Paprasčiausia, labiausiai paplitusi ir tuo pačiu paslaptingiausia, nuostabiausia medžiaga pasaulyje yra vanduo. Kintamo tankio, didelės šilumos talpos ir didžiulio vandens paviršiaus įtempimo, jos gebėjimas „atmintis“ ir struktūra – visa tai yra anomalios tokios iš pažiūros paprastos medžiagos kaip H20 savybės.

Įdomiausia tai, kad gyvybė egzistuoja dėl anomalių vandens savybių, kurių ilgą laiką nebuvo galima paaiškinti fizikos ir chemijos dėsniais. Taip yra dėl to, kad tarp vandens molekulių egzistuoja vandenilio ryšiai. Todėl skystoje būsenoje vanduo yra ne tik molekulių mišinys, bet sudėtingas ir dinamiškai kintantis vandens sankaupų tinklas. Kiekvienas atskiras klasteris gyvena trumpai, tačiau būtent klasterių elgesys turi įtakos vandens struktūrai ir savybėms.

Vanduo turi neįprastas užšalimo ir virimo temperatūras, palyginti su kitais dvejetainiais vandenilio junginiais. Jei lygintume arti vandeniui esančių junginių lydymosi temperatūras: H2S, H2Te, H2Se, tai galime daryti prielaidą, kad H20 lydymosi temperatūra turėtų būti nuo 90 iki -120 °C. Tačiau iš tikrųjų ji yra 0 °C. virimo temperatūra: H2S yra -60,8 ° C, H2Se -41,5 ° C, H2Te -18 ° C. Nepaisant to, vanduo turi virti bent +70 ° C temperatūroje, o jis verda +100 ° C temperatūroje. Tai, kad vandens lydymosi ir virimo temperatūra yra nenormalios savybės, galime daryti išvadą, kad mūsų planetos sąlygomis vandens skystoji ir kietoji būsena taip pat yra anomalios. Normalus turėtų būti tik dujos ir būklė.

Jau žinote, kad kūnai plečiasi kaitinant ir susitraukia, kai vėsta. Paradoksalu, bet vanduo elgiasi kitaip. Atvėsus nuo 100°C iki -4°C, vanduo susitraukia, padidindamas jo tankį. Esant +4 ° C temperatūrai, jis turi didžiausią tankį. Tačiau toliau aušinant iki 0 ° C, jis pradeda plėstis, o jo tankis mažėja! Esant 0 ° C (vandens užšalimo temperatūrai), vanduo pereina į kietą agregacijos būseną. Perėjimo momentą lydi staigus tūrio padidėjimas (apie 10%) ir atitinkamai sumažėjęs tankis. Šio reiškinio įrodymas yra tai, kad ledas plūduriuoja vandens paviršiuje. Visos kitos medžiagos (išskyrus bismutą ir galią) nuskęsta skysčiuose, susidariusiuose joms tirpstant. Fenomenalus kintantis vandens tankis leidžia žuvims gyventi vandens telkiniuose, kurie užšąla: temperatūrai nukritus žemiau -4 °C, šaltesnis vanduo, kaip mažiau tankus, lieka paviršiuje ir užšąla, o aukštesnė nei nulinė temperatūra išlieka po ledu.

Vanduo turi neįprastai didelę šiluminę talpą skystoje būsenoje. Vandens šiluminė talpa yra du kartus didesnė už garo šiluminę talpą, o garo šiluminė talpa lygi ... ledo šiluminei galiai. Šiluminė talpa – tai šilumos kiekis, reikalingas temperatūrai pakelti 1 ° C. Kaitinant nuo 0 ° C iki +35 ° C, jos šiluminė talpa ne didėja, o mažėja. Toliau kaitinant nuo +35 ° C iki +100 ° C, jis vėl pradeda augti. Gyvų organizmų kūno temperatūra sutampa su mažiausiomis vandens šiluminės talpos vertėmis.

Peršalimas – tai vandens gebėjimas atvėsti iki temperatūros, žemesnės už užšalimo tašką, išliekant skysčiu. Šią savybę turi labai grynas vanduo, kuriame nėra įvairių priemaišų, kurios galėtų būti kristalizacijos centrai, kai jis užšąla.

Vandens užšalimo taško priklausomybė nuo slėgio taip pat gana nenormali.

Didėjant slėgiui, užšalimo temperatūra mažėja, mažėja maždaug 1 ° C kas 130 atmosferų. Kitose medžiagose, priešingai, didėjant slėgiui, užšalimo temperatūra pakyla.

Vanduo turi didelį paviršiaus įtempimą (tik gyvsidabris turi didesnį indeksą), Vanduo turi didelį drėkinimo gebėjimą - dėl to galimas kapiliarumo reiškinys, tai yra, skysčio gebėjimas keisti lygį vamzdeliuose, siauruose kanaluose. savavališkos formos, porėti kūnai.

Vanduo įgauna nuostabių savybių nanovamzdeliuose, kurių skersmuo yra artimas 1 10'9 m: smarkiai padidėja jo klampumas ir vanduo įgyja savybę neužšalti esant temperatūrai, artimai absoliučiam nuliui. Vandens molekulės nanovamzdiuose esant -23 ° C temperatūrai ir 40 tūkstančių atmosferų slėgiui savarankiškai išsidėsto spiralinėse „kopėčiose“, įskaitant dvigubas spirales, kurios labai panašios į spiralinę DNR struktūrą,

Vandens paviršius turi neigiamą elektrinį potencialą dėl hidroksilo jonų kaupimosi OH - Teigiamai įkrauti hidronio jonai H30 + pritraukiami prie neigiamo krūvio vandens paviršiaus, sudarydami dvigubą elektrinį sluoksnį.

Karštas vanduo užšąla greičiau nei šaltas – paradoksalus reiškinys vadinamas membranos efektu. Šiandien mokslas jam dar nepaaiškino,

Esant -120°C vandeniui pradeda dėtis keisti dalykai: jis tampa klampus, kaip melasa, o esant žemesnei nei -135°C temperatūrai virsta „stikliniu“ vandeniu – kieta medžiaga, kurioje nėra kristalinės struktūros.

Keturios gamtos stichijos, keturios stichijos pagimdė gyvybę Žemėje – tai ugnis, oras, žemė ir vanduo. Be to, vanduo mūsų planetoje pasirodė kelis milijonus metų nei tas pats dirvožemis ar oras.

Atrodytų, vandenį žmogus jau ištyrė, tačiau mokslininkai vis dar atranda nuostabiausių faktų apie šį gamtos elementą.

Vanduo mūsų planetos istorijoje išsiskiria.
Nėra natūralaus kūno, kuris galėtų
palyginti su juo pagal jo įtaką pagrindinio eigai,
grandioziškiausi, geologiniai procesai.
Į IR. Vernadskis

Vanduo yra gausiausias neorganinis junginys žemėje. Ir pirmoji išskirtinė vandens savybė yra ta, kad jis susideda iš vandenilio ir deguonies atomų junginių. Atrodytų, kad toks junginys pagal cheminius dėsnius turėtų būti dujinis. Ir vanduo yra skystas!

Pavyzdžiui, visi žino, kad vanduo gamtoje egzistuoja trijų būsenų: kietos, skystos ir garinės. Tačiau dabar išskiriama daugiau nei 20 vandens būsenų, iš kurių tik 14 yra užšalęs vanduo.

Keista, bet vanduo yra vienintelė medžiaga Žemėje, kurios tankis kietoje būsenoje yra mažesnis nei skystoje būsenoje. Štai kodėl ledas neskęsta, o rezervuarai neužšąla iki pat dugno. Išskyrus itin žemą temperatūrą.

Kitas faktas: vanduo yra universalus tirpiklis. Pagal vandenyje ištirpusių elementų ir mineralų kiekį ir kokybę mokslininkai išskiria maždaug 1330 vandens rūšių: mineralinio ir lydalo, lietaus ir rasos, ledyninio ir artezinio ...

Vanduo gamtoje

Vanduo vaidina svarbų vaidmenį gamtoje. Tuo pačiu metu jis dalyvauja įvairiuose mechanizmuose ir gyvavimo cikluose žemėje. Štai tik keli faktai, aiškiai įrodantys jo reikšmę mūsų planetai:

• Vandens ciklo svarba gamtoje yra tiesiog didžiulė. Būtent šis procesas leidžia gyvūnams ir augalams gauti drėgmę, kuri taip reikalinga jų gyvenimui ir egzistavimui.
• Jūros ir vandenynai, upės ir ežerai – visi vandens telkiniai atlieka lemiamą vaidmenį kuriant tam tikros vietovės klimatą. O didelė vandens šiluminė talpa užtikrina patogų temperatūros režimą mūsų planetoje.
• Vanduo vaidina vieną iš pagrindinių vaidmenų fotosintezės procese. Be vandens augalai negalėtų anglies dvideginio paversti deguonimi, o tai reiškia, kad oras būtų nekvėpuojantis.

