У тверждение, что вода играет основополагающую роль в жизнедеятельности всего живого на нашей планете, совершенно обоснованно, поскольку:

• поверхность Земли на 70 % состоит из воды;
• 70 % воды содержится и в организме человека;
• поразительно, однако, находясь на стадии эмбриона, человек практически полностью состоит из воды - более 95 %;
• в теле младенца треть воды;
• в организме взрослого человека - 60 % воды. И только когда человек находится в преклонном возрасте, уровень воды в организме начинает активно снижаться.

Все эти факты и цифры как нельзя лучше подтверждают уникальные свойства воды.

Уникальные свойства воды: кратко

Вода является прозрачной, безвкусной жидкостью, которая не имеет никакого запаха, но при этом основные её характеристики поистине поразительны:

• показатель молекулярной массы равен 18,0160;
• уровень плотности - 1 г/см³;
• вода является уникальным растворителем: она окисляет практически все известные виды металла и способна разрушить любую твёрдую горную породу;
• сферическая капля воды отличается наименьшей (оптимальной) поверхностью объёма;
• коэффициент поверхностного натяжения равен 72,75*10‾³Н/м;
• вода превосходит большинство веществ по степени удельной теплоёмкости;
• удивительно и то, что вода способна поглощать огромное количество тепла и при этом сама очень мало нагревается;
• вода отличается и полимеризационными способностями. В таком случае свойства её становятся несколько иными, например, кипение полимеризованной воды происходит при более высоких температурах (порядка 6–7 раз выше), чем обычной.

Уникальные физические свойства воды

Уникальные свойства воды находятся в прямой зависимости от способности её молекул к образованию межмолекулярных ассоциатов. Такую возможность обеспечивают водородные связи, а также ориентационные, дисперсионные и индукционные взаимодействия (взаимодействия Ван-дер-Ваальса). Молекулы воды - это продукт как ассоциативных образований (которые, по сути, лишены организованной структуры), так и кластеров (которые как раз таки и отличаются наличием упорядоченной структуры). Под кластером (англ. cluster) принято понимать интеграцию нескольких идентичных по составу элементов. Такая интеграция становится самостоятельной единицей и характеризуется наличием определённых свойств. Если речь идёт о состоянии жидкости, то тогда интегрированные соседствующие молекулы воды способны к образованию непостоянных и быстротечных структур. Когда же речь заходит о состоянии замороженном, то отдельная молекула имеет прочную связь с четырьмя другими такими же молекулами.

В этом смысле к впечатляющим выводам пришёл доктор биологических наук С.В. Зенин. Он обнаружил константные кластеры, которые способны на долгое существование. Выяснилось, что вода - это не что иное, как иерархически упорядоченные объёмные структуры. В основе таких структур положены кристаллообразные соединения. Каждое такое соединение - это совокупность 57-ми самостоятельных молекул. Естественно, это ведёт к образованию структурных объединений в виде шестигранника, которые, в свою очередь, характеризуются как более сложные и высокие. Каждый такой шестигранник состоит из 912-ти самостоятельных молекул воды. Акциденция кластера - это соотношение кислорода и водорода, которые выступают на поверхность. Форма такого образования даёт реакцию на любое воздействие извне, а также на появление примесей. Все грани элементов каждого кластера подвержены влиянию кулоновских сил напряжения. Именно этот факт и даёт возможность идентифицировать упорядоченное состояние воды как особую информационную матрицу. Внутри этих образований молекулы воды взаимодействуют между собой по схеме комплементарности зарядов. Данная схема широко известна в ДНК-исследованиях. В отношении воды касательно принципа комплементарности можно утверждать, что структурные элементы жидкости собираются в клатраты, или ячейки.

Уникальные физико-химические свойства воды

Для того чтобы ещё раз убедиться в уникальных свойствах воды, необходимо рассмотреть более подробно принцип комплементарности. Итак, молекулярная биология определяет комплементарность как взаимность соответствия элементов. Такое соответствие обеспечивает связь структур, которые дополняют друг друга, - это могут быть и радикалы, и макромолекулы, и молекулы - а также определяется их химическими свойствами. Что касается клатратов (от лат. сlathratus ‘защищённый решёткой’), то они определяются как самостоятельные соединения, или включения. Образуются клатраты в результате молекулярных включений. Проще говоря, это «гости» в полости кристаллических каркасов, в составе которых - решётчатые клатраты или молекулы иного рода (это «хозяева»). Кроме того, включения могут происходить и в полость молекулярных клатратов, которые представляют собой одну большую молекулу-хозяина.

Вывод напрашивается сам собой: информационная матрица ДНК-синтеза - это вода, а это значит, что она же и является информационной основой жизни во всей Вселенной. Взяв во внимание статистические расчёты, в которых принимали активное участие д. х. н. В. И. Слесарев, И. Н. Серова, д. б. н. А. В. Каргополова, д. м. н. А. В. Шабров, обычная вода имеет в своём составе:

• 60 % самостоятельных молекул и ассоциатов (деструктурированная часть);
• 40 % кластеров (структурированная часть).

Тот факт, что вода способна к образованию кластеров, в структуру которых положена закодированная информация относительно взаимодействий, является аргументированной почвой для утверждения того, что вода обладает некой памятью. Вода - это открытая, самоорганизующаяся и динамичная система. Внутри этой системы при каждом внешнем воздействии происходит смещение стационарного равновесия.

Какие уникальные свойства есть у воды

На сегодняшний день существует множество техник, которые позволяют получать структурированную воду:

• намагничивание;
• электролитический способ разделения воды на «мёртвую» (анолит) и «живую» (католит);
• заморозка воды с её последующим таянием естественным путём.

Другими словами, можно изменять свойства воды, при этом химический способ исключён, меняются волновые (полевые) характеристики.

Японский исследователь, Масару Эмото, доказал, что вода, подвергаясь различным внешним воздействиям, способна менять свою кристаллическую структуру. И изменения эти зависят, в первую очередь, от той информации, которая была внесена, а не от степени загрязнённости самой среды.

Удивительно, но вода - это неотъемлемый атрибут обрядов многих мировых культур:

• таинство крещения в православии;
• омовение в Ганге у индусов;
• обряды очищения в язычестве.

По всей видимости, представители этих культур, инициировавшие эти обряды, были осведомлены об информационных свойствах воды, тогда сам собой напрашивается вопрос: откуда им пришло это знание? Или они всё-таки уповали на чудо?

Имена всех удивительных людей, так или иначе, имеют «водную» составную. Так может быть, все учёные нашей современности бьются в попытках выяснить то, что уже давно известно древним поколениям?

Примечательно, что Род - это древнейший славянский бог. Не вдаваясь в подробности правочтения древних рун, можно утверждать, что исследователи старины так и не сошлись в едином мнении, как правильно произносить: «Род» или «Вод». Это значит, что обе версии имеют право на существование. Бог один, просто имена разные. Бог (Род или Вод) - это безоговорочное следование принципу двойственности, или «бинерности». А ведь и вода, как мы знаем, двойственна: в её составе и кислород, и водород.

В наш век высоких технологий, когда миром правит информация, мы не можем не знать, что все точные науки, как всемирная паутина, имеют в своём основании информационный бинер - «ноль и единичку». Если взглянуть на жизнь человека более пространственно, то откроется истина - всё наше бытие основано на бинере. Основополагающий принцип Рода (Бога) - это начало самого мелкого и одновременно основа всей Вселенной. Вод (Род) является основой (информационной матрицей) всего, что есть на Земле.

Вне всяких сомнений, Род представляет собой живую бесконечную сущность. На сегодняшний день научные исследователи вплотную подошли к выводу, что именно вода - это живая матрица жизни. Теперь человечеству предстоит исследовать полевую (волновую) суть воды. Дальнейшее изучение уникальных свойств воды становится невозможным без философских обоснований, которые носят герметический характер. Поскольку без актуальности современной парадигмы научный подход выстроить невозможно. А может это всё-таки парадигма древности? На сегодняшний день, те учёные, которые мыслят свободно и пытаются найти ответы скорее иррациональным способом, приходят к тому, что вглядываться необходимо именно в древность.

