Какие свойства жидкой воды

Продолжаем раздел “Вода” и подраздел “Теоретические основы” статьёй Основные свойства воды. Где рассмотрим основополагающие, можно сказать, краеугольные, качества воды. Кстати, в конце статьи есть ссылочка, по которой можно скачать презентацию для школы по данной теме.

Основные свойства воды – это интересная тема, которая изучается ещё в школе, на уроках природоведения. Однако, чаще всего она изучается в школе весьма запутанным способом, с нарушением всех правил обучения. И в результате детям приходится лишь недоумённо спрашивать у взрослых перед, скажем, контрольной работой, на эту тему: “О, мама (папа, дядя…) – какие основные свойства воды? А то у нас был урок, а завтра контрольная… А запомнилось только что-то про температуру, про солёность и про то, что в воде есть золото. Этих основных свойств то ли 3, то ли 5… Помогите!”

Что бывает чаще всего? Чаще всего эти вопросы остаются без ответа, потому что взрослые – это те же дети, которые в своё время точно так же почти ничего не запомнили после урока про основные свойства воды. И не могут назвать основные свойства воды.

Естественно, просто перечислить свойства воды, конечно, может любой, даже тот же школьник, не слушавший урок. Но вот выделить среди них основные… Вот задачка так задачка. И мы постараемся справиться с ней в данной статье. А для начала разберёмся со слововм “основные”. Потому что, не зная, что такое “основные”, выбрать основные свойства воды сложно.

Итак, согласно толковому словарю, основной – это “наиболее важный, главный, самый существенный”.

Естественно, сразу возникает вопрос: “Основной, важный, главный, существенный – это для кого? Ведь для, скажем, Ираклия, важно одно, а для Петропавла существенно другое!” И это совершенно правильный вопрос. Потому что для того же Ираклия основным свойством воды будет “Она есть”, а для, например, Петропавла – “Она есть в водке”.

Ну, вообще-то, важность свойства определяется по тому, насколько это свойство может помочь решить какую-либо проблему. Но мы не будем углубляться в дебри, а останемся на поверхности, на уровне обычного пятого-шестого класса. И попробуем определиться с тем, что же считается основными свойствами воды в целом, для всех.

И когда мы так ставим вопрос, то тема немножко проясняется.

Получается, что когда нужно перечислить основные свойства воды, имеются в виду те свойства, которые важны для всех живых существ.

Можно сказать, для жизни в целом. Вот из этого мы и будем исходить в дальнейшем. Итак, возвращаемся к свойствам воды. Обычно среди свойств воды называются такие, как

• прозрачная,
• бесцветная,
• текучая,
• без запаха,
• принимает любую форму, в которую её налить,
• растворяет вещества,
• может замерзать,
• может испаряться,
• вода расширяется и сжимается.

Возможно, кто-то вспомнит институтский курс и назовёт ещё парочку свойств, типа “молекула воды биполярна” или “вода состоит из 20 % водорода и 80 % кислорода, что-то около того”, или “угол между двумя атомами водорода в молекуле воды равен 120 градусов” или ещё какие-нибудь похожие подробности.

Но обратите внимание, что эти подробности касаются строения воды. Тогда как вопрос детей (и наша с вами тема статьи) касается СВОЙСТВ воды. Естественно, свойства воды зависят от её структуры. Но когда спрашивают про свойства, нужно отвечать про свойства – иначе это не будет ответом на вопрос. Между прочим, отсутствие ответа на свой вопрос дети презирают ????

Итак, мы вспомнили, что у воды много свойств. И мы знаем, какие свойства воды нужно выбирать в категорию “основные свойства воды”. Давайте разберёмся, какие из перечисленных и неперечисленных свойств воды действительно являются основными.

Начнём с того, что в воде хорошо растворяются разнообразные вещества – и поэтому в воде бывает много солей, в том числе, золото, серебро, платина (говорят, одна тонна морской воды содержит примерно грамм золота). Соответственно, чем больше солей, тем больше солёность воды. Чем меньше солей, тем меньше солёность воды.

Далее, нужно учитывать, что чем больше солей в воде, тем более вода тяжёлая. Чем вода тяжелее, тем быстрее она опускается на дно. Это позволяет организмам в океане жить именно в таких условиях, каких они живут. Если бы такого свойства воды не было, эволюция пошла бы по-другому. И мы с вами имели бы совершенно другой облик.

Далее, то, что в воде могут растворяться разнообразные вещества, очень большой плюс – иначе мы бы с вами не обладали кровеносной системой на основе воды. И, опять же, выглядели бы совершенно иначе. Если бы вообще возникли ????