Vanduo žmogaus gyvenime

Pagrindinis vandens vartotojas Žemėje yra žmogus. Neatsitiktinai visos pasaulio civilizacijos formavosi ir vystėsi išskirtinai prie vandens telkinių. Vandens reikšmė žmogaus gyvenime yra tiesiog didžiulė.

• Žmogaus kūnas taip pat sudarytas iš vandens. Naujagimio organizme – iki 75 % vandens, senyvo žmogaus organizme – daugiau nei 50 %. Tuo pačiu žinoma, kad žmogus negali išgyventi be vandens. Taigi, kai iš organizmo netenkame bent 2% vandens, prasideda nepakeliamas troškulys. Jei vandens netenka daugiau nei 12 proc., žmogus be gydytojų pagalbos nepasveiks. O iš organizmo netekęs 20% vandens, žmogus miršta.
• Vanduo yra nepaprastai svarbus žmogaus mitybos šaltinis. Pagal statistiką, žmogus įprastai per mėnesį suvartoja 60 litrų vandens (2 litrus per dieną).
• Vanduo tiekia deguonį ir maistines medžiagas į kiekvieną mūsų kūno ląstelę.
• Dėl vandens buvimo mūsų kūnas gali reguliuoti kūno temperatūrą.
• Vanduo taip pat leidžia maistą perdirbti į energiją, padeda ląstelėms pasisavinti maistines medžiagas. Vanduo taip pat pašalina toksinus ir atliekas iš mūsų kūno.
• Žmogus visur naudoja vandenį savo reikmėms: maistui, žemės ūkyje, įvairiai gamybai, elektros gamybai. Nenuostabu, kad kova dėl vandens išteklių yra rimta. Štai tik keli faktai:

Daugiau nei 70% mūsų planetos yra padengta vandeniu. Tačiau tuo pačiu metu tik 3% viso vandens gali būti priskiriami gėrimui. O prieiga prie šio šaltinio kasmet tampa vis sunkesnė. Taigi, RIA Novosti duomenimis, per pastaruosius 50 metų mūsų planetoje įvyko daugiau nei 500 konfliktų, susijusių su kova dėl vandens išteklių. Iš jų daugiau nei 20 konfliktų peraugo į ginkluotus susirėmimus. Tai tik vienas iš skaičių, kuris aiškiai parodo, koks svarbus vandens vaidmuo žmogaus gyvenime.

Vandens tarša

Vandens tarša – tai vandens telkinių prisotinimo kenksmingomis medžiagomis, pramoninėmis ir buitinėmis atliekomis procesas, dėl kurio vanduo praranda didžiąją dalį savo funkcijų ir tampa netinkamas tolesniam vartojimui.

Pagrindiniai taršos šaltiniai:

1. Naftos perdirbimo gamyklos
2. Sunkieji metalai
3. radioaktyvieji elementai
4. Pesticidas
5. Miesto kanalizacijos ir gyvulininkystės ūkių nuotekos.

Mokslininkai jau seniai skambina pavojaus varpais, kad į pasaulio vandenynus kasmet patenka daugiau nei 13 mln. tonų naftos atliekų. Tuo pačiu metu į Ramųjį vandenyną patenka iki 9 milijonų tonų, o į Atlantą - daugiau nei 30 milijonų tonų.

Pasaulio sveikatos organizacijos duomenimis, mūsų planetoje neliko šaltinių, kuriuose būtų gryno natūralaus vandens. Yra tik rezervuarai, užteršti mažiau nei kiti. Ir tai gresia katastrofa mūsų civilizacijai, nes be vandens žmonija tiesiog negali išgyventi. Ir nėra kuo jį pakeisti.

Vanduo (vandenilio oksidas) yra skaidrus skystis, kuris neturi spalvos (mažame tūryje), neturi kvapo ir skonio. Cheminė formulė: H2O. Kietoje būsenoje jis vadinamas ledu arba sniegu, o dujinėje – vandens garais. Apie 71% Žemės paviršiaus padengta vandeniu (vandenynai, jūros, ežerai, upės, ašigalių ledas).

Tai geras labai polinis tirpiklis. Natūraliomis sąlygomis jame visada yra ištirpusių medžiagų (druskų, dujų). Vanduo yra labai svarbus kuriant ir palaikant gyvybę Žemėje, gyvų organizmų cheminėje struktūroje, formuojantis klimatui ir orams.

Beveik 70% mūsų planetos paviršiaus užima vandenynai ir jūros. Kietas vanduo – sniegas ir ledas – dengia 20 % sausumos. Iš viso Žemėje esančio vandens kiekio, lygaus 1 milijardui 386 milijonams kubinių kilometrų, 1 milijardas 338 milijonai kubinių kilometrų tenka sūriam Pasaulio vandenyno vandenims ir tik 35 milijonai kubinių kilometrų tenka gėlo vandens daliai. Bendro vandenyno vandens kiekio pakaktų Žemės rutui padengti daugiau nei 2,5 kilometro sluoksniu. Kiekvienam Žemės gyventojui tenka maždaug 0,33 kubinio kilometro jūros vandens ir 0,008 kubinio kilometro gėlo vandens. Tačiau sunkumas yra tas, kad didžioji dauguma gėlo vandens Žemėje yra tokios būklės, kad žmonėms sunku jį pasiekti. Beveik 70% gėlo vandens yra poliarinių šalių ledo sluoksniuose ir kalnų ledynuose, 30% yra požeminiuose vandeninguose sluoksniuose ir tik 0,006% gėlo vandens vienu metu yra visų upių kanaluose. Tarpžvaigždinėje erdvėje buvo rastos vandens molekulės. Vanduo yra kometų, daugumos Saulės sistemos planetų ir jų palydovų, dalis.

Vandens sudėtis (pagal masę): 11,19% vandenilio ir 88,81% deguonies. Grynas vanduo yra skaidrus, bekvapis ir beskonis. Didžiausias jo tankis yra 0°C temperatūroje (1 g/cm3). Ledo tankis yra mažesnis už skysto vandens tankį, todėl ledas išplaukia į paviršių. Vanduo užšąla 0 ° C temperatūroje ir užverda 100 ° C temperatūroje, esant 101 325 Pa slėgiui. Tai prastas šilumos laidininkas ir labai prastas elektros laidininkas. Vanduo yra geras tirpiklis. Vandens molekulė yra kampinės formos, vandenilio atomai sudaro 104,5° kampą deguonies atžvilgiu. Todėl vandens molekulė yra dipolis: ta molekulės dalis, kurioje yra vandenilis, yra teigiamai įkrauta, o dalis, kurioje yra deguonis, – neigiamai. Dėl vandens molekulių poliškumo jame esantys elektrolitai disocijuoja į jonus.

Skystame vandenyje kartu su įprastomis H20 molekulėmis yra susietų molekulių, t.y., susijungusios į sudėtingesnius agregatus (H2O)x dėl vandenilinių jungčių susidarymo. Vandenilio jungčių buvimas tarp vandens molekulių paaiškina jo fizinių savybių anomalijas: didžiausias tankis 4 ° C temperatūroje, aukšta virimo temperatūra (serijoje H20-H2S - H2Se) anomaliai didelė šiluminė talpa. Kylant temperatūrai vandeniliniai ryšiai nutrūksta, o visiškai nutrūksta, kai vanduo virsta garais.

Vanduo yra labai reaktyvi medžiaga. Normaliomis sąlygomis jis sąveikauja su daugeliu bazinių ir rūgščių oksidų, taip pat su šarminiais ir šarminiais žemės metalais. Vanduo sudaro daugybę junginių – kristalinių hidratų.

Akivaizdu, kad vandenį surišantys junginiai gali tarnauti kaip sausikliai. Kiti džiovinimo agentai yra P205, CaO, BaO, metalinis Ma (jie taip pat chemiškai sąveikauja su vandeniu) ir silikagelis. Svarbi cheminė vandens savybė yra jo gebėjimas įsitraukti į hidrolizės skilimo reakcijas.

Vandens fizinės savybės.

