Вода

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Цей термін має також інші значення. Дивись Вода (багатозначність)

Вода

Вода, Н₂0 - рідина без запаху, смаку і кольору; оксид водню.

Зміст

1 Поширення в природі
2 Фізичні властивості
3 Хімічні властивості
4 Роль води в природі і житті людини
5 Очистка природної води
6 Дивись також
7 Джерела

[ред.] Поширення в природі

Вода належить до найбільш поширених речовин у природі. Водою вкрито близько 4/5 поверхні земної кулі (океани, моря, озера, річки). Значні її кількості у вигляді льоду і снігу вкривають високі гори і величезні простори Арктики і Антарктики. Багато води в атмосфері повітря — пара, туман і хмари. Значні кількості води містяться і в земній корі у вигляді підземних вод. У природі вода перебуває не тільки у вільному стані, а і в хімічно зв'язаному. Вона входить до складу багатьох гірських порід і всіх рослинних і тваринних організмів. На воду припадає близько 60% маси тварин і до 80% маси риб. У деяких рослинах вміст води іноді перевищує 90% їх маси.

Більшість запасів води на Землі знаходяться в морях і океанах, прісна вода становить менше 1%.

[ред.] Фізичні властивості

Чиста вода являє собою безбарвну прозору рідину, без запаху і смаку. При 0°С вона замерзає і перетворюється у лід, а при 100°С і нормальному атмосферному тиску кипить, перетворюючись у пару. В газоподібному стані вода існує і при нижчій температурі, навіть нижче 0°С. Тому лід і сніг теж поступово випаровуються.

У рідкому стані практично не стискається, у замерзлому стані розширюється на 1/11 від свого об'єму.

Найбільшу густину вода має при +4°С. Масу 1 см³ чистої води при цій температурі приймають за одиницю і називають грамом. На відміну від інших рідин вода при охолодженні від + 4 до 0°С розширяється. Тому лід легший від води (на 8%) і не тоне в ній. Завдяки цьому, а також малій теплопровідності шар льоду захищає глибокі водойми від промерзання до дна і цим забезпечується у них життя.

Вода характеризується великою теплоємністю, що дорівнює 1 кал/г-град. Завдяки цьому температура океанів і морів змінюється досить повільно і цим регулює температуру земної кори. Цим пояснюється також те, що клімат на островах більш рівномірний, ніж на материках.

[ред.] Хімічні властивості

До складу води входить водень і кисень. Хімічна формула води Н₂О. Молекули води дуже полярні. Тому вони можуть притягатися одна до одної своїми протилежними полюсами і з'єднуватись у агрегати (Н₂О)_n. Внаслідок цього вода складається не тільки з простих молекул Н₂О, а й агрегатів молекул (Н₂О)₂, (Н₂О)₃ і т. д.

У хімічному відношенні вода досить активна. З багатьма речовинами вона вступає в хімічні реакції вже при звичайній температурі. З оксидами лужних і лужноземельних металів вона утворює основи:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂

З багатьма оксидами неметалів (ангідридами) вода утворює кисневмісні кислоти:

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄

З найактивнішими металами вона утворює основи з виділенням водню:

2Na + 2Н₂О = 2NaОН + Н₂ ↑

З деякими солями вода утворює так звані кристалогідрати, які характеризуються строго визначеною кількістю молекул води, що припадають на одну молекулу солі. Наприклад, з сульфатом міді вода утворює мідний купорос:

CuSО₄ + 5Н₂О = CuSО₄ • 5Н₂О

в якому на одну молекулу сульфату міді припадає п'ять молекул води. Воду, що входить до складу кристалів, називають кристалізаційною.

Кристалізаційну воду не слід змішувати з гігроскопічною водою, яка поглинається (адсорбується) поверхнею і порами всіх речовин на відкритому повітрі. Деякі речовини відзначаються підвищеною здатністю поглинати вологу повітря. Внаслідок цього вони мокріють (наприклад, NaCl), а інколи навіть і розпливаються на повітрі (як CaCl₂). Такі речовини називають гігроскопічними. На відміну від кристалізаційної, кількість гігроскопічної води в речовинах, змінна. Вона хімічно не взаємодіє з адсорбуючою речовиною.

При високій температурі водяна пара взаємодіє з залізом і іншими речовинами. Наприклад:

2Fe + 4Н₂О = Fe₃О₄ + 4Н₂

Раніше цю реакцію застосовували в техніці для добування водню.

У термічному відношенні вода досить стійка. Проте при температурах, вищих 1000°С, вона починає розкладатися на водень і кисень:

$2H_2O \;\overrightarrow{\leftarrow} 2H_2 + O_2$

[ред.] Роль води в природі і житті людини

У природі вода відіграє надзвичайно важливу роль. Випаровуючись, вода переноситься на величезні віддалі і там випадає у вигляді дощу і снігу. Вологість повітря і кількість атмосферних опадів є найважливішими факторами, що регулюють клімат і погоду.

