Вода. Тяжелая вода

    Дисциплина: Химия и физика
    Тип работы: Реферат
    Тема: Вода. Тяжелая вода

    Содержание

    Вода в природе

    стр. 3

    Физические свойства воды

    стр.3

    Диаграмма состояния воды

    стр.6

    Химические свойства воды

    стр.8

    Тяжелая вода

    стр.10

    Библиография

    стр.11

    Вода в природе.

    Вода

    — весьма распространенное на Земле вещество. Почти

    /4 поверхности земного шара покрыты водой,

    образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и

    льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также

    находитcя вода, пропитывающая почву и горные породы.

    Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чи­

    стой является дождевая вода, но и она содержит незначительные

    количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.

    Количество примесей в пресных водах обычно лежит в преде­лах от

    0,01 до

    0,1% (масс

    .). Морская вода содержит

    % (масс.) ра

    створенных веществ, главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль).

    Вода, содержащая значительное количество солей кальция и

    магния, называется жесткой в отличие от мягкой воды, на­пример дождевой. Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов образует

    накипь.

    Чтобы освободить природную воду от взвешенных в ней частиц,

    ее фильтруют сквозь слой пористого вещества, например, угля, обожженной глины и т.

    п. При фильтровании больших количеств воды пользуются фильтрами из песка и гравия. Фильтры

    задер­живают также большую часть бактерий. Кроме того, для обезза­раживания питьевой воды ее хлорируют; для полной стерилизации воды

    требуетс

    я не более

    г хлора на

    т воды.

    Фильтрованием можно удалить из воды только нерастворимые

    примеси. Растворенные вещества удаляют из нее путем перегонки (ди

    стилляции) или ионного обмена

    Вода имеет очень большое значение в жизни растений, живот

    ных и человека. Согласно современным представлениям, само происхождени

    е жизни связывае

    тся с морем. Во всяком организме вода представля

    ет собой среду, в которой протекают химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме

    того, она сама принимает участие в целом ряде биохимических реакций.

    . Физические сво

    йства воды.

    Чистая вода представляет собой

    бесцветную прозрачную жидкость. Плотность воды при переходе

    ее из твердого состояния в жидкое не уменьшается, как почти у всех других веществ, а возрастает. При нагревании воды от 0

    до 4

    °С плотность ее также увеличивается. При 4

    °С вода имеет максимальную плотность, и лишь при дальнейшем нагревании ее плотность уменьшается.

    Если бы при понижении температуры и при переходе из жид­кого состояния в твердое плотность воды изменялась так же, как это происходит у подавляющего большинства веществ, то при

    приближении зимы поверхностные слои природных вод охлаждались. бы до 0°С и опускались на дно, освобождая место более теплым слоям, и так продолжалось бы до тех пор, пока вся масса

    водоема не приобрела бы температуру 0°С. Далее вода начинала бы замерзать, образующиеся льдины погружались бы на дно и водоем промерзал бы на всю его глубину. При этом многие формы

    жизни в воде были бы невозможны. Но так как наибольшей плотность вода достигает при

    4 °С, то перемещение ее слоев, вызываемое охлаждением, заканчивается при достижении этой температуры. При дальнейшем понижении температуры охлажденный слой, обладающий

    меньшей плотностью, остается на поверхности, замерзает и тем самым защищает лежащие ниже слои от дальнейшего охлаждения и замерзания.

    Большое значение в жизни природы имеет и тот факт, что вода. обладает аномально высокой теплоемкостью

    [4,18 Дж/(г

    , Поэтому .в ночное время, а также при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или при переходе от зимы к лету так же медленно нагревается, являясь, таким

    образом, регулято­ром температуры на земном шаре.

    В связи с тем, что при плавлении льда объем, занимаемый водой, уменьшается, давление понижает температуру плавления льда. Эта вытекает из принципа Ле Шателье. Действительно,

    пусть. лед и жидкая вода находятся в равновесии при О°С. При увеличе­нии давления равновесие, согласно принципу Ле Шателье, сме­стится в сторону образования той фазы, которая при той

    же темпе­ратуре занимает меньший объем. Этой фазой является в данном случае жидкость. Таким образом, возрастание давления при О°С вызывает превращение льда в жидкость, а это и

    означает, что тем­пература плавления льда снижается.

    Молекула воды имеет угловое строение; входящие в ее состав ядра образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два протона, а в вершине

    — ядро атома кислорода, Межъядерные расстояния О

    Н близки к

    нм, расстояние ме­жду ядрами атомов водорода равно примерно

    0,15 нм. И

    з восьм

    и электронов, составляющих внешний электронный слой атома кис

    лорода в молекуле воды

    ве электронные пары образуют

    ковалентные связи О

    —Н,

    остальные четыре электрона представляют собой две неподеленных электронных пары.

    Атом кислорода в молекуле воды находится в состоянии

    -~a`e'ad`e"a`ec`a"o`e`e.

    Поэтому

    валентный угол НОН

    (104,3°) близок к

    тетраэдрическому

    (109,5°). Электро­ны, образующие связи О

    —Н, смещены к более

    электроотрицательному атому кислорода. В результате атомы водорода приобретают эффективные положительные заряды, так что на этих атомах

    создаются два положительных полюса. Центры отрицательных зарядов неподеленных электронных пар атома кислорода, находящиеся

    на гибридных

    смещены относительно ядра атома и создают два отрицательных полюса

    Молекулярная масса парообразной воды равна

    18 и отвечает ее простейшей формуле. Однако молекулярная масса жидкой воды,

    определяемая путем изучения ее растворов в других растворите

    лях оказывается более

    , высокой. Это свидетельствует о том, что в жидкой воде происходит ассоциация молекул, т.

    е. соединение их в более сложные агрегаты. Такой вывод подтверждается и аномально высокими значениями температур плавления

    и кипения воды

    . Ассоциация молекул воды вызвана образованием между ними водородных связей.

    В твердой воде (лед) атом кислорода каждой молекулы уча­ствует в образовании двух водородных связей с соседними моле

    кулами воды согласно схеме

    в которой водородные связи показаны пунктиром. Схема объемной структуры льда изображена на рисунке. Образование водо

    ­родных связей приводит к такому расположению молекул воды,

    при котором они соприкасаются друг с другом своими разноимен­ными полюсами. Молекулы образуют слои, причем каждая из них связана с тремя

    молекулами, принадлежащими к тому же слою, и с одной

    — из соседнего слоя

    . Структура льда принадлежит к

    наименее плотным структурам, в ней существуют пустоты, раз­меры наименее плотным структурам, в ней существуют пустоты, раз­меры которых несколько превышают размеры молекулы

    При плавлении льда его структура разрушается. Но и в жид­кой воде сохраняются водородные связи между молекулами: обра­зуются ассоциаты

    — как бы обломки структуры льда,

    — состоящих из большего или меньшего числа молекул воды. Однако в отличит от льда каждый ассоциат ...

    Забрать файл

    Похожие материалы:


    Добавить комментарий
    Старайтесь излагать свои мысли грамотно и лаконично

    Введите код:
    Включите эту картинку для отображения кода безопасности
    обновить, если не виден код



ПИШЕМ УНИКАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Заказывайте напрямую у исполнителя!


© 2006-2016 Все права защищены