Vanduo turi keletą neįprastų savybių:

1. Ledui tirpstant jo tankis padidėja (nuo 0,9 iki 1 g/cm³). Beveik visų kitų medžiagų tankis mažėja, kai lydosi.

2. Kaitinamas nuo 0 °C iki 4 °C (tiksliau, 3,98 °C), vanduo susitraukia. Atitinkamai, kai jis vėsta, tankis mažėja. Dėl to žuvys gali gyventi užšąlančiose vandens telkiniuose: temperatūrai nukritus žemiau 4 °C, šaltesnis vanduo, kaip mažiau tankus, lieka paviršiuje ir užšąla, o po ledu išlieka teigiama temperatūra.

3. Aukšta temperatūra ir specifinė lydymosi šiluma (0 °C ir 333,55 kJ/kg), virimo temperatūra (100 °C) ir savitoji garavimo šiluma (2250 kJ/kg), palyginti su panašios molekulinės masės vandenilio junginiais.

4. Didelė skysto vandens šiluminė talpa.

5. Didelis klampumas.

6. Didelis paviršiaus įtempis.

7. Neigiamas vandens paviršiaus elektrinis potencialas.

Visos šios savybės yra susijusios su vandenilinių jungčių buvimu. Dėl didelio vandenilio ir deguonies atomų elektronegatyvumo skirtumo elektronų debesys stipriai pasislenka link deguonies. Dėl šios priežasties, taip pat dėl ​​to, kad vandenilio jonas (protonas) neturi vidinių elektronų sluoksnių ir turi mažus matmenis, jis gali prasiskverbti į kaimyninės molekulės neigiamai poliarizuoto atomo elektronų apvalkalą. Dėl šios priežasties kiekvieną deguonies atomą traukia kitų molekulių vandenilio atomai ir atvirkščiai. Tam tikrą vaidmenį atlieka protonų mainų sąveika tarp vandens molekulių ir jų viduje. Kiekviena vandens molekulė gali dalyvauti daugiausia keturiose vandenilio jungtyse: 2 vandenilio atomai – kiekvienas viename ir deguonies atomas – dviejuose; šioje būsenoje molekulės yra ledo kristale. Tirpstant ledui nutrūksta kai kurie ryšiai, todėl vandens molekulės gali susikaupti tankiau; Kai vanduo pašildomas, jungtys ir toliau nutrūksta, o jo tankis didėja, tačiau esant aukštesnei nei 4 ° C temperatūrai, šis poveikis tampa silpnesnis nei šiluminis plėtimasis. Garavimas suardo visas likusias jungtis. Ryšiams nutraukti reikia daug energijos, todėl aukšta temperatūra ir specifinė lydymosi bei virimo šiluma ir didelė šiluminė talpa. Vandens klampumą lemia tai, kad vandeniliniai ryšiai neleidžia vandens molekulėms judėti skirtingu greičiu.

Dėl panašių priežasčių vanduo yra geras polinių medžiagų tirpiklis. Kiekviena ištirpusios medžiagos molekulė yra apsupta vandens molekulių, o teigiamai įkrautos tirpios medžiagos molekulės dalys pritraukia deguonies atomus, o neigiamai įkrautos – vandenilio atomus. Kadangi vandens molekulė yra maža, daug vandens molekulių gali apsupti kiekvieną ištirpusios medžiagos molekulę.

Šia vandens savybe naudojasi gyvos būtybės. Gyvoje ląstelėje ir tarpląstelinėje erdvėje sąveikauja įvairių medžiagų tirpalai vandenyje. Vanduo būtinas visų be išimties vienaląsčių ir daugialąsčių gyvų būtybių Žemėje gyvenimui.

Grynas (be priemaišų) vanduo yra geras izoliatorius. Normaliomis sąlygomis vanduo yra silpnai disocijuotas, o protonų (tiksliau vandenio jonų H3O+) ir hidroksido jonų HO− koncentracija yra 0,1 µmol/L. Bet kadangi vanduo yra geras tirpiklis, jame beveik visada ištirpsta tam tikros druskos, tai yra, vandenyje yra teigiamų ir neigiamų jonų. Dėl to vanduo praleidžia elektrą. Pagal vandens elektrinį laidumą galima nustatyti jo grynumą.

Vandens lūžio rodiklis n=1,33 optiniame diapazone. Tačiau jis stipriai sugeria infraraudonąją spinduliuotę, todėl vandens garai yra pagrindinės natūralios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, sukeliančios daugiau nei 60 % šiltnamio efekto. Dėl didelio molekulių dipolio momento vanduo taip pat sugeria mikrobangų spinduliuotę, kuria grindžiamas mikrobangų krosnelės principas.

agregatinės būsenos.

1. Pagal valstybę jie išskiria:

2. Kietas – ledas

3. Skystis – vanduo

4. Dujiniai – vandens garai

1 pav. "Snaigių tipai"

Esant atmosferos slėgiui, vanduo užšąla (virsta ledu) 0°C temperatūroje, o užverda (virsta vandens garais) 100°C temperatūroje. Mažėjant slėgiui, vandens lydymosi temperatūra lėtai kyla, o virimo temperatūra mažėja. Esant 611,73 Pa (apie 0,006 atm) slėgiui, virimo ir lydymosi taškai sutampa ir tampa lygūs 0,01 ° C. Šis slėgis ir temperatūra vadinami trigubu vandens tašku. Esant mažesniam slėgiui, vanduo negali būti skystos būsenos, o ledas tiesiogiai virsta garais. Ledo sublimacijos temperatūra mažėja mažėjant slėgiui.

Didėjant slėgiui, didėja vandens virimo temperatūra, taip pat didėja vandens garų tankis virimo temperatūroje, o skysto vandens mažėja. Esant 374 °C (647 K) temperatūrai ir 22,064 MPa (218 atm) slėgiui, vanduo praeina kritinį tašką. Šiuo metu skysto ir dujinio vandens tankis ir kitos savybės yra vienodos. Esant aukštesniam slėgiui, nėra skirtumo tarp skysto vandens ir vandens garų, todėl nėra virimo ar išgaravimo.

Galimos ir metastabilios būsenos – persotinti garai, perkaitintas skystis, peršalęs skystis. Šios būsenos gali egzistuoti ilgą laiką, tačiau jos yra nestabilios ir įvyksta perėjimas kontaktuojant su stabilesne faze. Pavyzdžiui, peršalusį skystį nesunku gauti švariame inde aušinant gryną vandenį žemesnėje nei 0 °C temperatūroje, tačiau, atsiradus kristalizacijos centrui, skystas vanduo greitai virsta ledu.

Izotopinės vandens modifikacijos.

Tiek deguonis, tiek vandenilis turi natūralių ir dirbtinių izotopų. Atsižvelgiant į molekulėje esančių izotopų tipą, išskiriami šie vandens tipai:

1. Lengvas vanduo (tik vanduo).

2. Sunkusis vanduo (deuteris).

3. Itin sunkus vanduo (tritis).

Cheminės vandens savybės.

Vanduo yra labiausiai paplitęs tirpiklis Žemėje, daugiausia lemiantis antžeminės chemijos, kaip mokslo, prigimtį. Didžioji dalis chemijos, kaip mokslas, prasidėjo būtent kaip vandeninių medžiagų tirpalų chemija. Kartais jis laikomas amfolitu – vienu metu ir rūgštimi, ir baze (katijonas H + anijonas OH-). Jei vandenyje nėra pašalinių medžiagų, hidroksido jonų ir vandenilio jonų (arba hidronio jonų) koncentracija yra vienoda, pKa ≈ apytiksliai. 16.

Pats vanduo normaliomis sąlygomis yra gana inertiškas, tačiau jo stipriai polinės molekulės solvatuoja jonus ir molekules, sudaro hidratus ir kristalinius hidratus. Solvolizė, o ypač hidrolizė, vyksta gyvojoje ir negyvojoje gamtoje, plačiai naudojama chemijos pramonėje.

Cheminiai vandens pavadinimai.

Formaliu požiūriu vanduo turi keletą skirtingų teisingų cheminių pavadinimų:

1. Vandenilio oksidas

2. Vandenilio hidroksidas

3. Divandenilio monoksidas

4. Hidroksi rūgštis

5. Anglų kalba hidrokso rūgštis

6. Oksidanas

7. Dihidromonoksidas

Vandens rūšys.

Vanduo Žemėje gali egzistuoti trijų pagrindinių būsenų – skystos, dujinės ir kietos, o savo ruožtu įgyti įvairių formų, kurios dažnai yra greta viena kitos. Vandens garai ir debesys danguje, jūros vanduo ir ledkalniai, kalnų ledynai ir kalnų upės, vandeningieji sluoksniai žemėje. Vanduo geba ištirpinti daug medžiagų savyje, įgaudamas vienokį ar kitokį skonį. Dėl vandens, „kaip gyvybės šaltinio“ svarbos, jis dažnai skirstomas į tipus.