Все мы знаем, что молекулы воды состоят из двух целых (атомы) водорода и одной целой кислорода. Учёные-математики (в частности можно обратиться к работам А. Корнеева) доказали, что все фрактальные формулы имеют в своей основе математическую конструкцию следующего вида: . Данная формула признана изначальным математическим принципом фрактальных (голографичных) развёртываемостей. Эта закономерность лежит в основе Вселенной. Наличие фрактального кода Вселенной подтверждено рунами и арканами полевого генома.

Уникальные свойства воды в природе были известны издревле, вот почему представители тех малочисленных народов, которые до настоящего времени прибегают к методам шаманизма, с удивительным почтением относятся и к природе в целом, и к воде в частности. Только вдумайтесь в этимологию слова «природа»: это то, что находится при Роде! Это значит, что, относясь пренебрежительно к воде, мы относимся соответствующим образом к самому Богу. Современное общество - это общество потребителей, его члены потребительски относятся друг к другу, что уж там говорить о какой-то воде, а зря…

К слову сказать, многие философские учения приходят к тому, что между отношением человека к воде и его здоровьем на генетическом уровне - самая непосредственная связь. Значит, и судьба в том числе, зависит от того, как мы относимся к воде. Это легко объясняется, поскольку то, что вода обладает памятью - факт. Это значит, что все наши мысли и эмоции - позитивные и негативные - оказывают сильнейшее влияние на воду, которая находится внутри нас (как мы помним, воды в нашем организме 60 %). Вода представляет собой живую сущность, информационную матрицу бытия, она способна поглощать, запоминать и отдавать информацию. Не удивляйтесь, однако поставленный перед вами стакан воды очень тонко реагирует на ваше внутреннее состояние, мысли, эмоции. А запоминая эти мысли и эмоции, выстраивает геометрические (в том числе и полевые, и волновые) структуры. Вариантов таких структур - огромное количество. Другими словами, вы можете сделать из этого стакана воды как лекаря, так и отравителя. Вода - это символ нашего

подсознания (бессознательного), не зря ведь карты Таро содержат изображение «вод подсознания». Наверное, уже ни у кого не осталось сомнений, что вода является информационным источником, хранителем и распространителем.

Несколько слов о психолингвистике

То, что между человеческим духом и рассудком - прямая связь, объяснять не надо. Не подвергается сомнению и понятийность человеческого мышления. Как следствие, качественный уровень нашего мышления находится в прямой зависимости от того языка, на котором мы думаем. Может быть, поэтому и возникает непонимание между народами, разговаривающими на разных языках?

Например, исконно русское мышление носит характер голографичности, поскольку русский/славянский язык, а вместе с ним и азбука, основываются на принципе фрактальности. Вот почему одно и то же слово может быть записано самостоятельными рунами или их сочетаниями, относящимися к разным участкам цепей генома. Опять же рассмотрим слово «вода»: если записать его рунами получится вercana-dagaz. Совокупность второго и четвёртого арканов - это понятийная формула [И + Э] («информация + энергия в информации»). А это уже элемент, относящийся к уравнению Троицы. Попробуем расшифровать: вода - это «со-общение (с-ведение) + энергетика прироста». На языке простого обывателя такое понятийное сочетание звучит как «информация к действию».

Русская душа, русский дух - это энигма для иноземцев, загадка, которую им вряд ли когда-то удастся разгадать. Мы думаем парадоксально, живём эмоциями, совершаем безрассудные поступки. Широта нашей души не подлежит никаким логическим объяснениям для иностранцев. Мы иронизируем относительно себя самих - достаточно открыть сказки про Иванушку-дурачка - а на самом деле мировоззрение внутри нас не имеет ничего общего с плоской расчётливостью. Но для многих других национальностей это является чем-то вроде другого измерения.

К сожалению, за суетой повседневных дел и забот, мы не вслушиваемся в собственную речь, не вдумываемся в её сакральное значение. Современные молодые люди и вовсе недооценивают богатство и многогранность своей родной культуры, старясь показательно использовать модные иностранные фразы. Может быть, пора нам уже перестать портить свой собственный язык иностранными словечками, а пользоваться тем, что нам подарено древностью. Ведь в нашем РОДном языке столько Бога!

Диаграмма состояния (или фазовая диаграмма) представляет собой графическое изображение зависимости между величинами, характеризующими состояние системы, и фазовыми превращениями в системе (переход из твердого состояния в жидкое, из жидкого в газообразной и т. д.). Диаграммы состояния широко применяются в химии. Для однокомпонентных систем обычно используются диаграммы состояния, показывающие зависимость фазовых превращений от температуры и давления, они называются диаграммами состояния в координатах Р--Т.

На рисунке приведена в схематической форме диаграмма состояния воды. Любой точке на диаграмме отвечают определенные значения температуры и давления.

Диаграмма показывает те состояния воды, которые термодинамически устойчивы при определенных значениях температуры и давления. Она состоит из трех кривых, разграничивающих все возможные температуры и давления на три области, отвечающие льду, жидкости и пару.

Рассмотрим каждую из кривых более подробно. Начнем с кривой ОА , отделяющей область пара от области жидкого состояния. Представим себе цилиндр, из которого удален воздух, после чего в него введено некоторое количество чистой, свободной от растворенных веществ, в том числе от газов, воды; цилиндр снабжен поршнем, который закреплен в некотором положении. Через некоторое время часть воды испарится, и над ее поверхностью будет находиться насыщенный пар. Можно измерить его давление и убедиться в том, что оно не изменяется с течением времени и не зависит от положения поршня. Если увеличить температуру всей системы и вновь измерить давление насыщенного пара, то окажется, что оно возросло. Повторяя такие измерения при различных температурах, найдем зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры. Кривая ОА представляет собой график этой зависимости: точки кривой показывают те пары значений температуры и давления, при которых жидкая вода и водяной пар находятся в равновесии друг с другом -- сосуществуют. Кривая ОА называется кривой равновесия жидкость -- пар или кривой кипения . В таблице приведены значения давления насыщенного водяного пара при нескольких температурах.

Попытаемся осуществить в цилиндре давление, отличное от равновесного, например, меньшее, чем равновесное. Для этого освободим поршень и поднимем его. В первый момент давление в цилиндре, действительно, упадет, но вскоре равновесие восстановится: испарится добавочно некоторое количество воды и давление вновь достигнет равновесного значения. Только тогда, когда вся вода испарится, можно осуществить давление, меньшее, чем равновесное. Отсюда следует, что точкам, лежащим на диаграмме состояния ниже или правее кривой ОА, отвечает область пара. Если пытаться создать давление, превышающее равновесное, то этого можно достичь, лишь опустив поршень до поверхности воды. Иначе говоря, точкам диаграммы, лежащим выше или левее кривой ОА, отвечает область жидкого состояния.

До каких пор простираются влево области жидкого и парообразного состояния? Наметим по одной точке в обеих областях и будем двигаться от них горизонтально влево. Этому движению точек на диаграмме отвечает охлаждение жидкости или пара при постоянном давлении. Известно, что если охлаждать воду при нормальном атмосферном давлении, то при достижении 0°С вода начнет замерзать. Проводя аналогичные опыты при других давлениях, придем к кривой ОС, отделяющей область жидкой воды от области льда. Эта кривая -- кривая равновесия твердое состояние -- жидкость, или кривая плавления ,-- показывает те пары значений температуры и давления, при которых лед и жидкая вода находятся в равновесии.

Двигаясь по горизонтали влево в области пара (в нижнею части диаграммы), аналогичным образом придем к кривой 0В. Это--кривая равновесия твердое состояние--пар, или кривая сублимации. Ей отвечают те пары значений температуры к давления, при которых в равновесии находятся лед и водяной пар.

Все три кривые пересекаются в точке О. Координаты этой точки--это единственная пара значений температуры и давления,. при которых в равновесии могут находиться все три фазы: лед, жидкая вода и пар. Она носит название тройной точки .

