis už skystą vandenį, todėl neskęsta. Trumpam įsivaizduokime, kad vanduo neturėjo šios itin retos savybės. Kas gali nutikti? Šiuo atveju gyvybė mūsų planetoje net negalėjo atsirasti. Ledas, vos pasirodęs rezervuaro paviršiuje, kaip ir bet kuri kita kieta medžiaga, iškart nugrimztų į dugną, o tada užšaltų ne tik tvenkiniai ir upės, bet ir vandenynai. Vandens molekulinė struktūra. Duomenų, gautų iš sugerties spektrų, analizė parodė, kad trys vandens molekulės atomai sudaro lygiašonį trikampį, kurio bazėje yra du vandenilio atomai, o viršūnėje – deguonis: HOH ryšio kampas yra 104,31°. Vandenilio atomai yra taip giliai įterpti į deguonies atomą, kad molekulė yra beveik sferinė.

Vandens užšalimo ir atitirpimo temperatūra yra 0° C, o virimo temperatūra 100° C. Storas vandens sluoksnis yra mėlynos spalvos, kurią lemia ne tik jo fizinės savybės, bet ir suspenduotų dalelių priemaišų. Kalnų upių vanduo yra žalsvas dėl jame esančių suspenduotų kalcio karbonato dalelių. Tyras vanduo- prastas elektros laidininkas.

Vandens suspaudžiamumas yra labai mažas. Didžiausias vandens tankis yra esant 4° C. Tai paaiškinama jo molekulių vandenilio ryšių savybėmis. Jei paliksite vandenį atvirame inde, jis palaipsniui išgaruos – visos jo molekulės pateks į orą. Tuo pačiu metu sandariai uždarytame inde vanduo išgaruoja tik iš dalies, t.y. esant tam tikram vandens garų slėgiui, nusistovi pusiausvyra tarp vandens ir virš jo esančio oro. Garų slėgis pusiausvyros sąlygomis priklauso nuo temperatūros ir vadinamas slėgiu sočiųjų garų(arba jo elastingumas). Esant normaliam slėgiui 760 mm Hg. vanduo užverda 100° C temperatūroje, o 2900 m aukštyje virš jūros lygio Atmosferos slėgis sumažėja iki 525 mm Hg. o virimo temperatūra pasirodo esanti 90° C. Išgaruoja net nuo sniego ir ledo paviršiaus, todėl šlapi skalbiniai šaltyje išdžiūsta. Vandens klampumas greitai mažėja kylant temperatūrai ir 100°C temperatūroje yra 8 kartus mažesnis nei esant 0°C.
Fizikinės-cheminės-informacinės vandens savybės

Pagrindinės fizinės ir cheminės vandens savybės turi įtakos visiems procesams, kuriuose dalyvauja vanduo. Svarbiausios, mūsų nuomone, yra šios savybės.

1. Paviršiaus įtempis – tai vandens molekulių sukibimo viena su kita laipsnis. Organiniai ir neorganiniai junginiai tirpsta skystoje terpėje, kurioje yra vandens, todėl mūsų vartojamo vandens paviršiaus įtempimas turi didelę reikšmę. Bet koks skystis organizme turi vandens ir vienaip ar kitaip dalyvauja reakcijose. Vanduo organizme atlieka tirpiklio vaidmenį, užtikrina transporto sistemą ir yra mūsų ląstelių buveinė. Todėl kuo mažesnis paviršiaus įtempis, tuo didesnis vandens tirpimo gebėjimas geresnis vanduo atlieka pagrindines savo funkcijas. Įskaitant transporto sistemos vaidmenį. Paviršiaus įtempis lemia vandens drėgmę ir jo tirpiklio savybes. Kuo mažesnis paviršiaus įtempis, tuo didesnės tirpiklio savybės, tuo didesnis sklandumas. Visi trys dydžiai – paviršiaus įtempis, sklandumas ir tirpumas – yra tarpusavyje susiję.

2. Vandens rūgščių-šarmų balansas. Pagrindinis gyvenamosios aplinkos(kraujas, limfa, seilės, tarpląstelinis skystis, smegenų skystis ir kt.) turi silpnai šarminę reakciją. Kai jie pereina į rūgštinę pusę, keičiasi biocheminiai procesai ir organizmas rūgštėja. Tai veda prie ligų vystymosi.

3. Vandens redokso potencialas. Tai yra vandens gebėjimas dalyvauti biocheminėse reakcijose. Jį lemia laisvųjų elektronų buvimas vandenyje. Tai labai svarbus rodiklisžmogaus organizmui.

4. Vandens kietumas – įvairių druskų buvimas jame.

5. Vandens temperatūra lemia biocheminių reakcijų greitį.

6. Vandens mineralizacija. Makro ir mikroelementų buvimas vandenyje yra būtinas žmogaus organizmo gyvybei. Kūno skysčiai yra elektrolitai, papildyti mineralais, įskaitant vandenį.

7. Vandens ekologija – cheminė tarša ir biogeninė tarša. Vandens grynumas – tai priemaišų, bakterijų, sunkiųjų metalų druskų, chloro ir kt.

8. Vandens sandara. Vanduo yra skystas kristalas. Vandens molekulės dipoliai tam tikru būdu orientuojami erdvėje, jungiasi į struktūrinius konglomeratus. Tai leidžia skysčiui sudaryti vieną bioenergijos informacinę aplinką. Kai vanduo yra kieto kristalo (ledo) būsenoje, molekulinė gardelė yra standžiai orientuota. Lydant nutrūksta standžios struktūrinės molekulinės jungtys. O kai kurios molekulės, išsilaisvinusios, sudaro skystą terpę. Visi skysčiai organizme yra susidėlioję ypatingai.

9. Vandens informacinė atmintis. Dėl kristalo struktūros fiksuojama informacija, sklindanti iš biolauko. Tai viena iš labai svarbių vandens savybių, kuri turi didelę reikšmę visoms gyvoms būtybėms.

10. Hado – vandens bangų energija.

Vandens kietumas-minkštumas

Kietumas yra vandens savybė, atsirandanti dėl jame esančių tirpių kalcio ir magnio druskų.

Vandens kietumo sąvoka dažniausiai siejama su kalcio katijonais (Ca2+) ir kiek mažesniu mastu – magniu (Mg2+). Tiesą sakant, visi dvivalečiai katijonai tam tikru mastu veikia kietumą. Jie sąveikauja su anijonais, sudarydami junginius (kietumo druskas), kurie gali nusodinti. Vienavalenčiai katijonai (pavyzdžiui, natrio Na+) neturi šios savybės.

Praktikoje stroncis, geležis ir manganas turi tokį nedidelį poveikį kietumui, kad dažniausiai jų nepaisoma. Aliuminis (Al3+) ir geležies geležis (Fe3+) taip pat turi įtakos kietumui, tačiau esant natūralių vandenų pH lygiams, jų tirpumas ir dėl to „indėlis“ į kietumą yra nereikšmingas. Taip pat neatsižvelgiama į nedidelę bario (Ba2+) įtaką.

Išskiriami šie standumo tipai.
Bendras kietumas nustatomas pagal bendrą kalcio ir magnio jonų koncentraciją. Tai karbonatinio (laikino) ir nekarbonato (nuolatinio) kietumo suma.
Karbonato kietumą lemia vandenyje esantys kalcio ir magnio hidrokarbonatai ir karbonatai (esant pH > 8,3). Šio tipo kietumas beveik visiškai pašalinamas verdant vandeniu, todėl jis vadinamas laikinuoju kietumu. Kaitinamas vanduo, bikarbonatai suyra, sudarydami anglies rūgštį ir nusodindami kalcio karbonatą ir magnio hidroksidą.
Nekarbonatinį kietumą lemia stiprių rūgščių (sieros, azoto, druskos rūgšties) kalcio ir magnio druskų buvimas ir jis nepašalinamas verdant (pastovus kietumas).