Vandenų charakteristikos: pagal kilmės, sudėties ar naudojimo ypatumus jie, be kita ko, išskiria:

1. Minkštas vanduo ir kietas vanduo – pagal kalcio ir magnio katijonų kiekį

2. Požeminis vanduo

3. Ištirpinkite vandenį

4. Gėlas vanduo

5. Jūros vanduo

6. Sūringas vanduo

7. Mineralinis vanduo

8. Lietaus vanduo

9. Geriamasis vanduo, vanduo iš čiaupo

10. Sunkusis vanduo, deuteris ir tritis

11. Distiliuotas vanduo ir dejonizuotas vanduo

12. Nuotekos

13. Lietaus vanduo arba paviršinis vanduo

14. Pagal molekulės izotopus:

15. Lengvas vanduo (tik vanduo)

16. Sunkusis vanduo (deuteris)

17. Itin sunkus vanduo (tritis)

18. Įsivaizduojamas vanduo (dažniausiai turintis nuostabių savybių)

19. Negyvas vanduo – vandens rūšis iš pasakų

20. Gyvas vanduo – savotiškas vanduo iš pasakų

21. Šventas vanduo – ypatinga vandens rūšis pagal religinį mokymą

22. Polivoda

23. Struktūrinis vanduo – terminas, vartojamas įvairiose neakademinėse teorijose.

Pasaulio vandens atsargos.

Didžiulis sūraus vandens sluoksnis, dengiantis didžiąją Žemės dalį, yra vientisas ir maždaug pastovios sudėties. Vandenynai didžiuliai. Jo tūris siekia 1,35 milijardo kubinių kilometrų. Jis užima apie 72% žemės paviršiaus. Beveik visas vanduo Žemėje (97%) yra vandenynuose. Maždaug 2,1% vandens yra susikaupę poliariniame lede ir ledynuose. Visas gėlas vanduo ežeruose, upėse ir požeminiame vandenyje yra tik 0,6%. Likę 0,1% vandens sudaro druskingo vandens iš šulinių ir sūraus vandens dalis.

XX amžiui būdingas intensyvus pasaulio gyventojų skaičiaus augimas ir urbanizacijos raida. Atsirado milžiniški miestai, kuriuose gyvena daugiau nei 10 milijonų žmonių. Pramonės, transporto, energetikos, žemės ūkio industrializacija lėmė tai, kad antropogeninis poveikis aplinkai įgavo pasaulinį pobūdį.

Aplinkos apsaugos priemonių efektyvumo didinimas pirmiausia siejamas su išteklius tausojančių, mažai atliekų ir beatliekių technologinių procesų diegimu, oro ir vandens taršos mažėjimu. Aplinkos apsauga yra labai įvairialypė problema, kurią ypač sprendžia beveik visų specialybių, susijusių su ūkine veikla gyvenvietėse ir pramonės įmonėse, inžinieriai ir techniniai darbuotojai, kurie gali būti daugiausia oro ir vandens taršos šaltiniu. aplinką.

Vandens aplinka. Vandens aplinka apima paviršinius ir požeminius vandenis.

Paviršinis vanduo daugiausia susitelkęs vandenyne, jame yra 1 milijardas 375 milijonai kubinių kilometrų – apie 98% viso vandens Žemėje. Vandenyno paviršius (vandens plotas) yra 361 milijonas kvadratinių kilometrų. Tai maždaug 2,4 karto didesnė už teritorijos, kuri užima 149 milijonus kvadratinių kilometrų, žemės plotą. Vanduo vandenyne yra sūrus, didžioji jo dalis (daugiau nei 1 milijardas kubinių kilometrų) išlaiko pastovų apie 3,5% druskingumą ir maždaug 3,7oC temperatūrą. Pastebimi druskingumo ir temperatūros skirtumai pastebimi beveik vien tik paviršinio vandens sluoksnyje, taip pat pakraščio ir ypač Viduržemio jūrose. Ištirpusio deguonies kiekis vandenyje žymiai sumažėja 50-60 metrų gylyje.

Požeminis vanduo gali būti sūrus, sūrus (mažesnis druskingumas) ir gėlas; esamų geoterminių vandenų temperatūra yra aukštesnė (virš 30 °C). Žmonijos gamybinei veiklai ir jos buities reikmėms reikalingas gėlas vanduo, kurio kiekis sudaro tik 2,7% viso vandens tūrio Žemėje, o labai nedidelė jo dalis (tik 0,36%) yra prieinama vietose, kurios yra lengvai prieinami ištraukimui. Didžioji dalis gėlo vandens yra sniege ir gėlavandeniuose ledkalniuose, daugiausia Antarkties rato vietose. Metinis pasaulinis gėlo vandens srautas upėje yra 37,3 tūkst. kubinių kilometrų. Be to, gali būti panaudota požeminio vandens dalis, lygi 13 tūkstančių kubinių kilometrų. Deja, didžioji dalis upės srauto Rusijoje, siekiančios apie 5000 kubinių kilometrų, patenka į ribines ir retai apgyvendintas šiaurines teritorijas. Trūkstant gėlo vandens, naudojamas sūrus paviršinis arba požeminis vanduo, jo gėlinimas arba hiperfiltracija: esant dideliam slėgio kritimui, jis praleidžiamas per polimerines membranas su mikroskopinėmis skylutėmis, kurios sulaiko druskos molekules. Abu šie procesai yra labai imlūs energijai, todėl įdomus pasiūlymas, pagal kurį kaip gėlo vandens šaltinį būtų naudojami gėlavandeniai ledkalniai (ar jų dalys), kurie tam tikslui traukiami palei vandenį į krantus, kurių nėra. turi gėlo vandens, kur organizuoja jų tirpimą. Preliminariais šio pasiūlymo rengėjų skaičiavimais, gėlo vandens gamyba bus maždaug perpus mažesnė nei gėlinimas ir hiperfiltracija. Svarbi vandens aplinkai būdinga aplinkybė yra ta, kad daugiausia per ją perduodamos infekcinės ligos (apie 80 proc. visų ligų). Tačiau dalis jų, pavyzdžiui, kokliušas, vėjaraupiai, tuberkuliozė, užsikrečiama ir per orą. Siekdama kovoti su ligų plitimu per vandens aplinką, Pasaulio sveikatos organizacija (PSO) dabartinį dešimtmetį paskelbė geriamojo vandens dešimtmečiu.

Gėlas vanduo. Gėlo vandens ištekliai egzistuoja dėl amžinojo vandens ciklo. Dėl garavimo susidaro milžiniškas vandens tūris, kuris per metus siekia 525 tūkst. (dėl šrifto problemų vandens kiekiai nurodomi be kubinių metrų).

86% šio kiekio patenka į sūrius Pasaulio vandenyno ir vidaus jūrų – Kaspijos – vandenis. Aralskis ir kiti; likusi dalis išgaruoja sausumoje, pusė iš jų yra dėl augalų pernešamos drėgmės. Kasmet išgaruoja apie 1250 mm storio vandens sluoksnis. Dalis jo su krituliais vėl patenka į vandenyną, o dalį vėjai nuneša į sausumą ir čia maitina upes ir ežerus, ledynus ir gruntinį vandenį. Natūralus distiliuotojas maitinasi Saulės energija ir sunaudoja apie 20 % šios energijos.

Tik 2% hidrosferos sudaro gėlas vanduo, tačiau jie nuolat atnaujinami. Atsinaujinimo greitis lemia žmonijos turimus išteklius. Didžioji dalis gėlo vandens – 85 % – yra susitelkę poliarinių zonų ir ledynų lede. Vandens apykaitos greitis čia yra mažesnis nei vandenyne ir yra 8000 metų. Paviršinis vanduo sausumoje atsinaujina apie 500 kartų greičiau nei vandenyne. Dar greičiau, maždaug per 10-12 dienų, upių vandenys atsinaujina. Gėlus upių vanduo turi didžiausią praktinę vertę žmonijai.

Upės visada buvo gėlo vandens šaltinis. Tačiau šiuolaikinėje eroje jie pradėjo vežti atliekas. Atliekos baseine teka upių vagomis į jūras ir vandenynus. Didžioji panaudoto upių vandens dalis nuotekų pavidalu grąžinama į upes ir rezervuarus. Iki šiol nuotekų valymo įrenginių augimas atsiliko nuo vandens suvartojimo augimo. Ir iš pirmo žvilgsnio tai yra blogio šaknis. Tiesą sakant, viskas yra daug rimčiau. Net ir taikant pažangiausią valymą, įskaitant biologinį valymą, visos ištirpusios neorganinės medžiagos ir iki 10% organinių teršalų lieka išvalytose nuotekose. Toks vanduo vėl gali tapti tinkamas vartoti tik pakartotinai praskiedus grynu natūraliu vandeniu. O čia žmogui svarbus absoliutaus nuotekų kiekio, net jei jos ir išvalytos, ir upių vandens tėkmės santykis.