Кривая плавления исследована до весьма высоких давлений, В этой области обнаружено несколько модификаций льда (на диаграмме не показаны).

Справа кривая кипения оканчивается в критической точке . При температуре, отвечающей этой точке,--критической температуре -- величины, характеризующие физические свойства жидкости и пара, становятся одинаковыми, так что различие между жидким и парообразным состоянием исчезает.

Существование критической температуры установил в 1860 г. Д. И. Менделеев, изучая свойства жидкостей. Он показал, что при температурах, лежащих выше критической, вещество не может находиться в жидком состоянии. В 1869 г. Эндрьюс, изучая свойства газов, пришел к аналогичному выводу.

Одной из особенностей воды, отличающих ее от других веществ, является понижение температуры плавления льда с ростом давления. Это обстоятельство отражается на диаграмме. Кривая плавления ОС на диаграмме состояния воды идет вверх влево, тогда как почти для всех других веществ она идет вверх вправо.

Превращения, происходящие с водой при атмосферном давлении, отражаются на диаграмме точками или отрезками, расположенными на горизонтали, отвечающей 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Так, плавление льда или кристаллизация воды отвечает точке D , кипение воды--точке Е, нагревание или охлаждение воды -- отрезку DE и т. п.

Диаграммы состояния изучены для ряда веществ, имеющих научное или практическое значение. В принципе они подобны рассмотренной диаграмме состояния воды. Однако на диаграммах состояния различных веществ могут быть особенности. Так, известны вещества, тройная точка которых лежит при давлении, превышающем атмосферное. В этом случае нагревание кристаллов при атмосферном давлении приводит не к плавлению этого вещества, а к его сублимации - превращению твердой фазы непосредственно в газообразную.

МОУ Общеобразовательная гимназия №3

Реферат

по химии

на тему

«Удивительные свойства воды»

Выполнил:

Ученик 10 «В» класса Беляевский Антон

Руководитель:

Учитель химии Трифонова Л. В.

Архангельск 2002

Введение (цель работы, задачи) 3

Гл.1. Вода в природе 3

Гл.2. Водная среда 3

Гл.3. Физические свойства воды 4

Гл.4. Химические свойства воды 6

Гл.5. Диаграмма состояния воды 7

Гл.6. Тяжелая вода 9

Гл.7. Ионный состав природных вод 9

Гл.8. Подземные воды 10

Гл.9. Основные методы очистки сточных вод 11

Гл.10. Опыты: 12

10.1 Разложение воды электрическим

10.2 Выращивание кристаллов

Приложение 14

Заключение (Выводы) 15

Список литературы 16

Введение.

Цель работы: Изучить на опыте свойства воды.

Задачи:

1. Вода в природе.

2. Рассмотреть водную среду.

3. Рассказать о физических свойствах воды.

4. Рассказать о химических свойствах воды.

5. Рассказать о диаграмме состояния воды.

6. Рассказать о тяжелой воде.

7. Рассказать об ионном составе воды.

8. Рассказать о подземных водах.

9. Рассмотреть основные методы очистки воды.

10. Проделать опыты.

Гл.1. Вода в природе. Вода - весьма распространенное на Земле вещество. Почти 3/4 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 находится вода, пропитывающая почву и горные породы.

Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чи­стой 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 3,5% (масс.) растворенных веществ, главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль).

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 требуется не более 0,7 г хлора на 1 т воды.

Фильтрованием можно удалить из воды только нерастворимые примеси. Растворенные вещества удаляют из нее путем перегонки (дистилляции) или ионного обмена.

Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека. Согласно современным представлениям, само происхождение жизни связывается с морем. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме того, она сама принимает участие в целом ряде биохимических реакций.

Гл.2 Водная среда. Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд. 375 млн. кубических километров - около 98% всей воды на Земле. Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. квадратных километров. Она примерно в 2,4 раза больше площади суши территории, занимающей 149 млн. квадратных километров. Вода в океане соленая, причем большая ее часть (более 1 млрд. кубических километров) сохраняет постоянную соленость около 3,5% и температуру, примерно равную 3,7 o С. Заметные различия в солености и температуре наблюдаются почти исключительно в поверхностном слое воды, а также в окраинных и особенно в средиземных морях. Содержание растворенного кислорода в воде существенно уменьшается на глубине 50-60 метров.

Подземные воды бывают солеными, соленоватыми (меньшей солености) и пресными; существующие геотермальные воды имеют повышенную температуру (более 30 o С). Для производственной деятельности человечества и его хозяйственно-бытовых нужд требуется пресная вода, количество которой составляет всего лишь 2,7% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах, находящихся в районах в основном Южного полярного круга. Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс. кубических километров. Кроме того, может использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. кубическим километрам. К сожалению, большая часть речного стока в России, составляющая около 5000 кубических километров, приходится на малоплодородные и северные малозаселенные территории. При отсутствии пресной воды используют соленую поверхностную или подземную воду, производя ее опреснение или гиперфильтрацию: пропускают под большим перепадом давлений через полимерные мембраны с микроскопическими отверстиями, задерживающими молекулы соли. Оба эти процесса весьма энергоемки, поэтому представляет интерес предложение, состоящее в использовании в качестве источника пресной воды пресноводных айсбергов (или их части), которые с этой целью буксируют по воде к берегам, не имеющим пресной воды, где организуют их таяние. По предварительным расчетам разработчиков этого предложения, получение пресной воды будет примерно вдвое менее энергоемки по сравнению с опреснением и гиперфильтрацией. Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Впрочем, некоторые из них, например коклюш, ветрянка, туберкулез, передаются и через воздушную среду. С целью борьбы с распространением заболеваний через водную среду Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила текущее десятилетие десятилетием питьевой воды.

Гл.3. Физические свойства 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 её также увеличивается. При 4˚С вода имеет максимальную плотность, и лишь при дальнейшем нагревании её 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 тёплым слоям, и так продолжалось бы до тех пор, пока вся масса водоёма не приобрела бы температуру 0°С. Далее вода начинала бы замерзать, образующиеся льдины погружались бы на дно и водоём промерзал бы на всю его глубину. При этом многие формы жизни в воде были бы невозможны. Но так как наибольшей плотности вода достигает при 4°С, то перемещение ее слоёв, вызываемое охлаждением, заканчивается при достижении этой температуры. При дальнейшем понижении температуры охлаждённый 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 теплоёмкостью , 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 объём, 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 0,1 нм, расстояние ме­жду ядрами атомов водорода равно примерно 0,15 нм. Из восьми электронов, составляющих внешний электронный слой атома кислорода в молекуле воды: .

Две электронные пары образуют ковалентные связи О-Н, а остальные четыре электрона представляют собой две неподелённых электронных пары.

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 неподелённых электронных пар атома кислорода, находящиеся на гибридных - орбиталях, смещены относительно ядра атома и создают два отрицательных полюса.

Молекулярная масса парообразной воды равна 18 и отвечает её простейшей формуле. Однако молекулярная масса жидкой воды, определяемая путем изучения ее растворов в других растворителях, 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 (лёд) атом кислорода каждой молекулы уча­ствует в образовании двух водородных связей с соседними молекулами воды согласно схеме,

в которой водородные связи показаны пунктиром. Схема объемной структуры льда изображена на рисунке. Образование водо­родных связей приводит к такому расположению молекул воды, при котором они соприкасаются друг с другом своими разноимён­ными полюсами. Молекулы образуют слои, причём 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 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 отличие ото льда каждый ассоциат существует очень короткое время: по­стоянно происходит разрушение одних и образование других агре­гатов. В пустотах таких «ледяных» агрегатов могут размещаться одиночные молекулы воды; при этом упаковка молекул воды ста­новится более плотной. Именно поэтому при плавлении льда объём, занимаемый водой, уменьшается, а её плотность возрастает.

