Cine știe formula apei de pe vremea școlii? Desigur, totul. Este posibil ca din întregul curs de chimie, pentru mulți care apoi nu o studiază în mod special, singurul lucru rămas este cunoașterea a ceea ce reprezintă formula H2O. Dar acum vom încerca să înțelegem cât mai mult posibil în detaliu și profund ce este apa? Care sunt principalele sale proprietăți și de ce, fără ea, viața pe planeta Pământ este imposibilă.
Apa ca substanță
Molecula de apă, după cum știm, este formată dintr-un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen. Formula sa este scrisă astfel: H2O. Această substanță poate avea trei stări: solidă - sub formă de gheață, gazoasă - sub formă de abur și lichidă - ca substanță fără culoare, gust și miros. Apropo, aceasta este singura substanță de pe planetă care poate exista în toate cele trei stări simultan în condiții naturale. De exemplu: la polii Pământului - gheață, în oceane - apa, iar evaporarea sub razele soarelui este abur. În acest sens, apa este anormală.
De asemenea, apa este cea mai comună substanță la noiplanetă. Acoperă suprafața planetei Pământ cu aproape șaptezeci la sută - acestea sunt oceane și numeroase râuri cu lacuri și ghețari. Cea mai mare parte a apei de pe planetă este sărată. Este impropriu pentru băut și pentru agricultură. Apa dulce reprezintă doar două procente și jumătate din cantitatea totală de apă de pe planetă.
Apa este un solvent foarte puternic și de în altă calitate. Din acest motiv, reacțiile chimice în apă au loc cu o viteză extraordinară. Aceeași proprietate afectează metabolismul în corpul uman. Este un fapt binecunoscut că corpul unui adult este șaptezeci la sută apă. La un copil, acest procent este chiar mai mare. La bătrânețe, această cifră scade de la șaptezeci la șaizeci la sută. Apropo, această caracteristică a apei demonstrează clar că ea este baza vieții umane. Cu cât este mai multă apă în organism - cu atât este mai sănătos, mai activ și mai tânăr. Prin urmare, oamenii de știință și medicii din toate țările repetă neobosit că trebuie să bei mult. Este apă în formă pură și nu înlocuitori sub formă de ceai, cafea sau alte băuturi.
Apa modelează clima planetei, iar aceasta nu este o exagerare. Curenții caldi din ocean încălzesc continente întregi. Acest lucru se datorează faptului că apa absoarbe multă căldură solară și apoi o cedează când începe să se răcească. Deci reglează temperatura planetei. Mulți oameni de știință spun că Pământul s-ar fi răcit și s-ar fi transformat în piatră cu mult timp în urmă dacă nu ar fi fost prezența atât de multă apă pe planeta verde.
Proprietățile apei
Apa are multe proprietăți foarte interesante.
De exemplu, apa este cea mai mobilă substanță după aer. De la cursul școlii, mulți, cu siguranță, își amintesc un lucru precum ciclul apei în natură. De exemplu: un flux se evaporă sub influența luminii directe a soarelui, se transformă în vapori de apă. Mai mult, acești aburi sunt transportați undeva de vânt, se adună în nori și chiar și în nori cu tunete și cade în munți sub formă de zăpadă, grindină sau ploaie. Mai departe, din munți, pârâul curge din nou în jos, evaporându-se parțial. Și așa - într-un cerc - ciclul se repetă de milioane de ori.
De asemenea, apa are o capacitate termică foarte mare. Din această cauză, corpurile de apă, în special oceanele, se răcesc foarte lent în timpul trecerii de la un anotimp cald sau un moment al zilei la unul rece. În schimb, atunci când temperatura aerului crește, apa se încălzește foarte lent. Din acest motiv, așa cum am menționat mai sus, apa stabilizează temperatura aerului pe întreaga planetă.
După mercur, apa are cea mai mare tensiune superficială. Este imposibil să nu observați că o picătură vărsată accidental pe o suprafață plană devine uneori o pată impresionantă. Aceasta arată ductilitatea apei. O altă proprietate se manifestă atunci când temperatura scade la patru grade. De îndată ce apa se răcește până la acest semn, devine mai ușoară. Prin urmare, gheața plutește întotdeauna la suprafața apei și îngheață într-o crustă, acoperind râuri și lacuri. Datorită acestui fapt, peștii nu îngheață în corpurile de apă care îngheață iarna.