Pasaulinis vandens balansas parodė, kad 2200 km vandens per metus išleidžiama visoms vandens rūšims. Beveik 20% pasaulio gėlo vandens išteklių naudojama nuotekoms skiesti. 2000 metų skaičiavimai, darant prielaidą, kad vandens suvartojimas sumažės, o valymas apims visas nuotekas, parodė, kad nuotekoms praskiesti kasmet vis tiek reikės 30-35 tūkst. km gėlo vandens. Tai reiškia, kad visos pasaulio upės tėkmės ištekliai bus beveik išnaudoti, o daugelyje pasaulio vietų jie jau išnaudoti. Juk 1 km išvalytų nuotekų „sugadina“ 10 km upės vandens, o nevalytų – 3–5 kartus daugiau. Gėlo vandens kiekis nemažėja, tačiau jo kokybė smarkiai krenta, jis tampa netinkamas vartoti.

Žmonija turės pakeisti vandens naudojimo strategiją. Būtinybė verčia mus atskirti antropogeninį vandens ciklą nuo natūralaus. Praktiškai tai reiškia perėjimą prie uždaro vandens tiekimo, prie mažai vandens ar mažai atliekų, o vėliau prie „sausos“ arba be atliekų technologijos, kartu su staigiu vandens suvartojimo ir išvalytų nuotekų kiekio sumažėjimu. .

Gėlo vandens atsargos gali būti didelės. Tačiau bet kurioje pasaulio vietoje jie gali išeikvoti dėl netvaraus vandens naudojimo ar taršos. Tokių vietų daugėja, apimančių ištisas geografines sritis. Vandens poreikio nepatenkina 20 % pasaulio miestų ir 75 % kaimo gyventojų. Suvartoto vandens kiekis priklauso nuo regiono ir gyvenimo lygio ir svyruoja nuo 3 iki 700 litrų per dieną vienam žmogui. Vandens suvartojimas pramonėje taip pat priklauso nuo vietovės ekonominės plėtros. Pavyzdžiui, Kanadoje pramonė sunaudoja 84% viso vandens suvartojimo, o Indijoje - 1%. Daug vandens sunaudoja plieno, chemijos, naftos chemijos, celiuliozės ir popieriaus bei maisto pramonės šakos. Jie sunaudoja beveik 70% viso pramonėje naudojamo vandens. Vidutiniškai pramonė suvartoja apie 20% viso pasaulyje suvartojamo vandens. Pagrindinis gėlo vandens vartotojas yra žemės ūkis: jo reikmėms sunaudojama 70-80% viso gėlo vandens. Drėkinama žemės ūkis užima tik 15-17% žemės ūkio paskirties žemės ploto ir sudaro pusę visos produkcijos. Beveik 70% medvilnės pasėlių pasaulyje palaikoma drėkinant.

Bendras NVS (SSRS) upių nuotėkis per metus yra 4720 km. Tačiau vandens ištekliai pasiskirstę itin netolygiai. Labiausiai apgyvendintuose regionuose, kuriuose gyvena iki 80% pramonės produkcijos ir yra 90% žemės ūkiui tinkamos žemės, vandens išteklių dalis sudaro tik 20%. Daugelis šalies dalių nėra pakankamai aprūpintos vandeniu. Tai yra NVS europinės dalies pietūs ir pietryčiai, Kaspijos žemuma, Vakarų Sibiro ir Kazachstano pietai bei kai kurie kiti Vidurinės Azijos regionai, Užbaikalės pietuose, Centrinė Jakutija. Geriausiai vandeniu aprūpina šiauriniai NVS regionai, Baltijos šalys, kalnuoti Kaukazo regionai, Centrinė Azija, Sajanų kalnai ir Tolimieji Rytai.

Upių tėkmė skiriasi priklausomai nuo klimato svyravimų. Žmogaus įsikišimas į natūralius procesus jau paveikė upių nuotėkį. Žemės ūkyje didžioji vandens dalis negrąžinama į upes, o išleidžiama garavimui ir augalų masės formavimuisi, nes fotosintezės metu vandenilis iš vandens molekulių virsta organiniais junginiais. Nevienodai ištisus metus upių tėkmės reguliavimui pastatyta 1500 telkinių (jie reguliuoja iki 9 proc. bendro debito). Tolimųjų Rytų, Sibiro ir šiaurinės europinės šalies dalies upių nuotėkis dar nepaveiktas žmogaus ūkinės veiklos. Tačiau labiausiai apgyvendintose vietovėse jis sumažėjo 8 proc., o prie tokių upių kaip Terekas, Donas, Dniesteris ir Uralas – 11-20 proc. Vandens nuotėkis Volgoje, Syr Darjoje ir Amudarjoje pastebimai sumažėjo. Dėl to vandens įtekėjimas į Azovo jūrą sumažėjo 23%, į Aralo jūrą - 33%. Aralo lygis nukrito 12,5 m.

Dėl taršos gėlo vandens tiekimas yra ribotas ir netgi ribotas. Paprastai teršalai skirstomi į kelias klases, priklausomai nuo jų pobūdžio, cheminės struktūros ir kilmės.

Vandens telkinių tarša Gėlo vandens telkiniai daugiausia teršiami dėl nuotekų išleidimo į juos iš pramonės įmonių ir gyvenviečių. Dėl nuotekų išleidimo pasikeičia fizinės vandens savybės (kyla temperatūra, sumažėja skaidrumas, atsiranda spalva, skoniai, kvapai); rezervuaro paviršiuje atsiranda plūduriuojančių medžiagų, o apačioje susidaro nuosėdos; keičiasi vandens cheminė sudėtis (padidėja organinių ir neorganinių medžiagų kiekis, atsiranda toksinių medžiagų, mažėja deguonies kiekis, kinta aktyvi aplinkos reakcija ir kt.); pakinta kokybinė ir kiekybinė bakterijų sudėtis, atsiranda patogeninių bakterijų. Užterštos rezervuarai tampa netinkami gerti, o dažnai ir techniniam vandens tiekimui; netenka žuvininkystės svarbos ir kt. Bendrąsias bet kurios kategorijos nuotekų išleidimo į paviršinius vandens telkinius sąlygas lemia jų nacionalinė ekonominė reikšmė ir vandens naudojimo pobūdis. Išleidus nuotekas, leidžiama šiek tiek pabloginti vandens kokybę rezervuaruose, tačiau tai neturėtų pastebimai paveikti jo gyvenimo ir galimybės toliau naudoti rezervuarą kaip vandens tiekimo šaltinį, kultūros ir sporto renginiams bei žuvininkystei. .

Pramoninių nuotekų išleidimo į vandens telkinius sąlygų vykdymo priežiūrą vykdo sanitarinės ir epidemiologinės stotys bei baseinų skyriai.

Buitinio ir geriamojo kultūrinio bei buitinio vandens rezervuarų vandens kokybės standartai nustato vandens kokybę, skirtą dviejų tipų vandens naudojimui: pirmajam tipui priskiriami rezervuarų skyriai, naudojami kaip centralizuoto arba necentralinio buitinio ir geriamojo vandens šaltinis. maisto pramonės įmonių tiekimui, taip pat vandens tiekimui; į antrąjį tipą - rezervuarų ruožai, naudojami plaukimui, sportui ir gyventojų poilsiui, taip pat esantys gyvenviečių ribose.

Vandens telkinių priskyrimą vienai ar kitai vandens naudojimo rūšiai atlieka Valstybinės sanitarinės priežiūros įstaigos, atsižvelgdamos į vandens telkinių naudojimo perspektyvas.

Taisyklėse pateikti vandens telkinių vandens kokybės standartai taikomi aikštelėms, esančioms ant tekančių vandens telkinių 1 km iki artimiausios vandens naudojimo vietos, o stovinčiame vandens telkiniuose ir rezervuaruose – 1 km abipus vandens naudojimo vietos.