По мере нагревания воды, обломков структуры льда в ней становится все меньше, что приводит к дальнейшему повышению плотности воды. В интервале температур от 0 до 4°С этот эффект преобладает над тепловым расширением, так что плотность воды продолжает возрастать. Однако при нагревании выше 4°С преобладает влияние усиления теплового движения молекул и плотность воды уменьшается. Поэтому при 4°С вода обладает максимальной плотностью.

При нагревании воды часть теплоты затрачивается на разрыв водородных связей (энергия разрыва водородной связи в воде составляет примерно 25 кДж/моль). Этим объясняется высокая теплоемкость воды.

Водородные связи между молекулами воды полностью разры­ваются только при переходе воды в пар.

Гл.4. Химические свойства воды. Молекулы воды отличаются большой устойчивостью к нагреванию. Однако при температурах выше 1000 °Ñ водяной пар начинает разлагаться на водород и кислород:

Процесс разложения вещества в результате его нагревания называется термической диссоциацией. Термическая диссоциация воды протекает с поглощением теплоты. Поэтому, согласно принципу Ле Шателье, чем выше температура, тем в большей степени разлагается вода. Однако даже при 2000 °Ñ степень термической диссоциации воды не превышает 2%, т.е. равновесие между газообразной водой и продуктами ее диссоциации - водородом и кислородом - все еще остается сдвинутым в сторону воды. При охлаждении же ниже 1000 °Ñ равновесие практически полностью сдвигается в этом направлении.

Вода - весьма реакционноспособное вещество. Оксиды многих металлов и неметаллов соединяются с водой, образуя основания и кислоты; некоторые соли образуют с водой кристаллогидраты; наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением водорода.

Вода обладает также каталитической способностью. В отсутствие следов влаги практически не протекают некоторые обычные реакции; например, хлор не взаимодействует с металлами, фтороводород не разъедает стекло, натрий не окисляется в атмосфере воздуха.

Вода способна соединяться с рядом веществ, находящихся при обычных условиях в газообразном состоянии, образуя при этом так называемые гидраты газов. Примерами могут служить соединения Хе6НО, CI8HO, СН6НО, СН17НО, которые выпадают в виде кристаллов при температурах от 0 до 24 °С (обычно при повышенном давлении соответствующего газа). Подобные соединения возникают в результате заполнения молекулами газа («гостя») межмолекулярных полостей, имеющихся в структуре воды («хозяина»); они называются соединениями включения или клатратами .

В клатратных соединениях между молекулами «гостя» и «хозяина» образуются лишь слабые межмолекулярные связи; включенная молекула не может покинуть своего места в полости кристалла преимущественно из-за пространственных затруднений, поэтому клатраты - неустойчивые соединения, которые могут существовать лишь при сравнительно низких температурах.

Клатраты используют для разделения углеводородов и благо­родных газов. В последнее время образование и разрушение клатратов газов (пропана и некоторых других) успешно применяется для обессоливания воды. Нагнетая в солёную воду при повышенном давлении соответствующий газ, получают льдоподобные кристаллы клатратов, а соли остаются в растворе. Похожую на снег массу кристаллов отделяют от маточного раствора и промывают, затем при некотором повышении температуры или уменьшении давления клатраты разлагаются, образуя пресную воду и исход­ный газ, который вновь используется для получения клатрата. Высокая экономичность и сравнительно мягкие условия осуществления этого процесса делают его перспективным в качестве промышленного метода опреснения морской воды.

Гл 5. Диаграмма состояния воды. Диаграмма состояния (или фазовая диаграмма) представляет собой графическое изображение зависимости между величинами, характеризующими состояние системы, и фазовыми превращениями в системе (переход из твердого состояния в жидкое, из жидкого в газообразной и т. д.). Диаграммы состояния широко применяются в химии. Для однокомпонентных систем обычно используются диаграммы состояния, показывающие зависимость фазовых превращений от температуры и давления; они называются диаграммами состояния в координатах Р-Т.

На рисунке приведена в схематической форме (без строгого соблюдения масштаба) диаграмма состояния воды. Любой точке на диаграмме отвечают определенные значения температуры и давления.

Диаграмма показывает те состояния воды, которые термодинамически устойчивы при определенных значениях температуры и давления. Она состоит из трех кривых, разграничивающих все возможные температуры и давления на три области, отвечающие льду, жидкости и пару.

Рассмотрим каждую из кривых более подробно. Начнем с кривой ОА (рис.), отделяющей область пара от области жидкого состояния. Представим себе цилиндр, из которого удален воздух, после чего в него введено некоторое количество чистой, свободной от растворенных веществ, в том числе от газов, воды; цилиндр снабжен поршнем, который закреплен в некотором

положении. Через некоторое время часть воды испарится, и над ее поверхностью будет находиться насыщенный пар. Можно измерить его давление и убедиться в том, что оно не изменяется с течением времени и не зависит от положения поршня. Если увеличить температуру всей системы и вновь измерить давление насыщенного пара, то окажется, что оно возросло. Повторяя такие измерения при различных температурах, найдем зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры. Кривая ОА представ­ляет собой график этой зависимости: точки кривой показывают те пары значений температуры и давления, при которых жидкая вода и водяной пар

находятся в равновесии друг с другом - сосуществуют. Кривая ОА называется кривой равновесия жидкость-пар или кривой кипения. В таблице приведены значения давления насыщенного

водяного пара при нескольких температурах.

Температура	Давление насыщенного пара		Температура	Давление насыщенного пара
	мм рт. ст.		мм рт. ст.

Попытаемся осуществить в цилиндре давление, отличное от равновесного, например, меньшее, чем равновесное. Для этого осво­бодим поршень и поднимем его. В первый момент давление в ци­линдре, действительно, упадет, но вскоре равновесие восстановится: испарится добавочно некоторое количество воды и давление вновь достигнет равновесного значения. Только тогда, когда вся вода испарится, можно осуществить давление, меньшее, чем равновес­ное. Отсюда следует, что точкам, лежащим на диаграмме состоя­ния ниже или правее кривой ОА, отвечает область пара. Если пытаться создать давление, превышающее равновесное, то этого можно достичь, лишь опустив поршень до поверхности воды. Иначе говоря, точкам диаграммы, лежащим выше или левее кривой ОА, отвечает область жидкого состояния.

До каких пор простираются влево области жидкого и парооб­разного состояния? Наметим по одной точке в обеих областях, и будем двигаться от них горизонтально влево. Этому движению точек на диаграмме отвечает охлаждение жидкости или пара при постоянном давлении. Известно, что если охлаждать воду при нормальном атмосферном давлении, то при достижении 0°С вода начнет замерзать. Проводя аналогичные опыты при других давлениях, придем к кривой ОС, отделяющей область жидкой воды от области льда. Эта кривая - кривая равновесия твердое состояние - жидкость, или кривая плавления,- показывает те пары значений температуры и давления, при которых лед и жид­кая вода находятся в равновесии.

Двигаясь по горизонтали влево в области пара (в нижнею части диаграммы), аналогичным образом придем к кривой 0В. Это-кривая равновесия твердое состояние-пар, или кривая сублимации. Ей отвечают те пары значений температуры к давлению, при которых в равновесии находятся лед и водяной пар.

Все три кривые пересекаются в точке О. Координаты этой точки - это единственная пара значений температуры и давления,. при которых в равновесии могут находиться все три фазы: лед, жидкая вода и пар. Она носит название тройной точки.

Кривая плавления исследована до весьма высоких давлений, В этой области обнаружено несколько модификаций льда (на диаграмме не показаны).

Справа кривая кипения оканчивается в критической точке. При температуре, отвечающей этой точке, - критической температуре - величины, характеризующие физические свойства жидкости и пара, становятся одинаковыми, так что различие между жидким и парообразным состоянием исчезает.

Существование критической температуры установил в 1860 г. Д. И. Менделеев, изучая свойства жидкостей. Он показал, что при температурах, лежащих выше критической, вещество не может находиться в жидком состоянии. В 1869 г. Эндрьюс, изучая свойства газов, пришел к аналогичному выводу.

Критические температура и давление для различных веществ различны. Так, для водорода = -239,9 °Ñ, = 1,30 МПа, для хлора =144°С, =7,71 МПа, для воды = 374,2 °С, = 22,12 МПа.