Apa ca conductor de electricitate
În primul rând, ar trebui să aflați despre ce este conductivitatea electrică (inclusiv apa). Conductivitatea electrică este capacitatea asau substanțele conduc electricitatea prin ele însele. În consecință, conductivitatea electrică a apei este capacitatea apei de a conduce curentul. Această capacitate depinde direct de cantitatea de săruri și alte impurități din lichid. De exemplu, conductivitatea electrică a apei distilate este aproape redusă la minimum datorită faptului că o astfel de apă este purificată din diverși aditivi atât de necesari pentru o bună conductivitate electrică. Un excelent conductor de curent este apa de mare, unde concentrația de săruri este foarte mare. Conductivitatea electrică depinde și de temperatura apei. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât conductivitatea electrică a apei este mai mare. Acest model a fost dezvăluit datorită multiplelor experimente ale fizicienilor.
Măsurarea conductibilității electrice a apei
Există un astfel de termen - conductometrie. Acesta este numele uneia dintre metodele de analiză electrochimică bazată pe conductibilitatea electrică a soluțiilor. Această metodă este utilizată pentru determinarea concentrației în soluții de săruri sau acizi, precum și pentru controlul compoziției unor soluții industriale. Apa are proprietăți amfotere. Adică, în funcție de condiții, este capabil să prezinte atât proprietăți acide, cât și bazice - să acționeze atât ca acid, cât și ca bază.
Aparatul folosit pentru această analiză are un nume foarte asemănător - un conductometru. Folosind un conductometru, se măsoară conductivitatea electrică a electroliților dintr-o soluție, a cărei analiză se efectuează. Poate că merită explicat un alt termen - electrolit. Aceasta este o substanță care, atunci când este dizolvată sau topită,se descompune în ioni, datorită cărora este condus ulterior un curent electric. Un ion este o particulă încărcată electric. De fapt, conductometrul, luând ca bază anumite unități de conductivitate electrică a apei, determină conductivitatea electrică a acesteia. Adică determină conductivitatea electrică a unui anumit volum de apă luat ca unitate inițială.
Chiar înainte de începutul anilor șaptezeci ai secolului trecut, unitatea de măsură „mo” era folosită pentru a indica conductivitatea electricității, era un derivat al unei alte mărimi - Ohm, care este unitatea principală de rezistență.. Conductivitatea electrică este o mărime care este invers proporțională cu rezistența. Acum se măsoară în Siemens. Această valoare și-a primit numele în onoarea fizicianului din Germania - Werner von Siemens.
Siemens
Siemens (poate fi notat atât cu Cm, cât și cu S) este reciproca lui Ohm, care este o unitate de conductivitate electrică. Un cm este egal cu conductivitatea electrică a oricărui conductor a cărui rezistență este de 1 ohm. Exprimat de Siemens prin formula:
Conductivitatea termică a apei
Acum să vorbim despre ce este conductivitatea termică. Conductivitatea termică este capacitatea unei substanțe de a transfera energie termică. Esența fenomenului constă în faptul că energia cinetică a atomilor și moleculelor, care determină temperatura unui anumit corp sau substanță, este transferată alt corp sau substanță în timpul interacțiunii lor. Cu alte cuvinte, conductivitatea termică este schimbul de căldură între corpuri, substanțe, precum și între un corp și o substanță.
Conductivitatea termică a apei este, de asemenea, foarte mare. Oamenii folosesc zilnic această proprietate a apei fără să o observe. De exemplu, turnați apă rece într-un recipient și răciți băuturi sau alimente în el. Apa rece preia căldură din sticlă, recipient, în schimb dă rece, este posibilă și reacția inversă.
Acum același fenomen poate fi imaginat cu ușurință la scară planetară. Oceanul se încălzește în timpul verii și apoi - odată cu apariția vremii reci, se răcește încet și își renunță căldura aerului, încălzind astfel continentele. După ce s-a răcit în timpul iernii, oceanul începe să se încălzească foarte lent în comparație cu pământul și renunță la răcoare continentelor care lâncezesc de la soarele de vară.