Kalcio (Ca2+) ir magnio (Mg2+) jonų, taip pat kitų kietumą sukeliančių šarminių žemių metalų yra visuose mineralizuotuose vandenyse. Jų šaltinis – natūralūs kalkakmenio, gipso ir dolomito telkiniai. Kalcio ir magnio jonai patenka į vandenį dėl ištirpusio anglies dioksido sąveikos su mineralais ir kitų uolienų tirpimo bei cheminio dūlėjimo procesų. Šių jonų šaltinis taip pat gali būti mikrobiologiniai procesai, vykstantys baseino dirvožemyje, dugno nuosėdose, taip pat nuotekųįvairios įmonės.

Paprastai mažai mineralizuotuose vandenyse vyrauja kalcio jonų sukeltas kietumas (iki 70-80%) (nors kai kuriais retais atvejais magnio kietumas gali siekti 50-60%). Didėjant vandens mineralizacijos laipsniui, kalcio jonų (Ca2+) kiekis greitai mažėja ir retai viršija 1 g/l, o magnio jonų (Mg2+) kiekis labai mineralizuotame vandenyje gali siekti kelis gramus, o druskoje. ežerų – dešimtys gramų litre vandens.

Apskritai, kietumas paviršiniai vandenys, kaip taisyklė, yra mažiau kietas nei požeminis vanduo. Paviršinių vandenų kietumas priklauso nuo pastebimų sezoninių svyravimų, dažniausiai pasiekiančių didžiausia vertėžiemos pabaigoje ir žemiausiame potvynių periodu, kai jis gausiai skiedžiamas minkštu lietumi ir tirpstančiu vandeniu. Jūrų ir vandenynų vanduo yra labai kietas (nuo dešimtys iki šimtų mg-ekv/dm3).

Kietumo įtaka vandens kokybei

Kalbant apie vandens naudojimą geriamam tikslui, jo priimtinumas kietumo požiūriu gali labai skirtis priklausomai nuo vietos sąlygų. Kalcio jonų skonio slenkstis yra (mg ekvivalentu) 2-6 mEkv/l, priklausomai nuo atitinkamo anijono, o magnio skonio slenkstis dar žemesnis. Kai kuriais atvejais vartotojams yra priimtinas vanduo, kurio kietumas didesnis nei 10 mekv/l. Didelis kietumas pablogina vandens organoleptines savybes, suteikia jam kartaus skonio ir neigiamai veikia virškinimo organus.
Pasaulio organizacija Visuomenės sveikata nesiūlo jokio rekomenduojamo kietumo lygio dėl sveikatos priežasčių. PSO medžiagoje teigiama, kad nors nemažai tyrimų statistiškai atskleidė atvirkštinis ryšys Tarp geriamojo vandens kietumo ir širdies ir kraujagyslių ligų turimų duomenų nepakanka, kad būtų galima daryti išvadą apie šio ryšio priežastinį pobūdį. Taip pat nebuvo aiškiai įrodyta, kad minkštas vanduo turi neigiamą balansą mineralaižmogaus kūne.

Tačiau, priklausomai nuo pH ir šarmingumo, vanduo, kurio kietumas didesnis nei 4 mEq/L, gali sukelti atliekų ir nuosėdų (kalcio karbonato) nusėdimą paskirstymo sistemoje, ypač kaitinamas. Būtent todėl Katilų priežiūros tarnybos normos nustato labai griežtus vandens, naudojamo katilams maitinti, kietumo reikalavimus (0,05-0,1 mEq/l).

Be to, kietumo druskoms sąveikaujant su plovikliais (muilu, skalbimo milteliais, šampūnais), susidaro „muilo šlakas“ putų pavidalu. Dėl to ne tik eikvojama daug ploviklių. Po džiovinimo tokios putos lieka nuosėdų pavidalu ant santechnikos, patalynės, žmogaus odos, plaukų (daug kam puikiai žinomas nemalonus „kietų“ plaukų pojūtis).

Pagrindinis neigiamas šių toksinų poveikis žmogui yra tas, kad jie sunaikina natūralią riebalinę plėvelę, kuri visada dengia normalią odą ir užkemša jos poras. Tokio požymis Neigiama įtaka yra būdingas švariai išplautos odos ar plaukų „girgždėjimas“.

Pasirodo, kai kuriuos žmones suerzinantis „muilumo“ jausmas, panaudojus minkštą vandenį, yra ženklas, kad apsauginė riebalinė plėvelė ant odos yra nepažeista ir nepažeista. Ji yra ta, kuri slysta. Priešingu atveju jūs turite išleisti pinigus losjonams, minkštinantiems ir drėkinantiems kremams ir kitoms gudrybėms, kad atkurtumėte odos apsaugą, kurią mums jau suteikė motina gamta.

Kartu būtina paminėti ir kitą medalio pusę. Minkštas vanduo, kurio kietumas mažesnis nei 2 mEq/L, turi mažą buferinę talpą (šarmingumą) ir, priklausomai nuo pH lygio ir daugybės kitų faktorių, gali turėti padidintą korozinį poveikį vandens vamzdžiams. Todėl kai kuriose srityse (ypač šilumos inžinerijoje) kartais būtina atlikti specialus gydymas vandens, kad būtų pasiekta optimali pusiausvyra tarp vandens kietumo ir jo korozinio poveikio.

Vandens temperatūra

Vanduo yra viena nuostabiausių medžiagų gamtoje. Pavyzdžiui, jo šiluminė galia yra 4,1868 kJ/kg, tai yra beveik dvigubai daugiau augaliniai aliejai, acetonas, fenolis, glicerinas, alkoholis, parafinas. 37 laipsnių temperatūros gyvūnų pasaulyje problema vis dar diskutuojama. Kaip žinote, kaitinant bet kurią medžiagą, jos šiluminė talpa didėja. Viskas, išskyrus vandenį: kaitinant nuo 0 iki 37 laipsnių šilumos talpa krenta ir tik toliau kaitinant pradeda didėti.

Šis faktas reiškia, kad esant 36-37 laipsniams, norint padidinti tam tikro tūrio vandens temperatūrą, reikia minimalaus šilumos kiekio. Matyt, būtent ši vandens savybė buvo selektyvus evoliucinis veiksnys, lemiantis šiltakraujiškumo išsivystymą esant 37°C temperatūrai.

Vandens temperatūra yra nepriklausomas dydis ir vienodai veikia fiziologinių procesų ir fizikinių bei cheminių reakcijų eigą. Temperatūrai pakilus 10°C, medžiagų apykaita gyvame organizme paspartėja 2-3 kartus, mažėja dujų tirpumas, daug kartų padidėja aktyvus elementų pernešimas ir jų sąveika.

Žmogus negali gyventi, kai kūno temperatūra viršija 42° C. Tai paskutinė termometro žyma.

Dar turime išsiaiškinti, kas nutinka vandeniui organizme, kai temperatūra pakyla nuo 36,6° iki 37,1-37,2° C. Kodėl imunitetas smarkiai padidėja? Kokia tarpląstelinio, tarpląstelinio ir kraujagyslinio vandens būsena užtikrina visų apsauginių procesų suaktyvėjimą. Ką duoda 38°C temperatūra? O kur yra optimalaus imuniteto riba? Vanduo turi mums dar daug paslapčių ir paslapčių. Ir šių atsakymų kaina yra mūsų gyvenimas!

Paviršiaus įtempimas

Vienas iš labai svarbių vandens parametrų yra paviršiaus įtempis. Tai lemia sukibimo tarp vandens molekulių stiprumą, taip pat geometrine forma skysčio paviršius. Pavyzdžiui, dėl paviršiaus įtempimo jėgų skirtingais atvejais susidaro lašas, bala, upelis ir kt. Skysčio lakumas (garavimas) priklauso ir nuo molekulių sanglaudos jėgų. Kuo mažesnis paviršiaus įtempis, tuo skystis lakesnis.