Одной из особенностей воды, отличающих ее от других веществ, является понижение температуры плавления льда с ростом давления. Это обстоятельство отражается на диаграм­ме. Кривая плавления ОС на диаграмме состояния воды идет вверх влево, тогда как почти для всех других веществ она идет вверх вправо.

Превращения, происходящие с водой при атмосферном давле­нии, отражаются на диаграмме точками или отрезками, располо­женными на горизонтали, отвечающей 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Так, плавление льда или кристаллизация воды отвечает точке D , кипение воды - точке Е, нагревание или охлаждение воды - отрезку DE и т. п.

Диаграммы состояния изучены для ряда веществ, имеющих научное или практическое значение. В принципе они подобны рассмотренной диаграмме со­стояния воды. Однако на диаграммах состояния различных веществ могут быть особенности. Так, известны вещества, тройная точка которых лежит при давле­нии, превышающем атмосферное. В этом случае нагревание кристаллов при ат­мосферном давлении приводит не к плавлению этого вещества, а к его сублимации - превращению твердой фазы непосредственно в газообразную.

Гл 6. Тяжелая вода . При электролизе обычной воды, содержащей наряду с молекулами НО также незначительное количество молекул DO, образованных тяжелым изотопом водорода, разложению подвергаются преимущественно молекулы НО. Поэтому при длительном электролизе воды остаток постепенно обогащается молекулами DO. Из такого остатка после многократного повторения электролиза в 1933 г. впервые удалось выделить небольшое количество воды, состоящей почти на 100% из молекул DО и получившей название тяжелой воды.

По своим свойствам тяжелая вода заметно отличается от обычной воды (таблица). Реакции с тяжелой водой протекают медленнее, чем с обычной. Тяжелую воду применяют в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах.

Гл. 7. Ионный состав природных вод. Происходящее в почвах процессы окисления органических веществ вызывают расход кислорода и выделение углекислоты, поэтому в воде при фильтрации её через почву возрастает содержание углекислоты, что приводит к обогащению природных вод карбонатами кальция, магния и железа, с образованием растворимых в воде кислых солей типа:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ® Ca(HCO 3) 2

Бикарбонаты присутствуют почти во всех водах в тех или иных количествах. Большую роль в формировании химического состава воды играют подстилающие почву грунты, с которыми вода вступает в соприкосновение, фильтруясь и растворяя некоторые минералы. Особенно интенсивно обогащают воды осадочные породы, такие, как известняки, доломиты, мергели, гипс, каменная соль и др. В свою очередь почва и породы обладают способностью адсорбировать из природной воды некоторые ионы (например, Ca 2+ , Mg 2+), замещая их эквивалентным количество других ионов (Na + , K +).

Подпочвенными водами легче всего растворяются хлориды и сульфаты натрия и магния, хлорид кальция. Силикатные и алюмосиликатные породы (граниты, кварцевые породы и т.д.) почти нерастворимы в воде и содержащей углекислоту и органические кислоты.

Наиболее распространенными в природных водах являются следующие ионы: Cl - ,SO ,HCO ,CO ,Na + ,Mg 2+ ,Ca 2+ ,H + .

Ион хлора присутствует почти во всех природных водоемах, причем его содержание меняется в очень широких пределах. Сульфат - ион также распространен повсеместно. Основным источником растворенных в воде сульфатов является гипс. В подземных водах с содержанием сульфат - иона обычно выше, чем в воде рек и озер. Из ионов щелочных металлов в природных водоемах в наибольших количествах находится ион натрия, который является характерным ионом сильноминерализованных вод морей и океанов.

Ионы кальция и магния в маломинерализованных водах занимают первое место. Основным источником ионов кальция является известняки, а магния - доломиты (MgCO 3 ,CaCO 3). Лучшая растворимость сульфатов и карбонатов магния позволяет присутствовать ионам магния в природных водах в больших концентрациях, чем ионов кальция.

Ионы водорода в природной воде обусловлены диссоциацией угольной кислоты. Большинство природных вод имеют pH в пределах 6,5 - 8,5. Для поверхностных вод в связи с меньшим содержанием в них углекислоты pH обычно выше, чем для подземных.

Соединения азота в природной воде представлены ионами аммония, нитритными, нитратными ионами за счет разложения органических веществ животного и растительного происхождения. Ионы аммония, кроме того, попадают в водоемы со сточными промышленными водами.

Соединения железа очень часто встречаются в природных водах, причем переход железа в раствор может происходить под действием кислорода или кислот (угольной, органических). Так например, при окислении весьма распространенного в породах пирита получается сернокислое железо:

FeS 2 + 4O 2 ® Fe 2+ + 2SO, а при действии угольной кислоты - карбонат железа:

FeS 2 + 2H 2 CO 3 ® Fe 2+ + 2HCO 3 + H 2 S + S.

Соединения кремния в природных водах могут быть в виде кремниевой кислоты. При pH < 8 кремниевая кислота находится практически в недиссоциированном виде; при pH >8 кремниевая кислота присутствует совместно с HSiO, а при pH >II - только HSiO. Часть кремния находится в коллоидном состоянии, с частицами состава HSiO 2 ·H 2 O , а также в виде поликремневой кислоты: X·SiO 2 ·Y·H 2 O. В природных водах присутствуют также Al 3+ ,Mn 2+ и другие катионы.

Помимо веществ ионного типа природные воды содержат также газы и органические и грубоцисперсные взвеси. Наиболее распространенными в природных водах газами являются кислород и углекислый газ. Источником кислорода является атмосфера, углекислоты - биохимические процессы, происходящие в глубинных слоях земной коры, углекислота из атмосферы.

Из органических веществ, попадающих извне, следует отметить гуминовые вещества, вымываемые водой из гумусовых почв (торфяников, сапропелитов и др.). Большая часть из них находится в коллоидном состоянии. В самих водоемах органические вещества непрерывно поступают в воду в результате отмирания различных водных организмов. При этом часть из них остается взвешенной в воде, а другая опускается на дно, где происходит их распад.

Грубодисперсные примеси, обуславливающие мутность природных вод, представляют собой вещества минерального и органического происхождения, смываемые с верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время весенних паводков.

Гл. 8. Подземные воды. Советский ученый Лебедев на основе многочисленных экспериментов разработал классификацию видов воды в почвах и грунтах. Представления А.Ф.Лебедева, получившие дальнейшее развитие в более поздних исследованиях, позволили выделить следующие виды воды в горных породах: в форме пара, связанную, свободную, в твердом состоянии.

Парообразованная вода занимает в породе поры, не заполненные жидкой водой, и перемещается за счет различной величины упругости пара или потоком воздуха. Конденсируясь на частицах породы, водяные пары переходят в другие виды влаги.

Различают несколько видов связанной воды. Сорбированная вода удерживается частицами породы под влиянием сил, возникающих при взаимодействии молекул воды с поверхностью этих частиц и с обменными катионами. Сорбированную воду разделяют на прочносвязанную и рыхлосвязанную. Если влажную глину подвергать давлению, то даже под давлением в несколько тысяч атмосфер часть воды невозможно удалить из глины. Это прочносвязанная вода. Полное удаление такой воды достигается лишь при температуре 150 - 300 о С. Чем меньше минеральные частицы, слагающие породу, и, следовательно, выше их поверхностная энергия, тем большее количество прочносвязанной воды в этой породе. Рыхлосвязанная, или пленочная, вода образует плёнку вокруг минеральных частиц. Она удерживается слабее и довольно легко удаляется из породы под давлением. Особенно важную роль играет сорбированная вода в глинистых породах. Она влияет на прочностные свойства глин и фильтрационную способность.

Как уже указывалось, связанная вода участвует в строении кристаллических решёток некоторых минералов. Кристаллизационная вода входит в состав кристаллической решётки. Гипс, например, содержит две молекулы воды CaSO 4 ·2H 2 O. При нагревании гипс теряет воду и превращается в ангидрит (CaSO 4).

