Информационный материал

Стр. 104 - 117

 

 

Молекула вещества, состоящая из одного атома кислорода (оксигена) и двух атомов водорода (гидрогена)

Вода́ (оксид водорода) — бинарное неорганическое соединение, химическая  формула Н₂O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного —кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет цвета, запаха и вкуса. В твёрдом состоянии называется льдом, снегом или инеем, а в газообразном — водяным паром.

Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, льды) — 361,13 млн. км². На Земле примерно 96,5 % воды приходится на океаны, 1,7 % мировых запасов составляют грунтовые воды, ещё 1,7 % на ледники и ледяные шапки Антарктиды и Гренландии, небольшая часть в реках, озёрах и болотах, и 0,001 % в облаках. Бо́льшая часть земной воды — солёная, и она непригодна для сельского хозяйства и питья. Доля пресной составляет около 2,5 %, причём 98,8 % этой воды находится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3 % всей пресной воды содержится в реках, озёрах и атмосфере, и ещё меньшее количество (0,003 %) находится в живых организмах.

Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).

Виды воды

Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях — жидком, газообразном и твёрдом. Вода способна растворять в себе множество органических и неорганических веществ.

Химические названия  

С формальной точки зрения вода имеет несколько различных корректных химических названий:

· Оксид водорода: бинарное соединение водорода с атомом кислорода в степени окисления −2

· Монооксид дигидрогена

· Гидроксид водорода: соединение гидроксильной группы OH^- и катиона (H⁺)

· Оксидан

· Дигидромонооксид

Физические свойства

Вода в нормальных условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние. Атомы водорода присоединены к атому кислорода, образуя угол 104,45°.

При температуре перехода в твёрдое состояние молекулы воды упорядочиваются, в процессе этого объёмы пустот между молекулами увеличиваются и общая плотность воды падает, что и объясняет причину меньшей плотности (большего объёма) воды в фазе льда.

Вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества.

Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде.

Чистая вода — хороший изолятор. Поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Химические свойства

Вода является наиболее распространённым растворителем на планете Земля. Вода — химически активное вещество.

Воду можно получить в ходе реакций:

2H₂O₂ →2H₂O + O₂↑

NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂↑

· В ходе реакций нейтрализации:

H₂SO₄ + 2KOH→ K₂SO₄ + 2H₂O

HNO₃ + NH₄OH → NH₄NO₃ + H₂O

· Восстановлением оксида меди водородом:

CuO + H₂ → Cu + H₂O

Вода реагирует при комнатной температуре:

· с активными металлами (натрий, калий, кальций, барий и др.)

2H₂O + 2Na → 2NaOH + H₂↑

· со фтором и межгалоидными соединениями

2H₂O + 2F₂ → 4HF + O₂↑

H₂O + F₂ → HF + HOF (при низких температурах)

3H₂O + 2IF₅ → 5HF + HIO₃

· с солями, образованными слабой кислотой и слабым основанием, вызывая их полный гидролиз: Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑

· со многими солями, образуя гидраты

Вода реагирует при нагревании:

· с железом, магнием: 4H₂O + 3Fe → Fe₃O₄ + 4H₂↑

· с углем, метаном:  H₂O + C → CO↑ + H₂↑

Вода реагирует в присутствии катализатора:

· с амидами, эфирами карбоновых кислот, ацетиленом и другими алкинами, алкенами, нитрилами

Вода в природе

В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане, а также в виде пара. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой, а твёрдая - криосферой. Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на Земле.

Роль воды в клетке

Вода выполняет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и в то же время — достаточную сложность образующихся комплексных соединений.

Поскольку у льда плотность меньше, чем у жидкой воды, вода в водоемах замерзает сверху, а не снизу. Образовавшийся слой льда препятствует дальнейшему промерзанию водоема, это позволяет его обитателям выжить.

Применение

· Выращивание сельскохозяйственных культур;

· Питьё и приготовление пищи;

· Растворитель - для многих веществ. Используется для очистки как самого человека, так и различных объектов человеческой деятельности, как растворитель в промышленности;

· Обладает наибольшей теплоёмкостью. В качестве теплоносителя воду используют в тепловых сетях, для передачи тепла по теплотрассам от производителей тепла к потребителям. Воду в качестве льда используют для охлаждения в системах общественного питания, в медицине. Большинство атомных электростанций используют воду в качестве теплоносителя;

· Во многих ядерных реакторах вода используется не только в качестве теплоносителя, но и замедлителя нейтронов для эффективного протекания цепной ядерной реакции;

· В пожаротушении вода зачастую используется не только как охлаждающая жидкость, но и для изоляции огня от воздуха в составе пены;

· Многими видами спорта занимаются на водных поверхностях, на льду, на снегу и даже под водой.

Факты

· В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды;

· При средней глубине в 3,6 км Мировой океан покрывает около 71 % поверхности планеты и содержит 97,6 % известных мировых запасов свободной воды;

· Морская вода при обычной её солёности 35 % замерзает при температуре −1,91 °C;

· Иногда вода замерзает при положительной температуре;

· Вода отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег — около 85 %. Под лёд океана проникает только 2 % солнечного света;

· Синий цвет чистой океанской воды объясняется избирательным поглощением и рассеянием света в воде;

· Существует следующая поговорка с использованием формулы воды — H₂O: «Сапоги мои того — пропускают аш-два-о». Вместо сапог в поговорке может участвовать и другая дырявая обувь;

 

 

Класс

7. «Скорость химических реакций» 9 класс

Кейс

При проведении некоторых операций на сердце и нейрохирургических операций пациентов подвергают охлаждению, чтобы снизить скорость протекания в организме метаболических процессов. В других случаях наоборот, необходимо повышение температуры.

Задания:

1. Для чего необходимо учитывать скорость химических реакций?

2. Назовите факторы, от которых зависит скорость химических реакций.

3. Приведите конкретные примеры зависимости скорости химической реакции от различных факторов.