Естественно, другая сторона медали – это то, что другие вещества в воде СОВЕРШЕННО не растворяются. И, возможно, это даже более основополагающее свойство, так как только благодаря нерастворению в воде жиров могут существовать клеточные мембраны – и жизнь.

Итак, то, что в воде хорошо / плохо растворяются разнообразные вещества, это очень основное свойство воды, потому что от него зависит жизнь в нынешней форме.

И если вода внезапно потеряет эти свойства, то будет очень и очень печально ????

Далее, мы все знаем, что когда вода замерзает, то она превращается в лёд. Но это не основополагающее свойство воды. По сути, что угодно жидкое при замерзании превращается в лёд. Намного важнее другое свойство воды: лёд оказывается ЛЕГЧЕ воды.

Благодаря этому основному свойству воды мы все живы – потому что иначе, если бы лёд был тяжелее воды, то он во время зимы опускался на дно рек и озёр, образовывался новый лёд, снова опускался на дно – и так далее, пока водоёмы не промёрзли бы до самого дна. Естественно, рыба и прочие живые существа в в таких условиях жить бы не смогли. Подробнее этот пункт освещается в уже опубликованной статье “Почему мы все живы?..”

Тогда как, вполне вероятно, вы помните, что у всех остальных веществ их твёрдая фаза тяжелее жидкой фазы.

Соответственно, хорошо, что лёд легче воды – и это также основное свойство воды, благодаря которому возможна жизнь в её нынешней форме.

Ну а если бы этого свойства воды не было, пришлось бы нам развиваться на основе, например, аммиака. То ещё удовольствие ????

Теперь остановим своё внимание на том, что вода может испаряться при кипении. Но это не основное свойство воды – так как практически любые вещества при кипении испаряются, и в этом нет ничего зазорного. Важно то, что вода испаряется и просто в жидком состоянии, и даже с поверхности льда. Почему это свойство более важно, чем испарение при кипении? А вот почему.

То, что вода может испаряться не только при кипении – это основное свойство воды, поскольку из-за этого возможен круговорот воды в природе. Что однозначно хорошо, так как вода не накапливается в одном месте, а более менее равномерно расходится по всей планете. То есть, грубо говоря, в пустыне Сахара не так жарко и сухо, как могло бы быть, потому, что в Антарктиде вода испаряется с поверхности ледников. Ну и океаны в этом играют немаловажную роль.

Соответственно, без круговорота воды в природе жизнь бы сидела возле пары оазисов, а остальные места были бы засушливой пустыней, где нет ни капли влаги.

И поэтому свойство воды испаряться – это основное свойство воды.

Естественно, не только вода может испаряться не при кипении. Большинство ароматических соединений (спирты, эфиры, хлороформ и т.д.) испаряются не при кипении. Но у воды есть один немаловажный плюс, ещё одно основное свойство – вода не токсична для живых организмов. Тогда как спирты и эфиры токсичны. Кстати, подробнее про токсичность (и как с ней справиться) этилового спирта, то есть, водки, в статье “Положительные свойства структурированной водки“.

Конечно, в современных условиях и вода может стать токсичной. Но с этим справляются фильтры для воды, и это не настолько большая проблема, чтобы с ней нельзя было справиться.

Итак, ещё одно основное свойство воды – это то, что она не токсична.

Иначе мы бы, опять же, были иными ????

И, наконец, основное свойство воды, которое важно не только для жизни, но и для промышленности: вода достаточно медленно нагревается и медленно остывает (то есть, может поглотить много тепла). Это свойство защищает людей и остальных животных, да и Землю, от перегрева. И переохлаждения. Именно поэтому живые организмы могут выживать при -50 градусах по Цельсию и при + 50 градусах. Если бы мы были устроены на основе другого вещества, такой диапазон температур нам был бы не по плечу.

Кроме того, нужно учитывать, что тёплая и холодная вода имеют разный вес – тёплая вода легче, холодная вода тяжелее. Соответственно, в океане происходит расслоение воды – как по солёности, так и по температуре. И в океане возможна именно такая жизнь, как она сейчас организована. Ну а поскольку мы все вышли из океана, то если бы не это свойство воды, то мы бы также были совершенно другими.

Ну и, наконец, свойство воды поглощать тепло и находиться на поверхности в нагретом состоянии позволяет существовать таким штукам, как тёплые течения – и в частности, Гольфстриму. Который обогревает всю Европу, и без которого на месте Европы была бы тундра с тайгой, а не виноградники.