Alkoholiai ir tirpikliai turi mažiausią paviršiaus įtempimą. Tai savo ruožtu lemia jų veiklą, t.y. gebėjimas sąveikauti su kitomis medžiagomis. Jei vandens paviršiaus įtempis būtų mažas, jis išgaruotų arba išgaruotų. Pilant vandenį iš indo plačiu kaklu, vandens paviršiuje akimirkai susidaro iškilimas, kurį tam tikrą laiką sulaiko tarpmolekulinės sanglaudos jėgos. Tada "viršutinė plėvelė" plyšta ir skystis išpila. Vizualiai paviršiaus įtempimą galima pavaizduoti taip: jei lėtai pilate arbatą į puodelį iki kraštų, tai kurį laiką ji neperpildys ir sklindančioje šviesoje galite pamatyti, kad virš skysčio paviršiaus susidarė plona plėvelė, kuri neleidžia arbatai išsilieti. Pridedant jis išsipučia ir tik, kaip sakoma, „paskutiniu lašu“, skystis išsilieja.

Galima išmatuoti paviršiaus įtempimą. Matavimo vienetas yra dyn/cm2. Vandentiekio vandens paviršiaus įtempis yra apie 73 dynai/cm2, o vidinio ir ekstraląstelinio skysčio paviršiaus įtempis yra apie 43 dynai/cm2.

Yra būdų, kaip sumažinti paviršiaus įtempimą. Tai kaitinimas, pridedant biologiškai aktyvių medžiagų (skalbimo miltelių, muilo, pastų ir kt.). Paviršiaus įtempimo laipsnis lemia vandens „skystumą“. Vaizdžiai tariant, vanduo gali būti tirštesnis ir plonesnis. Pageidautina, kad į organizmą patektų daugiau „skysto“ vandens, tada ląstelėms nereikės eikvoti energijos paviršiaus įtempimui įveikti. Vanduo su mažu paviršiaus įtempimu yra biologiškai prieinamesnis. Jis lengviau įsitraukia į tarpmolekulines sąveikas.

Mineralizacija

Labai svarbi vandens mineralinė sudėtis. Žmogus geria vandenį, kuriame mineralinių medžiagų yra nuo 0,02 iki 2 gramų litre. Didelę reikšmę turi medžiagos, kurių yra nedidelėmis dozėmis, bet atlieka svarbų vaidmenį daugelyje fiziologinių organizmo procesų. Pavyzdžiui, ilgalaikis geriamojo vandens, kuriame yra mažiau nei 0,6 mg/l fluoro, vartojimas sukelia dantų ėduonies vystymąsi.

Vandens mineralinės sudėties balansas yra nepaprastai svarbus. Fluoras, jodas, chloras, selenas, kalcis ir daugelis kitų elementų yra gyvybiškai svarbūs.

Jų jonų trūkumas arba perteklius vandenyje dideliuose plotuose Rusijos Federacija ir užsienio šalyse – rimta problema, pasyvumas sprendžiant, kurią bent jau farmakologiniais metodais priveda prie katastrofiškų pasekmių – pandeminių ligų.

Natūralių vandenų mineralizacija, kuri lemia jų savitąjį elektros laidumą, kinta plačiame diapazone. Daugumos upių mineralizacija yra nuo kelių dešimčių miligramų litre iki kelių šimtų. Jų elektrinis laidumas svyruoja nuo 20 µS/cm iki 1500 µS/cm. Požeminio vandens ir druskingų ežerų mineralizacija svyruoja nuo 40-50 mg/dm3 iki 650 g/kg (tankis šiuo atveju jau gerokai skiriasi nuo vieneto). Elektrinis laidumas atmosferos krituliai(su mineralizacija nuo 3 iki 60 mg/dm3) yra 20-120 µS/cm.

Daug produkcijos Žemdirbystė, geriamojo vandens tiekimo įmonės turi tam tikrus reikalavimus vandens kokybei, ypač mineralizacijai, nes vanduo, kuriame yra didelis skaičius druskos, neigiamai veikia augalų ir gyvūnų organizmus, gamybos technologijas ir produkcijos kokybę, sukelia apnašų susidarymą ant katilų sienelių, koroziją, dirvos įdruskėjimą.

Pagal higienos reikalavimus geriamojo vandens kokybei bendra mineralizacija neturi viršyti 1000 mg/dm3. Suderinus su sanitarinės ir epidemiologinės inspekcijos institucijomis, vandens tiekimo sistemai, tiekiančiai vandenį be tinkamo valymo (pavyzdžiui, iš artezinių gręžinių), leidžiama padidinti mineralizaciją iki 1500 mg/dm3.

Trys vandens būsenos

Yra žinoma, kad gamtoje vanduo gali būti trijų skirtingų būsenų, tokių kaip kietas, skystas arba dujinis. Debesys, sniegas ir lietus reiškia skirtingas vandens būsenas. Debesis susideda iš daugybės vandens lašelių arba ledo kristalų, snaigė yra mažų ledo kristalų rinkinys, o lietus yra tik skystas vanduo.
Vanduo dujinėje būsenoje vadinamas vandens garais. Kalbėdami apie drėgmės kiekį ore, dažniausiai jie turi omenyje vandens garų kiekį. Jei oras apibūdinamas kaip „drėgnas“, tai reiškia, kad ore yra daug vandens garų.
Ledas yra kieta vandens būsena. Storas ledo sluoksnis turi melsvą spalvą, o tai yra dėl to, kaip jis laužia šviesą. Ledo suspaudžiamumas yra labai mažas. Ledas prie normalus slėgis egzistuoja tik esant 0°C ar žemesnei temperatūrai ir yra mažiau tankus nei šaltas vanduo. Štai kodėl ledkalniai plūduriuoja vandenyje. Be to, kadangi ledo ir vandens tankių santykis 0 ° C temperatūroje yra pastovus, ledas visada išsikiša iš vandens tam tikra dalimi, būtent 1/5 jo tūrio.

Redokso potencialas

Pagrindiniai procesai, užtikrinantys bet kurio organizmo gyvybinę veiklą, yra redokso reakcijos, t.y. reakcijos, susijusios su elektronų perkėlimu arba pridėjimu.

Vykstant oksidacijos ar redukcijos reakcijoms, kinta oksiduojamos ar redukuojamos medžiagos elektrinis potencialas: viena medžiaga, atsisakiusi savo elektronų ir tapusi teigiamai įkrauta, oksiduojasi, kita, įgydama elektronus ir neigiamai įkraunama, redukuojama. Elektrinio potencialo skirtumas tarp jų yra oksidacijos-redukcijos potencialas (ORP).

Redokso potencialas yra grįžtamojo elementų ar jų junginių cheminio aktyvumo matas cheminiai procesai susiję su jonų krūvio pokyčiais tirpaluose.

Išvertus į ne specialistui suprantamesnę kalbą, tai reiškia, kad ORP, dar vadinamas redokso potencialu (iš angl. RedOx – Reduction/Oxidation), apibūdina elektronų aktyvumo laipsnį redokso reakcijose, t.y. reakcijos, susijusios su elektronų pridėjimu arba perkėlimu. Atliekant matavimus (elektrochemijoje) šio skirtumo dydis žymimas Eh ir išreiškiamas milivoltais. Kuo didesnė oksiduoti galinčių komponentų koncentracija, palyginti su komponentų, galinčių redukuoti, koncentracija, tuo didesnis redokso potencialas. Tokios medžiagos kaip deguonis ir chloras yra linkusios priimti elektronus ir turi didelį elektrinį potencialą, todėl ne tik deguonis, bet ir kitos medžiagos (ypač chloras), o tokios medžiagos kaip vandenilis, atvirkščiai, noriai; atsisako elektronų ir turi mažą elektrinio potencialo potencialą. Deguonis turi didžiausią oksidacinę savybę, o vandenilis – didžiausią redukavimo savybę, tačiau tarp jų yra ir kitų vandenyje esančių medžiagų, kurios ne taip intensyviai veikia kaip oksidatoriai arba kaip reduktorius.