Daug dėmesio skiriama jūrų pakrančių zonų taršos prevencijai ir likvidavimui. Jūros vandens kokybės standartai, kurių būtina užtikrinti išleidžiant nuotekas, yra vandens naudojimo plotas nustatytose ribose ir aikštelės, esančios 300 m atstumu nuo šių ribų. Kai jūrų pakrantės zonos naudojamos kaip pramoninių nuotekų imtuvas, kenksmingų medžiagų kiekis jūroje neturi viršyti sanitarinių-toksikologinių, bendrųjų sanitarinių ir rganoleptinių ribojamųjų kenksmingumo rodiklių MPC. Kartu reikalavimai nuotekų išleidimui diferencijuojami atsižvelgiant į vandens naudojimo pobūdį. Jūra vertinama ne kaip vandens tiekimo šaltinis, o kaip medicininis, sveikatą gerinantis, kultūrinis ir buities veiksnys.

Į upes, ežerus, telkinius ir jūras patekę teršalai iš esmės keičia nustatytą režimą ir sutrikdo vandens ekologinių sistemų pusiausvyros būklę. Dėl vandens telkinius teršiančių medžiagų virsmo procesų, vykstančių veikiant gamtiniams veiksniams, vandens šaltiniuose visiškai arba iš dalies atkuriamos jų pirminės savybės. Tokiu atveju gali susidaryti antriniai taršos skilimo produktai, kurie neigiamai veikia vandens kokybę.

Savaiminis vandens išsivalymas rezervuaruose yra tarpusavyje susijusių hidrodinaminių, fizikinių ir cheminių, mikrobiologinių ir hidrobiologinių procesų visuma, dėl kurios atkuriama pirminė vandens telkinio būklė.

Atsižvelgiant į tai, kad pramonės įmonių nuotekos gali turėti specifinių teršalų, jų išleidimą į miesto drenažo tinklą riboja daugybė reikalavimų. Pramoninės nuotekos, išleistos į drenažo tinklą, neturi: sutrikdyti tinklų ir statinių veikimo; turėti destruktyvų poveikį vamzdžių ir valymo įrenginių elementų medžiagai; turi daugiau kaip 500 mg/l skendinčių ir plūduriuojančių medžiagų; sudėtyje yra medžiagų, kurios gali užkimšti tinklus arba nusėsti ant vamzdžių sienelių; turėti degių priemaišų ir ištirpusių dujinių medžiagų, galinčių sudaryti sprogius mišinius; turėti kenksmingų medžiagų, kurios neleidžia biologiniam nuotekų valymui arba išleidimui į rezervuarą; kurių temperatūra viršija 40 °C.

Šių reikalavimų neatitinkančios gamybinės nuotekos turi būti iš anksto išvalytos ir tik tada išleidžiamos į miesto drenažo tinklą.

1 lentelė

Pasaulio vandens atsargos

Nr. p / p	Objektų pavadinimas	Paskirstymo plotas milijonais kubinių km	Tūris, tūkstančiai kubinių metrų km	Dalinkitės pasaulio rezervate,
1	Pasaulio vandenynas	361,3	1338000	96,5
2	Požeminis vanduo	134,8	23400	1,7
3	įskaitant po žeme: gėlo vandens	10530	0,76
4	dirvožemio drėgmė	82,0	16,5	0,001
5	Ledynai ir nuolatinis sniegas	16,2	24064	1,74
6	požeminis ledas	21,0	300	0,022
7	ežero vanduo
8	šviežias	1,24	91,0	0,007
9	sūrus	0,82	85.4	0,006
10	pelkės vanduo	2,68	11,5	0,0008
11	upės vanduo	148,2	2,1	0,0002
12	Vanduo atmosferoje	510,0	12,9	0,001
13	Vanduo organizmuose	1,1	0,0001
14	Bendras vandens tiekimas	1385984,6	100,0
15	Viso gėlo vandens	35029,2	2,53

Išvada.

Vanduo yra vienas iš pagrindinių turtų Žemėje. Sunku įsivaizduoti, kas nutiktų mūsų planetai, jei dingtų gėlas vanduo. Žmogui per dieną reikia išgerti apie 1,7 litro vandens. O kasdien kiekvienam iš mūsų reikia apie 20 kartų daugiau skalbimui, gaminimui ir pan. Egzistuoja gėlo vandens išnykimo grėsmė. Nuo vandens taršos kenčia visa gyva būtybė, ji kenkia žmonių sveikatai.

Vanduo yra pažįstama ir neįprasta medžiaga. Garsus sovietų mokslininkas akademikas I.V. Savo moksliškai populiarią knygą apie vandenį Petrjanovas pavadino „Pačia nepaprastiausia medžiaga pasaulyje“. O biologijos mokslų daktaras B.F.Sergejevas savo knygą „Pramoginė fiziologija“ pradėjo skyriumi apie vandenį – „Medžiaga, sukūrusi mūsų planetą“.

Mokslininkai teisūs: Žemėje nėra mums svarbesnės medžiagos už paprastą vandenį ir tuo pačiu nėra kitos tokios pat rūšies medžiagos, kurios savybėse būtų tiek prieštaravimų ir anomalijų, kiek jos savybėse.

Bibliografinis sąrašas:

1. Korobkin V. I., Peredelsky L. V. Ekologija. Vadovėlis universitetams. - Rostovas prie Dono. Feniksas, 2005 m.

2. Moisejevas N. N. Gamtos ir visuomenės sąveika: globalios problemos // Rusijos mokslų akademijos biuletenis, 2004. V. 68. Nr. 2.

3. Aplinkos apsauga. Proc. pašalpa: V 2t / Red. V. I. Danilovas - Daniljanas. - M.: Leidykla MNEPU, 2002 m.

4. Belovas S. V. Aplinkos apsauga / S. V. Belovas. - M. Aukštoji mokykla, 2006. - 319 p.

5. Derpgolts VF Vanduo visatoje. - L .: „Nedra“, 2000 m.

6. G. A. Krestovas, Nuo krištolo iki tirpalo. - L .: Chemija, 2001 m.

7. Chomčenko G.P. Chemija stojant į universitetus. - M., 2003 m

Vanduo yra skaidrus skystis, bespalvis (mažame tūryje) ir bekvapis. Vanduo yra labai svarbus kuriant ir palaikant gyvybę Žemėje, gyvų organizmų cheminėje struktūroje, formuojantis klimatui ir orams. Kietoje būsenoje jis vadinamas ledu arba sniegu, o dujinėje – vandens garais. Apie 71% Žemės paviršiaus padengta vandeniu (vandenynai, jūros, ežerai, upės, ašigalių ledas).

Vandens savybės – tai fizinių, cheminių, biocheminių, organoleptinių, fizikinių ir cheminių vandens savybių derinys.
Vanduo – vandenilio oksidas – viena iš labiausiai paplitusių ir svarbiausių medžiagų. Žemės paviršius, kurį užima vanduo, yra 2,5 karto didesnis už žemės paviršių. Gryno vandens gamtoje nėra – jame visada yra priemaišų. Grynas vanduo gaunamas distiliuojant. Distiliuotas vanduo vadinamas distiliuotu. Vandens sudėtis (pagal masę): 11,19% vandenilio ir 88,81% deguonies.

Grynas vanduo yra skaidrus, bekvapis ir beskonis. Didžiausias tankis yra 0 ° C temperatūroje (1 g / cm 3). Ledo tankis yra mažesnis už skysto vandens tankį, todėl ledas išplaukia į paviršių. Vanduo užšąla 0 ° C temperatūroje ir užverda 100 ° C temperatūroje, esant 101 325 Pa slėgiui. Tai prastas šilumos laidininkas ir labai prastas elektros laidininkas. Vanduo yra geras tirpiklis. Vandens molekulė yra kampinės formos, vandenilio atomai sudaro 104,5° kampą deguonies atžvilgiu. Todėl vandens molekulė yra dipolis: ta molekulės dalis, kurioje yra vandenilis, yra teigiamai įkrauta, o dalis, kurioje yra deguonis, – neigiamai. Dėl vandens molekulių poliškumo jame esantys elektrolitai disocijuoja į jonus.

Skystame vandenyje kartu su įprastomis H20 molekulėmis yra susietų molekulių, t.y., susijungusios į sudėtingesnius agregatus (H2O)x dėl vandenilinių jungčių susidarymo. Vandenilio jungčių buvimas tarp vandens molekulių paaiškina jo fizinių savybių anomalijas: didžiausias tankis 4 ° C temperatūroje, aukšta virimo temperatūra (serijoje H20-H2S - H2Se) anomaliai didelė šiluminė talpa. Kylant temperatūrai vandeniliniai ryšiai nutrūksta, o visiškai nutrūksta, kai vanduo virsta garais.