Известно, что при температуре около 4 о С вода имеет максимальную плотность 1,000 г/см 3 . При 100 о С её плотность - 0,958 г/см 3 , при 250 о С -

0,799 г/см 3 . За счет пониженной плотности происходит конвективное, восходящее движение нагретых подземных вод.

Принято считать, что вода практически несжимаема. Действительно, коэффициент сжимаемости воды, показывающий, на какую долю первоначального объема уменьшится объём воды при увеличении давления на I aт, очень мал. Для чистой воды он равен 5·10 -5 I/ат. Однако упругие свойства воды, а также водовмещающих пород играют важнейшую роль в подземной гидродинамике. За счет сил упругости создается напор подземных вод. Температура и давление действуют на плотность воды в противоположном направлении.

Плотность подземных вод зависит также от их химического состава и концентрации солей. Если пресные подземные воды имеют плотность, близкую к 1 г/см 3 , то плотность концентрированных рассолов достигает 1,3 - 1,4 г/см 3 . Повышение температуры приводит к значительному уменьшению вязкости подземных вод и, таким образом, облегчает их движение через мельчайшие поры.

Подземные воды исключительно разнообразны по свому химическому составу. Высокогорные источники обычно дают очень пресную воду с низким содержанием растворенных солей, иногда менее 0,1 г. в 1 л., а в одной из скважин в Туркменистане был рассол с минерализацией 547 г/л.

Гл. 9. Основные методы очистки сточных вод. Методы, применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод, можно разделить на три группы: механические; физико-химические, биологические. В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой степени очистки они могут допол­няться сооружениями биологической либо физико-хими­ческой очистки, а при более высоких требованиях в состав очистных сооружений включаются сооружения глубокой очистки. Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживаются, образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная биомасса пос­тупает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельско­хозяйственные нужды или сбрасываться в водоем. Обра­ботанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органи­ческих примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подго­товки сточных вод к биологическим или физико-хими­ческим методам очистки. В результате механической очистки обеспечивается снижение взвешенных веществ до 90%,а органических веществ до 20%. В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры. Песколовки применяются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей, в основном песка. Обезвоженный песок при надежном обеззараживании может быть использован при производстве дорожных работ и изготовлении строительных материалов. Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод. Усреднение достигается либо дифференцированием потока поступающей сточной воды, либо интенсивным перемешиванием отдельных стоков. Первичные отстойники применяются для выделения из сточных вод взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойни­ка, или всплывают на его поверхность.

Для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, при концентрациях более 100 мг/л применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой прямоугольные резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотнос­тей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, собираются и удаляются из нефтеловушки на утилизацию.

Биологическая очистка – широко применяемый на практике метод обработки бытовых и производственных сточных вод. В его основе лежит процесс биологическо­го окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоор­ганизованных организмов - водорослей, грибов и т. д., связанных между собой в единый комплекс сложны­ми взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).

Химические и физико-химические методы очистки играют значительную роль при обработке производственных сточных вод.

Они применяются как самостоятельные, так и в сочетании с механическими и биологи­ческими методами.

Нейтрализация применяется для обработки производственных сточных вод многих отраслей промышленности, содержащих щелочи и кислоты. Нейтрализация сточных вод осуществляется с целью предупреждения коррозии материалов водоотводящих сетей и очистных сооружений, нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоемах.

Гл. 10 . Опыты.

Разложение воды электрическим током.

Цель: доказать опытным путём, что при разложении воды электрическим током выделяется кислород и водород.

Оборудование: 1) вода;

3) источник тока;

4) поваренная соль (NaCl);

5) провода.

Ход работы: 1) Собрать прибор для разложения воды электрическим током.

2) Дистиллированная вода электрический ток не проводит, но при добавлении поваренной соли (NaCl) – отличный проводник электричества.

Наблюдения: При разложении воды электрическим током, я заметил, что на проводе с отрицательным зарядом бурно выделялись пузырьки газа, а на проводе с положительным зарядом они только скапливались у их кончиков. Так как в молекуле воды (Н 2 О) на два атома водорода приходится один атом кислорода то, тот газ, который бурно выделялся, будет водородом, а тот, который только скапливался на концах проводов – кислородом. Вскоре провод с выделяющимся кислородом начал окислятся - он почернел и распался, а на проводе, на котором выделялся водород, образовался белый «налёт». Через некоторое время разлагающаяся вода приобрела голубоватый оттенок.

Выращивание кристаллов.

Цель: вырастить кристаллы алюмокалиевых квасцов (KAl(SO 4) 2 12H 2 O) и железного купороса (FeSO 4 7H 2 O).

Оборудование: 1) химические стаканы;

2) шерстяные нитки;

5) палочка.

Ход работы: Кристаллы выращивают в основном способом постепенного охлаждения насыщенного раствора, так как это позволяет в более короткие сроки вырастить большие кристаллы правильной формы. В научной и методической литературе описываются различные методы выращивания кристаллов.

Насыщенные растворы солей готовят при температуре 70 – 80 °С.

Алюмокалиевые квасцы (KAl(SO 4) 2 12H 2 O): 150 – 200 г на 500 мл.

Железный купорос (FeSO 4 7H 2 O): 200 – 250 г на 500 мл.

Приложение

рис.1 Разложение воды электрическим током

рис.2 Выращивание кристаллов

Заключение.

Выводы:

1. Вода - это жидкость без цвета, вкуса и запаха, температура плавления - 0 °С, температура кипения - 100 °С, удельная теплоемкость - 4,18 Дж/(гК);

2. Вода имеет химическую формулу H 2 O, молекула воды имеет угловое строение;

3. Вода существует в трех агрегатных состояниях - жидком, твердом и газообразном;

4. Вода - реакционноспособное вещество.

5. Ионный состав различных природных вод заметно отличается.

6. Существуют разные методы очитски воды.

На практике были проведены опыты, и описаны результаты эксперимента с участием воды.

Результаты опытов оформлены в приложении.

В дальнейшем намечена программа по экспериментальному и теоретическому изучению воды.

Список использованной литературы:

1. Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1980 – 127 с.

2. Ахметов Н.С. Неорганическая химия. - М., 1992г.

3. Глинка Н.А. Общая химия. - Л. 1989г.

4. Глобальная сеть «Интернет».

5. Детская энциклопедия. Техника и производство. – М., 1972г.

6. Криуман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. Ч.1. Пособие для учащихся – М.: Просвещение, 1983г. – 320с.

7. Ливчак И. Ф., Воронов Ю.В.,"Охрана окружающей среды".

8. Панина Е.Ф., “Состав, свойства и методы очистки сточных вод предприятий горной промышленности”, 1990г.

9. Прокофьев М.А. Энциклопедический словарь юного химика. – М., 1982г.

10. Сергеев Е.М. , Кофф Г.Л. «Рациональное использование и охрана окружающей среды городов».

11. Фадеев Г.Н. Химические реакции: Пособие для учащихся. –

М.: Просвещение, 1980г. – 176 с.

12. Хомченко Г.П. Пособие по химии для поступающих в ВУЗы. – М., ОНИКС, 2000г. – 464с.

13. Чернова Н.М., Былова А.М., "Экология".

Удивительные свойства воды

Удивительные свойства воды

Вода - такая привычная и, на первый взгляд, понятная, и вместе с тем, загадочная, но так до конца и не разгаданная - притягивает и завораживает нас своими сокровенными тайнами.

Слово «вода», по словарю Владимира Даля, - стихийная жидкость, ниспадающая в виде дождя и снега, образующая на земле родники, ручьи, реки и озера, а в смеси с солями - моря.

Таящая в себе нескончаемый потенциал, она дарует жизнь, и, по-матерински заботясь, очищает и врачует. Ее нежность безмерна, но и сила, таящаяся в ней, огромна. Главное - просто любить ее. Любить, как часть себя, ибо все мы, в зависимости от возраста, на 70-90% состоим из воды.