Kiekvienos redokso reakcijos redokso potencialo vertė gali būti teigiama arba neigiama.

Natūraliame vandenyje Eh reikšmė svyruoja nuo -400 iki +700 mV, kurią lemia visas jame vykstančių oksidacinių ir redukcijos procesų rinkinys. Pusiausvyros sąlygomis ORP reikšmė apibūdinama tam tikru būdu vandens aplinka, o jo vertė leidžia daryti kai kurias bendras išvadas cheminė sudėtis vandens.

Biochemijoje, skirtingai nei elektrochemijoje, redokso potencialo vertės išreiškiamos ne milivoltais, o įprastais rH ​​(redukcijos hidrogeniu) vienetais. ORP matavimų naudojant prietaisą rezultatus galima konvertuoti į įprastinius vienetus naudojant Nernsto formulę arba specialias lenteles.

„0“ reiškia gryną vandenilį
"42" - grynas deguonis
„28“ – neutrali aplinka
pH ir rH yra glaudžiai susiję.

Oksidaciniai procesai mažina rūgščių ir šarmų pusiausvyrą (kuo didesnis rH, tuo mažesnis pH), o redukcijos procesai prisideda prie pH padidėjimo. Savo ruožtu pH indikatorius turi įtakos rH vertei.

Žmogaus organizme redokso reakcijų metu išsiskirianti energija išleidžiama homeostazei palaikyti (santykinei dinaminei sudėties ir savybių pastovumui). vidinė aplinka ir pagrindinių fiziologinių organizmo funkcijų stabilumą) ir kūno ląstelių regeneraciją, t.y. užtikrinti gyvybinius organizmo procesus.

Žmogaus kūno vidinės aplinkos ORP, išmatuotas ant platinos elektrodo sidabro chlorido etaloninio elektrono atžvilgiu, paprastai visada yra mažesnis už nulį, t.y. Tai turi neigiamos reikšmės, kurie paprastai svyruoja nuo -100 iki -200 milivoltų. Geriamojo vandens ORP, matuojant tuo pačiu būdu, beveik visada yra didesnis už nulį, dažniausiai svyruoja nuo +100 iki +400 mV. Tai galioja beveik visų rūšių geriamam vandeniui – tokiam, kuris teka iš čiaupų visuose pasaulio miestuose, parduodamas stikliniame ir stikliniame vandenyje. plastikiniai buteliai, kuris gaunamas išvalius atvirkštinio osmoso įrenginiuose ir daugumoje įvairių didelių ir mažų vandens valymo sistemų.

Nurodyti žmogaus organizmo vidinės aplinkos ir geriamojo vandens ORP skirtumai reiškia, kad elektronų aktyvumas žmogaus organizmo vidinėje aplinkoje yra daug didesnis nei elektronų aktyvumas geriamajame vandenyje.

Elektronų aktyvumas yra svarbiausia vidinės kūno aplinkos charakteristika, nes ji tiesiogiai susijusi su pagrindiniais gyvenimo procesais. Beveik visos biologiškai svarbios sistemos, lemiančios energijos kaupimą ir suvartojimą, replikaciją ir perdavimą paveldimi bruožai, visų rūšių fermentinės organizmo sistemos, turi molekulines struktūras su atskirtais krūviais, tarp kurių elektrinio lauko stipris siekia 104 - 106 V/cm. Pastarųjų metų tyrimai leido nustatyti, kad būtent šios sritys daugiausia lemia mokesčių perkėlimą biologines sistemas ir nustatyti atskirų sudėtingų biocheminių transformacijų etapų selektyvumą ir autokontrolę bei tai, kad ORP, kaip elektronų aktyvumo rodiklis, turi reikšmingos įtakos biologinių sistemų elektroaktyviųjų komponentų funkcinėms savybėms.

Kai paprastas geriamasis vanduo prasiskverbia į žmogaus (ar kito) organizmo audinius, jis iš ląstelių ir audinių atima elektronus, kurių 80-90% sudaro vanduo. Dėl to biologinės organizmo struktūros (ląstelių membranos, ląstelių organelės, nukleino rūgštys ir kiti) yra oksiduojami. Taip organizmas susidėvi, sensta, gyvybiškai svarbūs organai praranda savo funkcijas. Bet šiuos neigiamus procesus galima pristabdyti, jei su maistu ir gėrimais į organizmą pateks vandens, turinčio vidinės organizmo aplinkos savybių, t.y. turintys apsaugines atkuriamąsias savybes. Tai patvirtina daugybė tyrimų specializuotuose tyrimų centruose Rusijoje ir užsienyje.

Kad organizmas medžiagų apykaitos procesuose optimaliai panaudotų geriamąjį vandenį, turintį teigiamą redokso potencialą, jo ORP turi atitikti organizmo vidinės aplinkos ORP reikšmę. Būtinas vandens ORP pokytis organizme atsiranda dėl ląstelių membranų elektros energijos sąnaudų, t.y. aukščiausio lygio energija, energija, kuri iš tikrųjų yra biocheminės maistinių medžiagų transformacijos grandinės galutinis produktas.

Energijos kiekis, kurį organizmas sunaudoja vandens biologiniam suderinamumui pasiekti, yra proporcingas jo kiekiui ir vandens ORP bei vidinės organizmo aplinkos skirtumui.

Jei į organizmą patenkančio geriamojo vandens ORP yra artimas žmogaus kūno vidinės aplinkos ORP vertei, tada Elektros energija ląstelių membranos ( Gyvybinė energija kūnas) nėra išleidžiamas vandens elektronų aktyvumui koreguoti ir vanduo iš karto absorbuojamas, nes yra biologiškai suderinamas su šiuo parametru. Jei geriamojo vandens ORP yra neigiamas nei organizmo vidinės aplinkos ORP, tai jis maitina jį šia energija, kurią ląstelės naudoja kaip energijos rezervą organizmo antioksidacinei gynybai nuo neigiamo išorinės aplinkos poveikio.

Kitos snaigės

Vandens kristalų nuotraukos, padarytos Kenneth G. Liebrecht naudojant mikroskopą didelės raiškos

Vandens svarba gyviems organizmams. Vandens transformacijos. Vandens ciklas gamtoje.

1. Istorija „Vanduo yra vienas iš svarbiausių Žemės išteklių“.

Paukščių vyšnių tankmėje čiurleno mažas upelis. Vanduo greitai nubėgo. Upelis arba pasislėpė tankumynuose, tada išbėgo į pievas, o vanduo tekėjo ir linksminosi, kibirkščiuodamas ryto saulėje.

Jis buvo mažas, šis upelis, sidabrinis, skambantis, ir iš visų pusių kiti upeliai, dar mažesni, bėgo link jo.

Ir mūsų upelis darėsi vis platesnis, gilesnis. Jo srautas palaipsniui sulėtėjo.

O dabar ji tapo upe. Upės pakrantėse išsidėstę kaimai ir miesteliai. Žmonės savo augintiniams duodavo upės vandens, laistė savo sodus ir daržus. Vandens užteko viskam.

Prie kranto sekliuose vandenyse augo augalai, o įvairūs gyvūnai, tokie kaip smulkūs ir didelė žuvis. Upeliuose žydėjo baltos vandens lelijos. Pakrantėse lizdus sukosi paukščiai.

Vanduo suteikia gyvybės augalams, gyvūnams ir žmonėms. Vanduo yra vienas iš svarbiausių Žemės išteklių.