Возможно, вы назовёте какие-то другие основные свойства воды, но перечисленные выше, на мой взгляд, по-настоящему основополагающие, так как от них зависит существование жизни на планете именно в той форме, в которой существует жизнь.  Надеюсь, эта информация вам пригодится, когда нужно будет отвечать на вопросы любопытных детей ????

А вот и обещанная презентация на тему “Основные свойства воды” для скачивания:  https://festival.1september.ru/articles/513123/

Итак, основные свойства воды – это свойства, благодаря которым мы все живы!

И имеем тот вид и форму, которые имеем ????

По материалам https://festival.1september.ru/articles/513123/

другие вещества в воде СОВЕРШЕННО не растворяютсяp

Благодаря своим уникальным физическим и химическим
свойствам, часто аномальным, вода сделала возможной жизнь на Земле. Так в чем
состоят эти уникальные характеристики?

Физические свойства воды

Вода имеет высокую удельную теплоемкость, т.е. ей нужно
много тепла, чтобы нагреться, и потребуется много времени, чтобы потерять
накопленное тепло и остыть. Вот почему она используется в системах охлаждения
(например, в автомобильных радиаторах или для охлаждения промышленного
оборудования). Эта характеристика объясняет также то, почему в прибрежных (или
озерных) регионах температура воздуха мягче: в этих местах, когда времена года
меняются, температура воды «смягчает» температуру воздуха, так как она уменьшается
или увеличивается медленнее.

При ответе на вопрос: какие физические свойства воды
определяют ее особое биологическое значение, первым делом нужно вспомнить, что
она имеет высокое поверхностное натяжение. Это означает, что после наливания на
гладкую поверхность она имеет тенденцию образовывать сферические капли, а не
растекаться в тонкую пленку. И это свойство во многом объясняет высокую
биологическую активность воды. Без гравитации капля ее была бы совершенно
сферической. Поверхностное натяжение позволяет растениям поглощать воду,
содержащуюся в почве, через корни. И поверхностное натяжение делает кровь такой
«проникающей» через ткани нашего организма.

Вода обычно находится в жидком состоянии, но может легко
стать твердой или газообразной. Чистая вода переходит из жидкой в ​​твердую, то
есть замерзает при 0° С, а на уровне моря она кипит при 100 ° С (чем выше
уровень, тем ниже температура, при которой вода начинает кипеть). Значения
кипения и замерзания воды берут в качестве контрольной точки для калибровки
термометров: в градусах Цельсия 0 ° по шкале Цельсия — это точка замерзания, а
100 ° — это точка кипения.

При замерзании вода расширяется, то есть ее плотность
уменьшается, а объем остается неизменным: поэтому лед плывет по поверхности или
лопается бутылка, наполненная водой и помещенная в морозильник.

Вода является особым природным ресурсом, поскольку она
является единственным на Земле веществом, которое можно найти во всех трех
физических состояниях в зависимости от температуры окружающей среды: жидкой,
твердой (лед) и газообразной (пар).

Химические свойства воды

Химическая формула молекулы воды — H2O: два атома водорода
(H2) связаны с одним атомом кислорода (O). Электроны атома (частицы с
отрицательным зарядом) устанавливают связи между собой. Кислород способен
держать их ближе к нему, чем водород. Молекула эта оказывается заряженной
отрицательно вблизи атома кислорода и положительно вблизи атомов водорода.
Поскольку противоположности притягиваются, молекулы воды имеют тенденцию
соединяться вместе, как магниты.

Вода может растворять многие вещества

Воду называют универсальным растворителем, поскольку она
может растворять больше веществ, чем любая другая жидкость. И нам очень с этим
повезло: если бы не это химическое свойство, мы не могли бы выпить чашку
горячего подслащенного чая, потому что сахар остался бы на дне чашки. Вот
почему воды рек, ручьев, озер, морей и океанов, которые выглядят чистыми на
первый взгляд, на самом деле содержат огромное количество растворенных
элементов и минералов, выделяемых камнями или атмосферой.

Везде, где течет вода, над землей, под землей или внутри
нашего тела, вода растворяет в себе и несет чрезвычайно большое количество
различных веществ. Таким образом, она выполняет драгоценную задачу: переносить
иногда на большие расстояния вещества, с которыми она сталкивается на своем
пути. Причем, с водой при обычных климатических условиях не реагирует
большинство этих веществ.

Чистая вода, как и дистиллированная вода, имеет рН 7
(средний). Морская вода в основном щелочная, имеет рН около 8. Чистая вода
реагирует с немногими веществами, например, серой, некоторыми солями и
металлами. Также возможен гидролиз (распад) воды при реакции с какими-то
химическими веществами.