Именно любовь и доброта воспринимаются водой с благодарностью и возвращаются человеку сторицей. Вода обладает поистине волшебными свойствами. О мистической силе Крещенской воды не знает разве что ребенок: она способна исцелять и тело, и душу.

Вода все помнит

(Мистические свойства воды)

Существует удивительная гипотеза о том, что у воды есть память. Воспринимая любое воздействие, вода запоминает все, что происходит в окружающем пространстве. Запечатлевая информацию и тем самым приобретая новые свойства, вода изменяет свою структуру. При этом ее химический состав остается прежним - H2O. Структура воды - это то, как организованы ее молекулы. Ученые предполагают, что именно молекулы воды, образующие устойчивые группы жидких кристаллов, являются своеобразными ячейками памяти, в которые вода записывает все, что видит, слышит, ощущает.

Святая вода имеет уникальные свойства

По мнению российского профессора Константина Короткова, наиболее сильными способностями воздействия на воду обладают эмоции человека: как положительные, так и отрицательные. Любовь повышает энергетику воды, а агрессия ее резко понижает. Также на структуру воды огромное положительное влияние оказывают молитвы.

Примером является вода, освященная в храме. Такая вода считается целебной, отличается повышенным содержанием серебра и имеет огромные очищающие возможности. Она обладает сильной устойчивой структурой и способна передавать свои свойства. Если всего 10 миллилитров Святой воды развести в 60 литрах обычной, то вся вода приобретает свойства Святой. В этой связи необходимо упомянуть известное поверье о том, что дважды в году в открытых водоемах у воды появляются свойства Святой. Первая дата - ночь на Крещение Господне: с 18 на 19 января, с 24.00 до 4.00 утра. Вторая дата - ночь на Ивана Купала: с 6 на 7 июля, с 24.00 до 4.00 утра.

На воду можно воздействовать

Мистические свойства воды Австрийский исследователь Аллоис Груббер отмечает, что если обращаться к воде с хорошими добрыми мыслями, благословлять ее, говорить ей «спасибо», качество этой воды будет улучшаться. В продолжение этой мысли японский исследователь Эмото Масару подчеркивает, что, употребляя воду, которая несет в себе определенную информацию, человек может существенно менять свое состояние. Поэтому прежде чем выпить стакан воды, Эмото советует улыбнуться и произнести слова благодарности.

А тот факт, что вода может нести в себе определенную информацию, Эмото Масару смог не только теоретически обосновать, но и практически представить в виде необыкновенных по своей красоте фотографий, на которых отражено разнообразие вариантов структуры воды (в зависимости от ее "впечатлений").

В своей лаборатории он исследовал образцы воды, которые были подвержены различным видам воздействия. "Впечатления" воды были зафиксированы путем ее стремительного замораживания в криогенной камере, а затем рассмотрены под микроскопом. Результаты, которые были получены, поражают воображение.

Вода лечит тело и душу

Если вода из разных источников имеет такую разнообразную структуру и столь изумительным образом реагирует на различные воздействия, то можно предположить, что, используя определенную и специальным образом запрограммированную воду, человек имеет возможность существенно улучшить состояние своего здоровья.

Вода из магистральных городских сетей Водоканала содержит много хлора. В основном люди предпочитают кипятить воду, чтобы избавиться от вредных веществ, есть еще другой способ, менее популярный но тоже действенный - это готовить талую воду дома. А самый надежный способ это, конечно, очищение воды с помощью фильтров.

И раз уж мы заговорили об интересных свойствах воды, нелишним будет всем нам еще раз напомнить, что воду обязательно надо очищать! Одна из самых главных задач фильтрации это очистка воды от железа , марганца и различных солей. С этим всем отлично справятся специальные фильтры, и у вас дома всегда будет всегда самая свежая и чистая вода без вредных примесей.

Китайский философ Лао Дзы писал, что вода, являясь мягкой и слабой, в преодолении твердого и крепкого - непобедима и нет ей по силе равных. Поэтому до тех пор, пока чистейшие родники будут пробиваться из чрева земли, бурные реки будут мчаться по живописным склонам гор, а животворящие дожди будут проливаться на нашу прекрасную Землю, мы будем жить. Ибо, как говорил французский писатель Антуан де Сент-Экзюпери: «Вода и есть жизнь».

Проектная деятельность учащихся на уроках по окружающему миру

Беляева Ольга Александровна

В настоящее время преподавание в школе должно соответствовать требованиям ФГОС второго поколения. Это предполагает использование разнообразных новых методов и приемов работы. Один из них это - проектная деятельность учащихся. Данная деятельность используется как в старшей, так и в начальной школе. Проектная деятельность может использоваться и в урочное время, и во внеурочной работе. Создание проектов - это увлекательная, но трудоемкая работа, которая предполагает постановку целей, выдвижение гипотезы, доказательство или исследование и выводы.

Проект « Необычные свойства воды» разработан по теме « Вода» 3 класс УМК « Школа 21 00. В данном проекте учащиеся рассматривали те свойства воды, которые не описываются в учебнике. При работе над проектом в течении нескольких месяцев учащиеся класса доказывали необычные свойства воды, проводя различные опыты, изучая дополнительную литературу. Данный проект дети с успехом защитили на школьной научной конференции.

Необычные свойства воды

Тема: Необычные свойства воды.

Обоснование выбора темы. С водой мы сталкиваемся ежедневно и она занимает важнейшее место в жизни всего живого. С одной стороны- нет ничего более простого и доступного на планете, как вода, с другой - более загадочного и уникального.

Гипотеза - предположим, что вода обладает уникальными свойствами.

Объект- вода.

Цель исследования - доказать, что вода необычное вещество.

Задачи исследования:

• проанализировать литературу и информацию в Интернете по данной проблеме;
• провести наблюдения за основными состояниями воды, её физическими свойствами;
• определить и выделить удивительные свойства воды;
• провести эксперименты, доказывающие её уникальность;
• понаблюдать, как человек использует необычные свойства воды;
• сделать выводы.

Методы исследования: анализ, наблюдение, эксперимент(опыт).

Введение

«Вода! У тебя нет ни вкуса, ни запаха, тебя не опишешь, тобой наслаждаешься, не понимая, что ты такое. Ты просто необходима для жизни, ты есть сама жизнь. Ты величайшее в мире богатство, но и самое непрочное. Ты не терпишь примесей, не выносишь ничего чужеродного. Ты божество, которое так легко спугнуть» .

(французский писатель Антуан де Сент- Экзюпери).

Что такое вода? Разве она только та бесцветная жидкость, что налита в стакан? Океан, покрывающий почти всю нашу планету - это вода. В нём миллионы лет назад зародилась жизнь. Тучи, облака, туманы, несущие влагу всему живому на земной поверхности, - это ведь тоже вода. Бескрайние ледяные пустыни полярных областей, снеговые покровы, застилающие почти половину планеты, - и это вода. Без неё не возможна жизнь и деятельность человека. Вода- наиболее распространенное, доступное и дешевое вещество. Она и дорога, и среда обитания животных, и «добытчик» электрического тока, и «транспортное средство» питательных веществ к клеткам растений и животных. И наконец, без неё не обойтись в быту. Вода- это чудо природы. (приложение рис.1)

Нынешняя наука, с легкостью рассуждает о галактиках и черных дырах, но не всегда может пояснить, как «работает» элементарная вода.

В своей исследовательской работе мы собрали информацию о воде из разных источников- из книг, научно- популярных фильмов и Инетернета. Проанализировали её и выделили свойства воды, которые придают ей уникальность.

1 глава

Основные физические свойства воды

Мы провели наблюдения и доказали, что объект нашего исследования уникален по сравнению с другими веществами на Земле. Не одно вещество не может «похвастаться» таким количеством свойств, которые делают его незаменимым в нашей жизни. Выделим некоторые из них:

• не имеет запаха, вкуса и формы;
• текучее;
• прозрачное и бесцветное;
• растворяет другие вещества. (приложение рис. 2)

Единственное вещество на планете, которое может находится в 3х состояниях:

• жидком- вода;
• твердом- лед;
• газообразном- пар; (приложение рис. 3)

Ученым известно, что тело человека почти на 2/3 состоит из воды.