(Pasak Yu Arakcheev)

2. Kur gamtoje yra vandens?

Iš vandens susidaro upės, ežerai, jūros ir vandenynai. Be upių, ežerų, jūrų ir vandenynų, vandens yra dirvožemyje, augalų ir gyvūnų kūnuose. Vandens yra ir visose virš dirvos esančiose dirvose: akmenyse, molyje ir smėlyje. Vanduo ore yra garų, rūkų ir debesų pavidalu. Nėra nei vieno gyvo organizmo (augalo ar gyvūno), kurio kūne nebūtų vandens.

Visiems gyviems organizmams reikia vandens!

Vanduo yra antra pagal svarbą žmogaus organizmo medžiaga po deguonies. Neatsitiktinai žmogus be maisto gali gyventi ilgiau nei 4 savaites, o be vandens – ne ilgiau kaip 7 dienas.

Vanduo yra bet kurio gyvo organizmo dalis. Užtenka sutraiškyti rankose augalo lapą, ir jame rasime drėgmės. Vanduo randamas visose augalų dalyse. Prisiminkite, kiek sulčių yra vaisiuose – arbūzuose, apelsinuose, citrinose. Šios sultys – tai vanduo, kuriame ištirpusios įvairios medžiagos.

Gyvūnų kūne vanduo paprastai sudaro daugiau nei pusę masės. Medūzos kūną sudaro 90–95% vandens.

Žmogaus kūne yra daug vandens. Mūsų kūnas yra beveik 2/3 vandens. Vanduo yra kraujo dalis, kuri pernešama visame kūne. maistinių medžiagų. Raumenyse ir vidaus organuose yra vandens. Mūsų organizmui reikia vandens, kad pašalintų įvairias kenksmingas medžiagas. Vanduo iš žmogaus kūno išsiskiria prakaito, ašarų ir šlapimo pavidalu. Gyvas organizmas nuolat vartoja vandenį ir jį reikia papildyti.

Kiek vandens yra jūsų kūne, galite suskaičiuoti: jūsų kūno svorį reikia padalyti iš 3 ir gautą skaičių padauginti iš 2.

Žmogui per dieną reikia daugiau nei 2 litrų vandens.

Laukai ir miškai geria vandenį. Be jo negali gyventi nei gyvūnai, nei paukščiai.

Vanduo yra daugelio gyvūnų ir augalų buveinė.

Ir…

Vandens "ekstraktai" elektros dirba elektrinėse. Be vandens negalite minkyti tešlos duonai, negalite paruošti skiedinio statyboms, negalite pagaminti popieriaus, audinio, gumos, saldainių ar vaistų – nieko negalima padaryti be vandens.

Štai kas yra, vanduo!

3. VANDENS TRANSFORMACIJOS

Prisiminti!

Vanduo yra medžiaga.

VanduoesančiosVgamtaVtrysteigia:

skystis, sunkuIrdujinis.

Kaitinamas vanduo plečiasi, o vėsdamas susitraukia.

ŠILDYMAS IR AŠALINIMAS VANDUO

Dabar išsiaiškinkime, kas nutinka vandeniui, kai jis šildomas ir atvėsinamas.

Įdėkite kolbą su vamzdeliu, užpildytu spalvotu vandeniu karštas vanduo. Pamatysime, kad vanduo vamzdyje pakyla. Kodėl? Įdėkite tą pačią kolbą į lėkštę su ledu. Vanduo vamzdyje nukrenta. Kaip jūs tai paaiškinate? Šie eksperimentai rodo Kaitinamas vanduo plečiasi, o vėsdamas susitraukia.

Vandens virimo temperatūra yra 100 laipsnių Celsijaus.

Temperatūra, kurioje vanduo virsta kieta medžiaga, yra 0 laipsnių Celsijaus arba žemesnė.

Vanduonuolatįsipareigojaciklas: išgaruojaSupaviršiaižemė, formųdebesys, Vformalietus Irsniegogrįžtaįjungtažemė.

KAI SKYSČIAS TAPA KIETUS

Ruduo... Naktimis darosi vėsiau. Ir tada vieną rytą galite pamatyti pirmąjį ledas. Dieną šildė saulė, ištirpo ledas. Iškrito pirmasis sniegas. Jis trumpalaikis: saulė greitai jį ištirpdys...

Ledas ir sniegas yra kieto būvio vanduo.

Esant 0° ir žemesnei temperatūrai, vanduo virstaledas. Tai atsitinka upėje, ežere ir baloje. Aukštai debesyse taip pat susidaro mažyčiai ledo gabalėliai. Ten jos padidėja, virsta snaigėmis ir krenta ant žemės. Taip susidaro sniegas.

AR VANDUO SUSPUSIA AR PLĖČIASI, KAI VANDUOJA Į LEDU?

Jūs žinote, kad atvėsęs vanduo susitraukia. Atrodytų, pavirtęs į ledą, jis turėtų ypač stipriai susitraukti. Tiesą sakant, atsitinka priešingai: kai vanduo virsta ledu, jis plečiasi! Prisiminkite šią vandens savybę. Dėl to žiemą kartais plyšta vandens vamzdžiai. Juose esantis vanduo užšąla ir plėsdamasis taip spaudžia vamzdžius, kad jie sprogo.

KAI SKYSČIS TAMTA DUJOMIS

Jūs nuvalėte lentą šlapiu skudurėliu. Praėjo kelios minutės ir lenta išdžiūvo. Vanduo iš jo išgaravo tai yra virto garais – skaidriomis, bespalvėmis dujomis. Vandens garai yra dujinės būsenos vanduo.

Gamtoje vanduo nuolat išgaruoja nuo jūrų, upių, ežerų paviršiaus, dirvožemio. Todėl ore visada yra nematomų vandens garų.

Šaltas vanduo išgaruoja lėtai, šiltas greičiau. (Pagalvokite kodėl.)

Vanduo išgaruoja ne tik virdamas, jis išgaruoja net ir visai nevirdamas, o šaltyje būna net sniego ir ledo pavidalu.

Pvz.: šlapi skalbiniai gerai džiūsta ne tik šiltomis, bet ir šaltomis dienomis.

4. KAS YRA CIKLAS VANDUO IN GAMTOS?

Padarykime taipatirtį.

Šildysime vandenį, ant kurio pritvirtintas šaltas objektas, pavyzdžiui, ledo lėkštė.

Netrukus lėkštės apačia sušlaps, ant jos pamatysime lašus, kurie ims kristi žemyn.

Kaip galime paaiškinti tai, ką pastebėjome?

Kaitinamas vanduo greitai išgaruoja. Kyla nematomi garai. Kai jis liečiasi su šaltu objektu, jis vėl virsta vandeniu. Vandens lašelių daugėja, nutrūksta ir krenta. Rezultatas yra vandens ciklas.

Vandens ciklas vyksta ir gamtoje. Nuo jūrų ir upių, ežerų ir dirvožemio paviršiaus vanduo pakyla aukštai garų pavidalu. Oras aukštai virš žemės visada šaltas (tai neatsitiktinai kalnų viršūnės Paprastai yra ledo ir sniego). Garai ten atvėsta ir sudaro daug vandens lašelių arba mažų ledo gabalėlių. Iš šių lašelių ir ledo gabalėlių susidaro debesys. Debesys yra lengvi, o vėjas kartais nuneša juos labai dideliais atstumais. Iš debesies vanduo grįžta į žemę lietaus ir sniego pavidalu.

5. Savikontrolė. Praktinės užduotys.

GALVOKITE!

1. Kuo vandens garai panašūs į orą ir kuo jie skiriasi nuo jo?

2. Kada po lietaus balos greičiau išdžiūsta – vasarą ar rudenį? Kodėl?

3. Kas yra rūkas? Kai virdulyje užverda vanduo, ką matai virš jo – garus ar rūką? Paaiškinkite.

PATIKRINTIAŠ PATS. PASAKYKITE.