Вода є також одним з найважливіших геологічних факторів, що змінює зовнішній вид земної поверхні, розмиваючи гори і утворюючи долини. Вона руйнує гірські породи не тільки механічно, а й хімічно, реагуючи з ними з утворенням інших речовин.

Вона має величезне значення в житті людини, тварин і рослин. Вона потрібна рослинам для розчинення поживних речовин ґрунту. Нестача води у ґрунті призводить до погіршення живлення рослин і зниження врожаю сільськогосподарських культур. Тому для забезпечення у ґрунті води здійснюють цілий комплекс агрохімічних заходів.

Усі процеси травлення і засвоєння їжі людиною і тваринами відбуваються у водному середовищі. Надмірна втрата води організмом (до 10 — 20%) може призвести до загибелі. Щоденна потреба дорослої людини у воді становить 2,5—4 дм³.

Дуже велику роль відіграє вода і в техніці. Енергія падаючої води широко використовується на гідроелектростанціях для одержання дешевої електричної енергії. її використовують у будівельній, текстильній, шкіряній, металургійній і багатьох інших галузях промисловості. Особливо широко застосовуюті воду у хімічній промисловості для процесів розчинення, фільтрування, промивання і як сировину для одержання різних хімічних продуктів: їдких лугів, кислот, водню тощо.

[ред.] Очистка природної води

Природна вода ніколи не буває цілком чистою. У ній завжди є розчинені речовини, а інколи й нерозчинні домішки. Найчистішою є дощова і снігова вода. Але й дощова вода містить близько 0,003% розчинених мінеральних речовин, які перебувають в повітрі у вигляді пилу і вимиваються дощем.

Падаючи на землю, дощова і снігова вода частково стікає в річки, а частково просочується у ґрунт і утворює так звані підземні води. Попутно вона розчиняє різні речовини. Річкові води містять близько 0,05% розчинених речовин, а підземні (джерельна, колодязна тощо) — до 0,1% і більше. Усі природні води, що містять до 0,1% розчинених солей, називають прісними. Коли розчинених речовин більше від 0,1%, воду називають солоною.

Найсолонішою є морська вода. В ній міститься до 3—4% розчинених речовин. Наявність у морській воді дуже великої кількості розчинених солей робить її непридатною для вжитку ні для господарсько-побутових, ні для промислових потреб.

Оскільки природна вода не буває цілком чистою, то в більшості випадків для безпосереднього вжитку вона непридатна. Тому її попередньо піддають очистці як від механічних домішок, так і деяких розчинених солей, а інколи і від усіх сторонніх речовин. Характер очистки води залежить від того, для якої мети її вживають.

Особливо високі вимоги ставляться до очистки питної води. Питна вода повинна бути цілком прозорою, безбарвною, без запаху і смаку, без органічних залишків і шкідливих бактерій, з помірною кількістю розчинених солей. Доброю для пиття вважається вода, що містить на 1 дм³ 0,3 г (або 0,03%) розчинених солей. Вода, в якій дуже мало або дуже багато розчинених солей, шкідлива.

Найкращою для пиття вважається джерельна і артезіанська вода. Річкову воду теж вживають для пиття після її очистки. Вода з домішками органічних речовин, в яких можуть розвиватися мікроби, цілком непридатна не тільки для пиття, а й для цілого ряду інших цілей. Така вода непридатна, наприклад, для харчової промисловості, для цукрового, крохмального і паперового виробництва. Органічні домішки можуть викликати гниття паперу і бродіння крохмалю і цукру. Крім того, вони надають крохмалю і цукру неприємного жовтого забарвлення. Природну воду очищають звичайно на водоочисних станціях. Спочатку її відстоюють у спеціальних відстійниках, де осідає пісок, глина і основна маса інших нерозчинних речовин, а потім фільтрують крізь шар гравію, коксу і піску, щоб відокремити каламуть, яка важко осідає. При цьому разом з каламуттю відфільтровуються залишки органічних речовин і більша части-- на бактерій. Для повного знезораження воду хлорують, додаючи до неї невеликі кількості хлору (звичайно у вигляді хлорного вапна з розрахунком 0,7 г хлору на 1 т води).

Для повної очистки від усіх сторонніх речовин воду піддають перегонці, або дистиляції. Очищену таким способом воду називають дистильованою. В дистильованій воді нема не тільки механічних домішок, а й розчинених солей. Дистильовану воду застосовують у хімічних лабораторіях для виготовлення розчинів різних речовин. В аптеках її використовують для виготовлення ліків. Дистильовану воду вживають для кислотних акумуляторів. Найбільші її кількості використовує хімічна промисловість. В останній час дистильовану воду стали застосовувати також для парових котлів високого тиску.