Vanduo yra labai reaktyvi medžiaga. Normaliomis sąlygomis jis sąveikauja su daugeliu bazinių ir rūgščių oksidų, taip pat su šarminiais ir šarminiais žemės metalais. Vanduo sudaro daugybę junginių – kristalinių hidratų.
Akivaizdu, kad vandenį surišantys junginiai gali tarnauti kaip sausikliai. Kiti džiovinimo agentai yra P205, CaO, BaO, metalinis Ma (jie taip pat chemiškai sąveikauja su vandeniu) ir silikagelis. Svarbi cheminė vandens savybė yra jo gebėjimas įsitraukti į hidrolizės skilimo reakcijas.

Vandens chemines savybes lemia jo sudėtis. Vandenį sudaro 88,81% deguonies ir tik 11,19% vandenilio. Kaip minėjome aukščiau, vanduo užšąla esant nuliui Celsijaus laipsnių, bet užverda šimtu. Distiliuotas vanduo turi labai mažą teigiamo krūvio hidronio jonų HO ir H3O+ koncentraciją (tik 0,1 µmol/l), todėl jį galima vadinti puikiu izoliatoriumi. Tačiau vandens savybės gamtoje nebūtų tinkamai suvokiamos, jei jis nebūtų geras tirpiklis. Vandens molekulė yra labai mažo dydžio. Kai į vandenį patenka kita medžiaga, jos teigiami jonai traukia deguonies atomus, sudarančius vandens molekulę, o neigiamus jonus traukia vandenilio atomai. Vanduo tarsi iš visų pusių supa jame ištirpusius cheminius elementus. Todėl vandenyje beveik visada yra įvairių medžiagų, ypač metalų druskų, kurios užtikrina elektros srovės laidumą.

Fizinės vandens savybės mums „padovanojo“ tokius reiškinius kaip šiltnamio efektas ir mikrobangų krosnelė. Apie 60% šiltnamio efekto sukuria vandens garai, kurie puikiai sugeria infraraudonuosius spindulius. Šiuo atveju vandens optinis lūžio rodiklis n=1,33. Be to, vanduo taip pat sugeria mikrobangas dėl didelio jo molekulių dipolio momento. Šios vandens savybės gamtoje paskatino mokslininkus susimąstyti apie mikrobangų krosnelės išradimą.

Vandens vaidmuo gamtoje ir žmogaus gyvenime yra neišmatuojamai didelis. Galima sakyti, kad visa gyva būtybė susideda iš vandens ir organinių medžiagų. Ji yra aktyvi fizinės ir cheminės aplinkos, klimato ir oro formavimo dalyvė. Kartu tai daro įtaką ekonomikai, pramonei, žemės ūkiui, transportui ir energetikai.

Be maisto galime gyventi kelias savaites, o be vandens – tik 2-3 dienas. Norėdamas užtikrinti normalų egzistavimą, žmogus turi įnešti į organizmą maždaug 2 kartus daugiau vandens pagal svorį nei maistinių medžiagų. Žmogaus organizmas netenka daugiau nei 10% vandens, gali sukelti mirtį. Vidutiniškai augalų ir gyvūnų organizme vandens yra daugiau nei 50%, medūzų organizme iki 96%, dumbliuose 95-99%, sporose ir sėklose nuo 7 iki 15%. Dirvožemyje yra ne mažiau kaip 20% vandens, o žmogaus organizme - apie 65%. Įvairiose žmogaus kūno dalyse yra nevienodas vandens kiekis: akies stiklakūnį sudaro 99 % vandens, 83 % jo yra kraujyje, 29 % – riebaliniame audinyje, 22 % – skelete ir net 0,2 %. % dantų emalyje. Visą gyvenimą žmogus netenka vandens iš organizmo, mažėja jo bioenergetinis potencialas. Šešių savaičių amžiaus žmogaus embrione vandens yra iki 97%, naujagimio - 80%, suaugusio žmogaus - 60-70%, o vyresnio amžiaus žmogaus organizme - tik 50-60%.

Vanduo yra būtinas visoms pagrindinėms žmogaus gyvybės palaikymo sistemoms. Vanduo ir jame esančios medžiagos tampa maisto terpe ir aprūpina gyvus organizmus gyvybei reikalingais mikroelementais. Jis yra kraujyje (79%) ir skatina tūkstančių būtinų medžiagų ir elementų pernešimą per kraujotakos sistemą ištirpusioje būsenoje (geocheminė vandens sudėtis yra artima gyvūnų ir žmonių kraujo sudėčiai.).
Limfoje, kuri vykdo medžiagų apykaitą tarp gyvo organizmo kraujo ir audinių, vandens yra 98 proc.
Vanduo, labiau nei kiti skysčiai, pasižymi universalaus tirpiklio savybėmis. Po tam tikro laiko jis gali ištirpinti beveik bet kokią kietą medžiagą.
Tokį visapusišką vandens vaidmenį lemia jo unikalios savybės.

Pastaruoju metu mokslininkų pastangos buvo sutelktos į pagreitintą procesų, vykstančių ties fazių riba, tyrimą. Paaiškėjo, kad vanduo ribiniuose sluoksniuose turi daug įdomių savybių, kurios neatsiranda tūrinėje fazėje. Ši informacija yra būtina sprendžiant daugelį svarbių praktinių problemų. Pavyzdys – iš esmės naujos elementinės mikroelektronikos bazės sukūrimas, kur tolesnis grandinių miniatiūrizavimas bus pagrįstas makromolekulių savaiminio organizavimo vandens paviršiuje principu. Išvystytas paviršius būdingas ir biologinėms sistemoms, nes paviršiaus reiškiniai yra svarbūs jų funkcionavimui. Beveik visada vandens buvimas daro didelę įtaką procesų, vykstančių paviršiniame regione, pobūdžiui. Savo ruožtu, veikiant paviršiui, paties vandens savybės kardinaliai pasikeičia, o šalia ribos esantis vanduo turi būti laikomas iš esmės nauju fizikiniu tyrimo objektu. Labai tikėtina, kad šalia paviršiaus esančio vandens molekulinių-statistinių savybių tyrimas, kuris iš esmės tik prasideda, leis efektyviai kontroliuoti daugelį fizikinių ir cheminių procesų.

Pastaruoju metu išaugo susidomėjimas vandens savybių tyrimu mikroskopiniu lygmeniu. Taigi, norint suprasti daugelį paviršiaus reiškinių fizikos aspektų, būtina žinoti vandens savybes ties fazių riba. Griežtų idėjų apie vandens struktūrą, apie vandens organizavimą molekuliniu lygmeniu stoka lemia tai, kad tiriant vandeninių tirpalų savybes tiek tūrinėje fazėje, tiek kapiliarinėse sistemose vanduo dažnai laikomas bestruktūrine terpe. . Tačiau žinoma, kad vandens savybės ribiniuose sluoksniuose gali labai skirtis nuo birių. Todėl vandenį laikant bestruktūriu skysčiu, prarandame unikalią informaciją apie ribinių sluoksnių savybes, kurios, pasirodo, didžiąja dalimi nulemia plonose porose vykstančių procesų pobūdį. Pavyzdžiui, celiuliozės acetato membranų joninis selektyvumas paaiškinamas ypatinga molekuline vandens struktūra porose, kuri visų pirma atsispindi „netirpstančio tūrio“ sąvokoje. Tolesnis teorijos, kurioje atsižvelgiama į tarpmolekulinių sąveikų, kuriomis grindžiamas selektyvus membranos pernešimas, specifiką, plėtojimas padės geriau suprasti tirpalų gėlinimo membraną. Tai leis pateikti pagrįstų rekomendacijų, kaip pagerinti vandens gėlinimo procesų efektyvumą. Tai reiškia, kad svarbu ir būtina tirti skysčių savybes ribiniuose sluoksniuose, ypač šalia kieto kūno paviršiaus.



Labiausiai pažįstama ir neįtikėtiniausia medžiaga Žemėje yra vanduo. Neįmanoma pervertinti vandens svarbos visos planetos gyvybės gyvenime, jis yra kiekvienoje mūsų egzistavimo akimirkoje. Vanduo, vyraujantis bet kurio organizmo sudėties elementas, taip pat kontroliuoja jo gyvybinę veiklą.

Vanduo gamtoje

Visą savo egzistavimo laiką žmonija bandė įminti šio nuostabaus ir prieštaringo elemento paslaptį. Kaip ji atsirado, kaip pateko į mūsų planetą? Ko gero, niekas negalės atsakyti į šį klausimą, tačiau visi žino, kad vandens reikšmė gamtoje ir žmogaus gyvenime yra neįsivaizduojamai didelė. Viena absoliuti tiesa – šiandien Žemėje vandens atsargų yra tiek, kiek jų buvo visatos atsiradimo metu.