1. Kodėl vanduo yra vienas pagrindinių Žemės išteklių?

2. Kokių trijų būsenų vanduo yra gamtoje?

3. Kokiomis sąlygomis susidaro ledas? Kodėl jis tirpsta?

4. Kaip susidaro garai? Kokiomis sąlygomis garai virsta skystu vandeniu?

5. Kaip vyksta vandens ciklas gamtoje?

Praktinės užduotys

1. Sužinokite, kiek vandens yra jūsų kūne.

Kiek vandens yra jūsų kūne, galite suskaičiuoti: savo kūno svorį reikia padalyti iš 3 ir gautą skaičių padauginti iš 2. (pagalba suaugusiems)

2. Atlikite eksperimentą. Į stiklinę supilkite šiek tiek vandens ir padėkite į šaldytuvo šaldiklį. Įsitikinkite, kad po kurio laiko stiklinėje susidarys ledas.

3. Atlikite eksperimentą. Supilkite vandenį į dvi lėkštes. Vieną pastatykite šiltoje, o kitą vėsioje vietoje. Stebėkite, kiek dienų reikia, kad vanduo išgaruotų kiekvienoje lėkštėje. Ar yra skirtumas? Kaip jūs tai paaiškinate?

4. Iš plastilino lipdykite ant lentos ar faneros arba ant storo popieriaus nupieškite vandens ciklo gamtoje schemą.

5. Stebėkite gamtoje šalną, ledą, sniegą. Užsirašykite, kada (dieną, mėnesį) šiais metais pirmą kartą pamatėte šerkšną dirvos ir augalų paviršiuje, ledą ant balų, iškritus pirmajam sniegui. Atkreipkite dėmesį į snaigių formas. Nupieškite juos.

KITOJE PAMOKOJE kalbėsime apie tai, kad Žemės vandeniui gresia pavojus. Apie tai, kaip apsaugoti ir tausoti vandenį. Apie vandens taupymą- tai reiškia išgelbėti gyvybę... Bet pirmiausia atsakykite į klausimą: kaip žmonės naudoja vandenį?

Atidžiai perskaitykite klausimus ir pagalvokite apie juos. Parašykite savo atsakymus ir gaukite taškų.

Taškų skaičius	Klausimas	Atsakymas
TRYS VANDENS BŪSENOS
10 taškų	Kodėl ledo dreifavimo metu ledas plūduriuoja upės paviršiuje, o ne į jį skęsta?
20 taškų	Ar tai gali būti ledo temperatūra ir sniegas virš 0°C?
30 taškų	Kas yra debesys?
40 taškų	Ar Antarktidos žemyne, kur temperatūra ištisus metus žemesnė nei 0°C, yra dujinio vandens?
50 taškų	Kodėl šiltuose vandenynų vandenyse plūduriuojantys lediniai ledkalniai dažniausiai būna apgaubti šilto rūko?
VANDENS SAVYBĖS
10 taškų	Kodėl vanduo laikomas kibiruose, stiklainiuose, statinėse?
20 taškų	Kodėl šaltyje sprogsta vandens butelis?

Vanduo gamtoje vaidina nepaprastai svarbų vaidmenį. Tai sudaro palankias sąlygas augalams, gyvūnams ir mikroorganizmams gyventi. Vanduo išlieka skystis toje temperatūroje, kuri yra palankiausia jų gyvybės procesams, didžiulei organizmų masei tai yra buveinė. Unikalios vandens savybės turi nepakartojamą vertę organizmų gyvybei. Rezervuaruose vanduo užšąla iš viršaus į apačią, o tai labai svarbu juose gyvenantiems organizmams.

Neįprastai didelė vandens savitoji šiluminė talpa skatina milžiniško šilumos kiekio kaupimąsi ir skatina lėtą šildymą bei vėsinimą. Vandenyje gyvenantys organizmai yra apsaugoti nuo staigių spontaniškų temperatūros ir sudėties svyravimų, nes nuolat prisitaiko prie lėtų ritminių svyravimų – kasdienių, sezoninių, metinių ir pan. Vanduo minkština oro ir klimato sąlygas. Jis nuolat juda visose Žemės sferose, kartu su atmosferos cirkuliaciniais srautais – dideliais atstumais. Vandens cirkuliacija vandenyne (jūros srovės) lemia planetos šilumos ir drėgmės mainus. Vandens, kaip galingo geologinio veiksnio, vaidmuo yra žinomas. Egzogeniniai geologiniai procesai Žemėje yra susiję su vandens, kaip erozinio agento, veikla. Uolienų erozija ir naikinimas, dirvožemio erozija, medžiagų pernešimas ir nusėdimas yra svarbūs geologiniai procesai, susiję su vandeniu.

Dauguma biosferoje esančių organinių medžiagų yra fotosintezės produktai, dėl kurių augaluose, naudojančiuose saulės šviesos energiją, iš anglies dvideginio ir vandens susidaro organinės medžiagos. Vanduo yra vienintelis deguonies šaltinis, patenkantis į atmosferą fotosintezės metu. Vanduo būtinas organizme vykstantiems biocheminiams ir fiziologiniams procesams. Gyvi organizmai, įskaitant žmones, kurių 80% sudaro vanduo, negali apsieiti be jo. 10-20% vandens praradimas sukelia jų mirtį.

Vanduo vaidina didžiulį vaidmenį palaikant žmogaus gyvybę. Jis naudojamas tiesiogiai gėrimui ir buities reikmėms, kaip transporto priemonė ir žaliava pramonės ir žemės ūkio produkcijos gamybai, turi rekreacinę vertę, didelė estetinė reikšmė. Tai toli gražu nėra pilnas vandens vaidmens gamtoje ir žmogaus gyvenime išvardijimas.

Gamtoje chemiškai gryno vandens nėra. Tai sudėtingos sudėties tirpalai, apimantys dujas (O 2, CO 2, H 2 S, CH 4 ir kt.), organines ir mineralines medžiagas. Judančiose vandens srovėse yra suspenduotų dalelių. Didžioji dauguma cheminių elementų randami natūraliuose vandenyse. Vandenynų vandenyse vidutiniškai yra 35 g/dm 3 (34,6-35,0 ‰) druskų. Pagrindinė jų dalis yra chloridai (88,7%), sulfatai (10,8%) ir karbonatai (0,3%). Mažiausiai mineralizuoti vandenys yra kritulių vandenys, ypač gėli kalnų upelių ir gėlųjų ežerų vandenys.

Pagal ištirpusių mineralų kiekį išskiriami vandenys: švieži, kuriuose ištirpusių druskų yra iki 1 g/dm 3, sūrūs - iki 1-25 g/dm 3, sūrūs - daugiau kaip 25 g/dm 3. Riba tarp gėlo ir sūraus vandens yra vidutinė apatinė žmogaus skonio suvokimo riba. Riba tarp sūraus ir sūraus vandens buvo nustatyta remiantis tuo, kad esant 25 g/dm 3 mineralizacijai, užšalimo temperatūra ir didžiausias tankis kiekybiškai yra vienodi.

Vanduo Žemėje gali egzistuoti trijų pagrindinių būsenų – skystos, dujinės ir kietos – ir įgyti įvairias formas, kurios vienu metu gali egzistuoti viena su kita. Vandens garai ir debesys danguje, jūros vandens ir ledkalniai, kalnų ledynai ir kalnų upės, vandeningieji sluoksniai žemėje. Vanduo gali ištirpinti daug medžiagų savyje, įgaudamas vienokį ar kitokį skonį. Dėl vandens „kaip gyvybės šaltinio“ svarbos jis dažnai skirstomas į rūšis pagal skirtingus principus.