Вода может содержать огромное количество взвешенных частиц
разных веществ, в т.ч. и радиоактивных. Именно этим и объясняется превращение
чистой воды в радиоактивную. И в наш век вездесущей атомной энергетики глубокая
и своевременная дезактивация воды – уже глобальная проблема.

Физико-химические свойства воды

То, какими свойствами обладает чистая вода, во многих
случаях зависит от водородных связей внутри ее молекул. При сравнении этих
свойств со свойствами атомов или не связанных с водородом молекулярных
жидкостей с аналогичными размерами молекул некоторые особенности воды
заслуживают внимания:

• Точка плавления льда исключительно высока среди гидридов шестой основной группы.
• Во время таяния льда при атмосферном давлении объем вещества уменьшается на 8,2%. Это аномальное сокращение объема, ведь большинство веществ расширяется во время плавления. Снижению температуры замерзания способствует увеличение давления.
• Зависимость молярного объема жидкой воды от давления и температуры показывает крайности. Плотность жидкой воды имеет максимум при 3,98 ° С.
• Коэффициент теплового расширения α жидкой воды на порядок меньше по сравнению с другими молекулярными жидкостями. Изотермическая сжимаемость χT показывает, что для молекулярной жидкости вода довольно несжимаема.
• Динамическая вязкость воды выше, чем у сопоставимых, не связанных водородом жидкостей. Более того, зависимость вязкости от давления аномальна: вязкость уменьшается с давлением и достигает минимума около 60 МПа (это давление эквивалентно толще воды в 6 км).
• Поверхностное натяжение воды выше, чем у других жидкостей, включая большинство других жидкостей, связанных водородом. В диапазоне температур от 0 до 130°С вода жидкая.
• Теплопроводность увеличивается с ростом температуры. Жидкая вода обладает высокой удельной теплоемкостью при постоянном давлении, которое изменяется незначительно до 100°C.
• Энтальпия испарения воды аномально высока. Аналогично удельной теплоемкости, она почти в четыре раза выше, чем для других сопоставимых жидкостей, не связанных с водородом. Эта разница приписывается водородной связи. Кроме того, энтальпия испарения воды очень велика по сравнению с энтальпией таяния.

Тот факт, что вода увеличивается в объеме при замерзании,
приводит ко многим последствиям в природе. Именно вода и ее свойство легко
проникать в расщелины скал, когда она замерзает, приводит к разрушению скал.
Постепенно происходит физическое и химическое выветривание скальных пород. И, в
конечном итоге, физические свойства и химические функции воды сформировали
почву на нашей планете.

Тот факт, что вода имеет самую высокую плотность при 4°С, а
не в точке замерзания, имеет важное значение для термического расслоения и
циркуляции воды в природе. Это химико-физическое свойство воды приводит к
замерзанию водоемов от их поверхности в направлении дна. Это важно не только
для жизни внутренних водоемов, но и для океанов. Если бы самые холодные районы
океанов должны были замерзать снизу-вверх, то солнечной энергии, полученной за
время лета, было бы достаточно только для оттаивания самого верхнего слоя. Так
осуществляется круговорот энергии и материи, которая опирается на циркуляции
океанов частично или даже полностью.

Огромная удельная теплоемкость воды ответственна за его
способность хранить огромное количество энергии. Таким образом, водные потоки,
например, Гольфстрим, способны нести огромное количество тепла из более теплых
климатических зон в более холодные. Таким образом, океаны работают как огромные
термостаты. Не только климат Земли, но и температурное регулирование живых
организмов зависит от высокой теплоемкости воды. Это способствует, например,
поддержанию постоянной температуры тела у теплокровных организмов. Кроме того,
относительно высокая теплопроводность воды предотвращает серьезные локальные
колебания температуры.

Абсолютно чистая вода имеет электрическую проводимость 0,03
мкСм / см это связано с автопротолизом. Электропроводность, однако, на реальных
водоемах значительно выше, из-за растворенных ионных компонентов. Вода, будучи
сильным диэлектриком (водный диэлектрик – константа), является одним из самых
лучших растворителей для солей и газов, которые способны к сольволизу с
последующей диссоциацией (например, CO2).

Еще одна особенность воды, которая важна для
гидрологического цикла — ее энтальпия испарения. С этим тесно связана летучесть
воды. Она определяет количество воды, которое переходит в газовую фазу и может
транспортироваться в атмосферу.

Таким образом, можно сделать вывод, что вода уникальна в
физическом и химическом плане. Особые свойства воды сделали ее колыбелью и
абсолютным условием жизни на Земле. Зная основные характеристики этого
вещества, можно делать вывод: благодаря каким своим химическим и физико-химическим
свойствам вода стала жидкой основой жизни.