Человек может прожить без воды не более восьми дней, а в пустыне смертельное обезвоживание организма наступает уже через сутки. Потеря 6-8% воды от общего веса тела приводит к обмороку. Потеря же 25% жидкости смертельна для человека. Учеными подсчитано, что для того чтобы себя хорошо чувствовать, взрослому жителю умеренных широт необходимо выпивать от двух до трёх литров воды в сутки, а человеку, живущему в пустыне - семь с половиной литров. Можно рассчитать необходимое количество воды для себя. Это 40 граммов на килограмм массы тела. Т.е. если участник проекта Рита весит 30 кг, то ей нужно выпить 1,2 литра в день, а участник Рома -40кг соответственно - 1,6 литра в день. Если не придерживаться этих норм, то снижается работоспособность, появляется усталость.

Вода занимает 3/4 поверхности земного шара

Из воды состоит 4/5 растения.

Докажем, что вода находится в растениях. Для этого проведем опыт.

Опыт №1.

Выделим из свежей древесины воду. Мы поместим кусочек в сухую банку, закроем крышкой и поставим на горячую батарею.

Результат: при нагревании на стенках банки образовались мелкие капельки воды. (приложение рис. 4)

Вывод : вода содержится в растениях .

Докажем, что вода «нужна всем».

Опыт №2.

Возьмём две фасолины, одну положим на сухую ватку, другую на мокрую.

Результат: через 3 дня на мокрой ватке у фасоли появился росток, а на сухой фасоль засохла. (приложение рис. 5)

Вывод: вода необходима для начала и продолжения жизни.

Мы рассмотрели основные физические свойства воды, всем известные. Но есть и удивительные. Мы их используем в повседневной жизни, не замечая их уникальность. Эти свойства и представляют для нашего проекта наибольший интерес.

2 глава

Удивительные свойства воды

• Хотите получить награду в 1 тысячу фунтов стерлингов от Британского Королевского химического общества? Надо всего лишь объяснить с научной точки зрения, почему в некоторых случаях горячая вода замерзает быстрее, чем холодная!

Еще в древности Аристотель обращал внимание на это. В средние века ученые пытались объяснить данный феномен. Затем об этом неудобном факте забыли. И только в 1968 году «вспомнили» благодаря школьнику Эрасто Мпембе из далекой от всякой науки Танзании, который случайно заметил этот факт.

Проведем эсперимент и понаблюдаем за горячей и холодной водой в морозильной камере.

Опыт № 3.

В ячейки для льда нальём теплую воду 35 ° С и поставим в морозильную камеру, засечем время превращения воды в лёд.

Тоже самое проделаем с холодной водой-0,5 ° С.

Результат: тёплая вода превратилась в лед через 20 минут;

холодная вода превратилась в лед через 25 минут;

Для опыта необходима вода пределенной температуры.

Вывод: горячая вода замерзает быстрее, чем холодная при определенных условиях. (приложение рис. 6)

Производители мороженого и бармены используют этот эффект в своей повседневной работе, но никто в действительности не знает, почему это работает.

• В ходе работы над проектом мы обратили внимание, что вода может перемещаться самостоятельно.

Опыт №4.

Возьмем 3 стакана, в два из них нальём воду. Третий оставим пустым и к нему перекинем «мостики» из бумажных салфеток.

Результат : вода по «мостикам» « перешла» в пустой стакан, уровень воды в 3х стаканах стал почти одинаковый.

Вывод :вода может подниматься вверх без посторонней помощи. (приложение рис. 7)

Это удивительное свойство помогает растениям получать влагу из почвы и перемещать от корней по стеблям к листьям. Зная такую способность воды, можно домашние растения надолго оставлять без полива. Для этого необходимо сделать нехитрое устройство. (приложение рис. 8)

• Мы задумались, а какая вода быстрее будет подниматься вверх?

Опыт №5.

Возьмет 2 стакана: №1- с теплой водой и №2 -с холодной водой;

две полоски картона, один конец которых окрашен в разные цвета маркерами;

опустим концы полосок картона в стаканы;

Результат : краски маркера на полоске в тёплой воде поднялись вверх быстрее и выше, чем в холодной. (приложение рис. 9)

Вывод : теплая вода поднимается вверх быстрее холодной.

Теперь нам понятно почему растения нужно поливать теплой водой. Не потому что от холодной они могут «простудиться» и «заболеть», а потому что теплая вода доставит необходимые питательные вещества из почвы и живительную влагу быстрее.

• Когда мы любуемся рыбками в аквариуме, они всегда кажутся нам больше, чем есть на самом деле. Выясним почему?

Опыт №6.

В один прозрачный стакан нальём воду, другой оставим пустым. Поставим игрушечную фигурку сначала за пустой, затем за наполненный водой.

Результат: за пустым стаканом размеры фигурки не изменились, а за стаканом с водой значительно увеличились. (приложение рис.10)

Вывод : вода зрительно увеличивает предметы .

• В холодное время года наши квартиры теплые благодаря паровому отоплению. А почему именно вода в батареях?

Опыт №7.

Поставим металлический ковшик на плиту.Через 10 секунд его нельзя взять в руки-он раскален. В этот же ковшик нальем стакан воды и поставим на плиту. Доводим до кипения, на это нужно уже больше времени. Переливаем горячую воду из ковша в стакан с ложкой.

Результат: Через десять минут ковш остыл, а стакан нельзя взять в руки. Вода нагрела ложку и стенки стакана.(приложение рис.11)

Вывод : У воды есть свойство долго удерживать тепло. Оно и самое доступное текучее вещество. Поэтому именно вода в наших батареях.

• Всем известно, что зимой необходимо поддерживать паровое отопление. Иначе вода остынет, замерзнет и батареи лопнут.

Опыт № 8.

Возмём бутылку, нальём воду и поместим её в морозильную камеру холодильника.

Результат: вода замерзла и расширилась, её объём увеличился и бутылка треснула.(приложение рис.12)

Вывод :

1 . вода при низких температурах превращается в лед;

2. вода при замерзании расширяется.

• Многие ученые, изучающие воду, утверждают, что она способна менять свою структуру под воздействием любой информации. Даже эмоции человека оказывают сильное влияние на воду.

Опыт №9.

Возьмем три горшка, поместим их в одинаковые условия и посадим фасоль. Возьмем 3 банки с одинаковой водой. Каждой горшок поливаем «своей» водой. Поливая фасоль, будем передавать воде информацию разного характера:

№1 -добрые, хвалебные слова, петь песни, читать стихи;

№2- молчим;

№3- ругаем воду;

Результат: росток фасоли пророс в горшке

№1- на 3-й день,

№2- на 4-й день,

№3- на 5-й день.

Вывод: вода способна накапливать, передавать информацию другим объектам, состоящим из воды.

(приложение рис. 13)

Объект нашего исследования кажется будничным и естественным только на первый взгляд. Опытным путем мы убедились в необычности многих его свойств. Эти свойства- подарок всему живому на Земле.

ВЫВОДЫ:

В таблице представлены удивительные свойства воды, которые мы доказали опытами.

Таблица № 1.

Свойства воды.

	содержится в растениях
	необходима для начала и продолжения жизни
	горячая замерзает быстрее, чем холодная при определенных условиях
	может подниматься вверх без посторонней помощи
	теплая поднимается вверх быстрее холодной
	вода зрительно увеличивает предметы
	долго сохраняет тепло
	расширяется при замерзании
	может менять свои свойства под воздействием информации

Список литературы и источников.

1. «Тайная жизнь воды» ЭмотоМасару.
2. «Тайны воды» Олег Арсенов.
3. Журнал «GEO.
4. «Наука и жизнь».Электронное издание. http://www.nkj.ru/
5. «Знание-сила»-научно-популярный журнал http://www.znanie-sila.ru/

«Необычные свойства воды»

«Вода. Новое измерение» http://www.youtube.com/watch?v=u4y1mNHW8is