Taigi, vanduo gali būti jūros, gaivus, upės, ežero, šulinio, čiaupo, žalias, virtas, šaltinio, lietaus, lydalo, pelkės, mineralinis, karštas, šiltas, šaltas, malonus, gaivinantis, gazuotas (su sirupu arba be jo). Pagaliau tiesiog skanu arba neskanu!

Menininkas apibūdina vandenį tokį, kokį jį mato, spalvomis: mėlynas vanduo kalnų ežerai, žalsvas tvenkinių ir pelkių vanduo, švino pilkos jūros bangos... Vandenį poetas lygina net su gyva būtybe su charakteriu. „Vanduo palankus tekėti“ – šie žodžiai priklauso poetui Leonidui Martynovui. Tiek susižavėjimo vandeniu vienoje eilutėje!

Kaip moksliniu ir praktiniu požiūriu galima klasifikuoti natūralų vandenį?

Visų pirma, pagal druskos kiekį. Yra jūros vandens (druskos) ir gėlo vandens. Druskingumas nustatomas druskų gramais litre vandens ir yra iki 1 g/l gėlame vandenyje, nuo 1 iki 24,7 g/l sūriame vandenyje ir daugiau kaip 24,7 g/l sūriame vandenyje. Tačiau jūros vandens druskingumas taip pat skiriasi. Juodosios jūros vanduo yra daug sūresnis nei Baltijos jūros vanduo. O Negyvosios jūros vanduo laikomas sūriausiu. Vandens druskingumas priklauso nuo upių, įtekančių į jūros baseiną, skaičiaus, nuo jo ryšio su Pasauliniu vandenynu laipsnio ir nuo vietovės klimato (garavimo režimo). Kai kurių druskos ežerų vanduo, įskaitant esančius Rusijos pietuose, taip pat teritorijoje buvusi SSRS(Kazachstanas, Turkmėnistanas), pasiekia tokią koncentraciją, kad labiau primena druskos tirpalą.

Vanduo taip pat skiriasi savo vieta Gamtoje ir kilme. Vandenys gali būti paviršiniai (upės, ežerai, jūros ir kt.) ir požeminiai, įskaitant požeminius ir artezinius.

Vanduo taip pat klasifikuojamas pagal gryninimo laipsnį: natūralus vanduo, vanduo iš čiaupo, virtas, distiliuotas (gaunamas iš atvėsusių garų).

Be to, vanduo gali būti netgi iškastinis (įstrigęs prieš milijonus metų susiformavusių uolienų ir mineralų viduje). Tai gali būti pats mineralas! Geologai jums tai pasakys. Tačiau chemikai tikrai pridurs, kad gamtoje be paprasto lengvojo vandens yra ir sunkiojo vandens (tričio ir deuterio), kuris vadinamas radioaktyviuoju.

Yra žinoma, kad gamtoje vanduo gali būti trijų skirtingų būsenų, tokių kaip: dujinis, skystas arba kietas.

Debesys, sniegas ir lietus reiškia skirtingas vandens būsenas. Debesis susideda iš daugybės vandens lašelių arba ledo kristalų, snaigė – mažyčiai ledo kristalai, o lietus – tik skystas vanduo.

Vanduo dujinėje būsenoje vadinamas vandens garais. Kalbėdami apie drėgmės kiekį ore, dažniausiai jie turi omenyje vandens garų kiekį. Jei oras apibūdinamas kaip „drėgnas“, tai reiškia, kad ore yra daug vandens garų.

Ledas yra kieta vandens būsena. Storas ledo sluoksnis turi melsvą spalvą, o tai yra dėl to, kaip jis laužia šviesą. Ledo suspaudžiamumas yra labai mažas. Ledas normaliu slėgiu egzistuoja tik esant 0°C ar žemesnei temperatūrai ir yra mažiau tankus nei šaltas vanduo. Štai kodėl ledkalniai plūduriuoja vandenyje. Be to, kadangi ledo ir vandens tankių santykis 0 ° C temperatūroje yra pastovus, ledas visada išsikiša iš vandens tam tikra dalimi, būtent 1/5 jo tūrio.

Norėdamas įrodyti, kad vanduo pereina iš vienos būsenos į kitą, atlikau keletą eksperimentų.

1 eksperimentas.

Vandens perėjimas iš skysto į kietą. (1 priedas)

2 eksperimentas.

Vandens perėjimas iš skysto į dujinį, iš dujinio į skystą ir iš kieto į skystą. (1 priedas).

Medžiagos perėjimas iš dujinės būsenos į skystą arba kietą dėl jos aušinimo ar suspaudimo vadinamas kondensacija.

Taip atsitinka ir gamtoje. Nuo vandenynų, jūrų, upių ir sausumos paviršiaus vanduo virsta garais ir kyla aukštyn. Ten jis atvėsta ir virsta vandens lašeliais, iš kurių susidaro debesys.

Vanduo nukrenta iš debesų į žemę ir papildo upes, o upės neša jį į vandenyną.

Tai vadinama vandens ciklu gamtoje.

⇐ Ankstesnis12345Kitas ⇒

Neradote to, ko ieškojote? Naudokite paiešką:

Taip pat skaitykite:

Vandens būklė gamtoje

Vanduo yra vienas iš labiausiai paplitusių junginių Žemėje. Tarpžvaigždinėje erdvėje buvo aptiktos vandens molekulės. Vanduo yra kometų, daugumos Saulės sistemos planetų ir jų palydovų, dalis. Vandens kiekis žemės paviršiuje įvertintas 1,39?

1018t. Bendras vandens tūris Žemėje yra apie 1 500 000 000 km 3 . Jeigu šis vanduo būtų tolygiai pasiskirstęs Žemės paviršiuje, tai jo sluoksnio storis būtų beveik 4 km.

Vanduo yra daugelio mineralų ir uolienų sudedamoji dalis, jo yra dirvožemyje ir visuose organizmuose. Pavyzdžiui, suaugusio žmogaus kūnas yra 65% vandens. Vanduo yra visų jo organų ir audinių dalis: širdyje, plaučiuose, inkstuose jo yra apie 80%, kraujyje - 83%, kauluose - 30%, dantų emalyje - 0,3%, biologiniuose organizmo skysčiuose (seilėse). , skrandžio sulčių, šlapimo ir kt.) – 95–99 proc.

Žuvies kūne yra 80% vandens, dumblių – 90%. Apskaičiuota, kad vandens kiekis gyvų organizmų audiniuose yra maždaug šešis kartus didesnis nei visose Žemės rutulio upėse.

Yra žinoma, kad gamtoje vanduo gali būti trijų skirtingų būsenų, tokių kaip kietas, skystas arba dujinis.

Debesys, sniegas ir lietus reiškia skirtingas vandens būsenas. Debesis susideda iš daugybės vandens lašelių arba ledo kristalų, snaigė yra mažų ledo kristalų rinkinys, o lietus yra tik skystas vanduo.

Vanduo dujinėje būsenoje vadinamas vandens garais. Kalbėdami apie drėgmės kiekį ore, dažniausiai jie turi omenyje vandens garų kiekį. Jei oras apibūdinamas kaip „drėgnas“, tai reiškia, kad ore yra daug vandens garų.

Ledas yra kieta vandens būsena. Storas ledo sluoksnis turi melsvą spalvą, o tai yra dėl to, kaip jis laužia šviesą. Ledo suspaudžiamumas yra labai mažas. Ledas normaliu slėgiu egzistuoja tik esant 0°C ar žemesnei temperatūrai ir yra mažiau tankus nei šaltas vanduo. Štai kodėl ledkalniai plūduriuoja vandenyje. Be to, kadangi ledo ir vandens tankių santykis 0 ° C temperatūroje yra pastovus, ledas visada išsikiša iš vandens tam tikra dalimi, būtent 1/5 jo tūrio.