Densitatea apei
S-a spus mai sus că peștii trăiesc într-un iaz iarna datorită faptului că apa îngheață cu o crustă pe toată suprafața lor. Știm că apa începe să se transforme în gheață la o temperatură de zero grade. Datorită faptului că densitatea apei este mai mare decât densitatea gheții, gheața plutește și îngheață la suprafață.
Care sunt proprietățile redox ale apei
De asemenea, în diferite condiții, apa poate fi atât un agent oxidant, cât și un agent reducător. Adică apa, renunțând la electroni, este încărcată pozitiv și oxidată. Sau capătă electroni și este încărcat negativ, ceea ce înseamnă că este restaurat. În primul caz, apa se oxidează și se numește moartă. Ea posedăproprietăți bactericide foarte puternice, dar nu trebuie să-l bei. În al doilea caz, apa este vie. Revigorează, stimulează recuperarea organismului, aduce energie celulelor. Diferența dintre aceste două proprietăți ale apei este exprimată în termenul „potențial redox”.
Cu ce poate reacționa apa
Apa este capabilă să reacționeze cu aproape toate substanțele care există pe Pământ. Singurul lucru este că, pentru apariția acestor reacții, trebuie să asigurați o temperatură și un microclimat adecvate.
De exemplu, la temperatura camerei, apa reacționează bine cu metale precum sodiul, potasiul, bariul - acestea sunt numite active. Halogenii sunt fluorul și clorul. Când este încălzită, apa reacționează bine cu fierul, magneziul, cărbunele, metanul.
Cu ajutorul diverșilor catalizatori, apa reacţionează cu amidele, esterii acizilor carboxilici. Un catalizator este o substanță care pare să împingă componentele la o reacție reciprocă, accelerând-o.
Există apă în altă parte în afară de Pământ?
Până acum, nu a fost găsită apă pe nicio planetă din sistemul solar, cu excepția Pământului. Da, ei presupun prezența sa pe sateliții unor astfel de planete gigantice precum Jupiter, Saturn, Neptun și Uranus, dar până acum oamenii de știință nu au date exacte. Există o altă ipoteză, neverificată încă pe deplin, despre apele subterane de pe planeta Marte și de pe satelitul Pământului - Luna. În ceea ce privește Marte, au fost înaintate o serie de teorii conform cărora a existat odată un ocean pe această planetă și posibilul său model a fost chiar conceput de oameni de știință.
În afara sistemului solar, există multe planete mari și mici, unde, potrivit oamenilor de știință, poate exista apă. Dar până acum nu există nici cel mai mic mod de a fi sigur de acest lucru.
Cum să utilizați conductivitatea termică și electrică a apei în scopuri practice
Datorita faptului ca apa are o capacitate termica mare, este folosita in reteaua de incalzire ca agent de caldura. Oferă transfer de căldură de la producător la consumator. Multe centrale nucleare folosesc, de asemenea, apa ca un excelent lichid de răcire.
În medicină, gheața este folosită pentru răcire, iar aburul este folosit pentru dezinfecție. Gheața este folosită și în sistemul de catering.
În multe reactoare nucleare, apa este folosită ca moderator pentru o reacție nucleară în lanț de succes.
Apa sub presiune este folosită pentru a despica, sparge și chiar tăia pietre. Acesta este utilizat în mod activ în construcția de tuneluri, instalații subterane, depozite, metrouri.
Concluzie
Din articol rezultă că apa, în proprietățile și funcțiile ei, este cea mai de neînlocuit și uimitoare substanță de pe Pământ. Viața unei persoane sau a oricărei alte ființe vii de pe Pământ depinde de apă? Sigur că da. Contribuie această substanță la activitatea științifică umană? Da. Are apa conductivitate electrică, conductivitate termică și alte proprietăți utile? Răspunsul este, de asemenea, da. Un alt lucru este că există din ce în ce mai puțină apă pe Pământ și cu atât mai multă apă curată. Și sarcina noastră este să o păstrăm și să o asigurăm (și, prin urmare, pe noi toți).dispariție.