Unikalios vandens savybės trauktis kaitinant ir plėstis užšalus yra dar viena priežastis nustebti. Jokia kita medžiaga neturi panašių savybių. O jo gebėjimas pereiti iš vienos būsenos į kitą, toks pažįstamas ir kartu nuostabus, atliekantis išskirtinį vaidmenį, leidžia Žemėje egzistuoti visiems gyviems organizmams. Aukštesnysis protas pagrindinę pusę paskiria vandeniui palaikant gyvybę ir dalyvaujant nuolat vykstančiuose gamtos procesuose.

Vandens ciklas

Šis procesas vadinamas hidrologiniu ciklu, kuris yra nuolatinė vandens cirkuliacija iš hidrosferos ir žemės paviršiaus į atmosferą, o paskui atgal. Cikle dalyvauja keturi procesai:

• garinimas;
• kondensacija;
• krituliai;
• vandens nutekėjimas.

Patekę į žemę dalis kritulių, išgaruojant, kondensuojasi, kita dalis dėl nuotėkio užpildo rezervuarus, trečia virsta ėjimu po žeme. Taigi, nuolat judėdamas, maitindamas vandens arterijas, augalus ir gyvūnus bei tausodamas savo atsargas, vanduo klaidžioja, saugodamas Žemę. Vandens svarba akivaizdi ir neginčijama.

Cirkuliacijos mechanizmas ir jo rūšys

Gamtoje yra didelė cirkuliacija (vadinamasis pasaulis), taip pat dvi mažos - žemyninė ir vandenyninė. Virš vandenynų besirenkančius kritulius vėjai neša ir iškrenta žemynuose, o paskui su nuotėkiu vėl grįžta į vandenyną. Procesas, kurio metu vandenyno vanduo nuolat išgaruoja, kondensuojasi ir nukrenta atgal į vandenyną, vadinamas mažu vandenyno žiedu. Ir visi panašūs procesai, vykstantys žemėje, yra sujungti į nedidelį žemyninį ciklą, kurio pagrindinis veikėjas yra vanduo. Jo reikšmė natūraliuose nuolatinės cirkuliacijos procesuose, palaikančiuose Žemės vandens balansą ir užtikrinančiuose gyvų organizmų egzistavimą, yra neabejotina.

vanduo ir žmogus

Vanduo, neturintis maistinės vertės įprasta prasme, yra pagrindinis bet kurio gyvo organizmo, taip pat ir žmogaus, komponentas. Niekas negali egzistuoti be vandens. Du trečdaliai bet kurio organizmo yra vanduo. Vandens vertė yra nepaprastai svarbi tinkamam visų sistemų ir organų funkcionavimui.

Visą gyvenimą žmogus kasdien liečiasi su vandeniu, naudodamas jį gėrimui ir maistui, higienos procedūroms, poilsiui ir šildymui. Žemėje nerasta
vertingesnė natūrali medžiaga, tokia pat gyvybiškai svarbi ir nepakeičiama kaip vanduo. Pakankamai ilgą laiką nevalgęs žmogus neišgyvens be vandens net 8 dienas, nes nuo 8% kūno svorio žmogus pradeda alpti, 10% sukelia haliucinacijas, o 20% neišvengiamai sukelia mirtį.

Kodėl vanduo toks svarbus žmonėms? Pasirodo, vanduo reguliuoja visus pagrindinius gyvybės procesus:

• normalizuoja deguonies drėgmę, didina jo absorbciją;
• atlieka kūno termoreguliaciją;
• tirpdo maistines medžiagas, padeda organizmui jas pasisavinti;
• drėkina ir sukuria apsaugą gyvybiškai svarbiems organams;
• sudaro apsauginį lubrikantą sąnariams;
• gerina medžiagų apykaitos procesus organizmo sistemų veikloje;
• skatina atliekų pašalinimą iš organizmo.

Kaip išlaikyti vandens balansą

Vidutiniškai per dieną žmogus netenka 2-3 litrus vandens. Esant ekstremalioms sąlygoms, tokioms kaip karštis, didelė drėgmė ir fizinis stresas, vandens nuostoliai didėja. Norint palaikyti normalų fiziologinį organizmo vandens balansą, būtina subalansuoti vandens suvartojimą ir jo pašalinimą per kompetentingus.

Atlikime keletą skaičiavimų. Atsižvelgiant į tai, kad kasdienis žmogaus vandens poreikis yra 30-40 gramų 1 kg kūno svorio ir apie 40% viso poreikio gaunama iš maisto, likusi dalis turėtų būti geriama. Vasarą dienos vandens suvartojimas atitinka 2-2,5 litro. Karštieji planetos regionai diktuoja savo poreikius – 3,5-5,0 litro, o itin karštomis sąlygomis iki 6,0-6,5 litro vandens. Neleiskite organizmui dehidratuoti. Nerimą keliantys šios bėdos simptomai yra sausa oda, kurią lydi niežulys, nuovargis, staigus koncentracijos sumažėjimas, kraujospūdis, galvos skausmai ir bendras negalavimas.

Naudingas poveikis

Įdomu tai, kad vanduo, tiesiogiai dalyvaudamas medžiagų apykaitos procesuose, prisideda prie svorio metimo. Paplitusi klaidinga nuomonė, kad norintys sulieknėti žmonės turi gerti mažiau vandens, nes organizmas sulaiko vandenį, daro didelę žalą. Jūs negalite įvaryti savo kūno į dar didesnį stresą, išmušdami jį iš įprasto vandens mainų. Be to, drėgmė, būdama natūralus diuretikas, tonizuoja inkstus, provokuoja svorio mažėjimą.

Gavęs optimalų vandens kiekį, žmogus prideda jėgų, energijos ir ištvermės. Jam lengviau kontroliuoti svorį, nes net psichologinius nepatogumus dėl priverstinių pokyčių sumažėjus įprastai mitybai lengviau pakelti. Moksliniais tyrimais įrodyta, kad kasdienis pakankamo kiekio švaraus vandens vartojimas padeda kovoti su sunkiomis ligomis – padeda palengvinti nugaros skausmus, migrenos apraiškas, sumažinti cukraus ir cholesterolio kiekį kraujyje bei kraujospūdį. Be to, tonizuodamas inkstų darbą, vanduo stabdo akmenų susidarymą. Įrodyta, kad kūrybingi žmonės linkę daug gerti, o didieji menininkai buvo pastūmėti kurti šedevrus.. Vandens vertė, pasirodo, ir mene.

Augalų vandens mainai

Kaip ir žmogui, kiekvienam augalui reikia vandens. Skirtinguose augaluose jis svyruoja nuo 70 iki 95% masės, kontroliuojantis visus vykstančius procesus. Metabolizmas augale įmanomas tik esant dideliam drėgmės kiekiui, todėl vandens reikšmė augalams yra neabejotinai didelė. Dirvožemyje ištirpdydamas mineralus, vanduo juos tiekia augalui, užtikrindamas nuolatinį jų tekėjimą. Be vandens sėklos nesudygs, o žaliuose lapuose nevyks fotosintezės procesas. Jį užpildantis vanduo užtikrina jo gyvybingumą ir tam tikros formos išsaugojimą.

Svarbiausia augalo organizmo gyvybės palaikymo sąlyga yra gebėjimas absorbuoti vandenį iš išorės. Augalas, gaudamas vandenį, daugiausia iš dirvos šaknų pagalba, tiekia jį antžeminėms augalo dalims, kur lapai jį išgarina. Tokie vandens mainai egzistuoja kiekvienoje organinėje sistemoje – vanduo, patekęs į ją, pasiduoda, išgaruoja arba išsiskiria, o tada vėl, praturtintas naudingomis medžiagomis, patenka į organizmą.

Kitas nuostabus vandens prasiskverbimo į gyvas ląsteles būdas yra jo osmosinė absorbcija, t.y. vandens gebėjimas kauptis iš išorės į ląstelių tirpalus, padidinantis skysčio tūrį ląstelėje.

Geriamojo vandens menas

Nuolatinis švaraus vandens naudojimas žymiai pagerina smegenų protinę veiklą ir judesių koordinaciją, todėl vandens svarba smegenų ląstelių gyvybinei veiklai yra ypač vertinga. Todėl sveikas žmogus neturėtų apsiriboti gėrimu, tačiau reikia laikytis kai kurių taisyklių:

• gerti mažai, bet dažnai;
• nereikėtų iš karto gerti daug vandens, nes skysčių perteklius kraujyje be reikalo apkraus širdį ir inkstus.

Taigi vandens svarba gyviems organizmams yra didžiulė. Todėl kiekvienam žmogui būtina sudaryti sąlygas palaikyti savo vandens balansą.