Tik neseniai, antrojo tūkstantmečio pabaigoje, buvo atrasta dar viena, ketvirtoji vandens būsena – informacinė. Ieškant atsakymų į daugybę klausimų, kurie bent kiek priartintų prie nenuspėjamo vandens elgesio supratimo, mokslininkams staiga tapo akivaizdu: vanduo, pvz. Gyva būtybė, turi atmintį. Ji suvokia ir prisimena bet kokį poveikį, tarsi suprasdama viską, kas vyksta erdvėje.

Eksperimentų su skysčio struktūra metu buvo nustatyta, kad vandens atmintį galima valdyti. Esmė yra tokia: tam tikros medžiagos molekulės, ištirpusios vandenyje, tarsi suskaičiuoja ir užprogramuoja savo vietą konstrukciniai elementai. Jei užfiksuosime veidų tarpusavio orientacijos aplink medžiagos molekulę tūrinį pasiskirstymą, tai iš tikrųjų užfiksuosime labai specifinę vandens būseną, kuri yra atsakinga už vieną ar kitą jo savybę (pavyzdžiui, kartaus ar saldaus skonio). ir kt.). Nesunku įsivaizduoti, kokias milžiniškas galimybes tai atveria tikslingai nurodyti norimas vandens savybes.

Superkritinis vanduo buvo sistemingai tiriamas nuo praėjusio amžiaus pradžios. Tačiau šiandien šie kūriniai patrauklūs ne tik teoriniu požiūriu. Yra vilties, kad labiausiai paplitęs, pigiausias, saugiausias ir aplinkai nekenksmingas tirpiklis užims savo unikalią nišą chemijos pramonėje.

Cagniard de la Tour 1822 m. pirmasis ištyrė superkritines būsenas. Jeigu koks nors verdantis skystis (kai yra pusiausvyra tarp skysčio ir garų) toliau kaitinamas ir slėgis didėja, tai tam tikru momentu skysčio ir garų tankiai tampa vienodi, o sąsaja tarp šių fazių išnyksta. Šiame kritiniame taške medžiaga pereina į tarpinę būseną – ji netampa nei dujomis, nei skysčiu. Esant aukštesnei nei kritinio taško temperatūrai, dvi fazės nebebus įmanomos, nors suspaudus šį vienalytį skystį, jo tankis pasikeis iš dujinio į skystį. Žemesnėje temperatūroje vanduo yra subkritinėje būsenoje, o kintant slėgiui jo tankis staigiai keičiasi: skystis virsta garais. Viršuje - superkritinėje būsenoje, medžiaga yra vienalytė, o tankis nuolat kinta.

Jau sukaupta daug eksperimentinių duomenų apie vandens superkritinę būseną.

Visi šie duomenys patvirtina, kad kylant temperatūrai ir slėgiui keičiasi: jo dielektrinė konstanta, elektrinis laidumas, joninis produktas, vandenilinių jungčių struktūra.

Iš visų skysčių turbūt daugiausiai patenka vanduo stiprūs pokyčiai, pereinant į superkritinę būseną. Jei esant normaliam slėgiui ir temperatūrai vanduo yra polinis tirpiklis, tai beveik visos medžiagos ištirpsta superkritiniame vandenyje. organinės medžiagos. Keičiasi ir neorganinių medžiagų tirpumas. Net nedidelis temperatūros ir slėgio nuokrypis šalia kritinio taško pakeičia visas fizines ir chemines vandens charakteristikas, todėl, esant mažiausiems slėgio ir temperatūros svyravimams, oksidai ir druskos tokiame vandenyje gali visiškai ištirpti arba, atvirkščiai, iškristi nuosėdose. Tiesą sakant, tai yra daugiau nei pusę amžiaus senumo hidroterminio kristalų augimo technologijos pagrindas.

Esant superkritinei būsenai, vanduo (scH2O) neribotą laiką maišosi su deguonimi, vandeniliu ir angliavandeniliais, palengvindamas jų tarpusavio sąveiką – visos oksidacijos reakcijos jame vyksta labai greitai. Vienas ypač įdomus tokio vandens panaudojimas yra veiksmingas cheminių karinių medžiagų naikinimas. Mišinyje su kitomis medžiagomis scH2O gali būti naudojamas ne tik oksidacijai, bet ir hidrolizės, hidratacijos, anglies-anglies jungčių susidarymo ir skaidymo, hidrinimo ir kt. reakcijose.

Sub- ir superkritinis vanduo yra netoksiškas tirpiklis, kurio savybes galima kontroliuoti, kad atitiktų konkrečią katalizinę reakciją. Procesuose su superkritiniu skysčiu nekyla problemų dėl difuzijos dujų ir skysčio sąsajoje (juk tai nei dujos, nei skystis), vadinasi, lengviau reguliuoti tokios reakcijos greitį.

Be išvardintų vandens būsenų, buvo atrasta nauja, kurioje jis neužšąla net esant absoliučiam nuliui artimai temperatūrai, taip pat turi ir kitų neįprastų savybių.

Grupė amerikiečių mokslininkų iš Argono nacionalinės laboratorijos, vadovaujama Aleksandro Kolesnikovo, atrado naują vandens būseną, vadinamą nanovamzdelių vandeniu. Nepaisant to, kad naujoje būsenoje vandens molekulė taip pat susideda iš deguonies atomo ir dviejų vandenilio atomų, ji neužšąla net esant 8 Kelvino laipsnių temperatūrai.

Vandens elgesys itin mažuose tūriuose, kurių sienelės nedrėkintos vandens, labai domina įvairių sričių specialistus – nuo ​​geologų iki naujų medžiagų kūrėjų. Amerikiečių mokslininkai nusprendė ištirti vandens, įdėto į „indą“, pagamintą iš anglies nanovamzdelių, savybes. „Nustebau sužinojęs, – sakė P. Kolesnikovas, – kad dar niekas nebandė tirti vandens elgesio nanovamzdiuose. Skaičiavimų yra daug, bet juos apsunkina tai, kad vandenį itin sunku modeliuoti – skirtingai nei eksperimentiniai tyrimai.

Norėdami ištirti vandens elgseną tokiomis „ekstremaliomis“ sąlygomis, mokslininkai vandeniu užpildė anglies nanovamzdelius, kurių skersmuo buvo 1,4 nm ir ilgis 10 tūkst. Norėdami tai padaryti, jie keletą valandų veikė juos vandens garais, o po to neutronų srautu ištyrė nanovamzdelių viduje esančių atomų struktūrą. „Tikėjomės pamatyti kažką neįprasto tokiame ankštame, vienmačiame inde, bet ne taip neįprasta“, – sakė P. Kolesnikovas.

„Paaiškėjo kažkas tikrai keisto“.

Paaiškėjo, kad vanduo nanovamzdiuose yra naujos būsenos, skirtingai nei skystos ar dujinės agregacijos būsenos. Visų pirma paaiškėjo, kad vidutinis vandenilio jungčių, jungiančių vandens molekulę su kaimyninėmis, skaičius (vadinamasis koordinačių skaičius) sumažėjo nuo 3,8 iki 1,86. Dėl to padidėjo molekulių mobilumas. „Naujas vanduo“ neužšalo net esant vos aštuonių laipsnių temperatūrai, kuri skiriasi nuo absoliutaus nulio.

Mokslininkai tęsia tyrimus, kurie pasirodė tokie vaisingi. Kitas žingsnis yra sukurti teisingesnį matematinis modelis vandens, naudojant lygiagrečius skaičiavimo metodus, tiriant vandens savybes mažesnio skersmens nanovamzdiuose – pavyzdžiui, palyginamus su ląstelės membranos baltymų dydžiu, taip pat tiriant „nanovamzdelio vandens“ termodinamines savybes.