Гидросфера Земли. Физико-химические свойства воды

Гидросфера – водная оболочка земного шара, расположенная в нижней части атмосферы, на поверхности земной коры и в ее толще, представляющая совокупность океанов, морей и водных объектов суши (рек, озер, болот, подземных вод, снежного покрова и ледников). По своим границам гидросфера совпадает с биосферой в понимании В.И. Вернадского. Исключительная роль воды в жизни человека и всего живого на Земле обусловливает большое и постоянно возрастающее внимание к изучению гидросферы и режиму водных объектов.

Земная форма жизни чрезвычайно тесно связанная с гидросферой. Об этом свидетельствует хотя бы тот факт, что вода есть основной частью массы любого земного организма (человек, например, большее как на 70 % состоит из воды, а такие организмы, как медуза или на 97-98 %). Очевидно, что жизнь на Земле сформировалось лишь тогда, если на ней появилась гидросфера, а это произошло почти с начала существования нашей планеты. Многие из свойств живых организмов обусловленные именно свойствами воды, самая же вода есть феноменальным соединением.

Физические свойства воды. Чистая вода прозрачна, не имеет запаха и вкуса. Наибольшую плотность она имеет при 4^ОС (1г/см³). Плотность льда меньше плотности жидкой воды, поэтому лед всплывает на поверхность. Вода замерзает при 0^ОС и кипит при 100^ОС при давлении 101 325 Па. Она плохо проводит теплоту и очень плохо проводит электричество. Вода – хороший растворитель.

Молекула воды имеет угловую форму: атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол, равный 104,5 ^О. Поэтому молекула воды – диполь: та часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно, а часть, где находится кислород – отрицательно. Благодаря полярности молекул воды электролиты в ней диссоциируют на ионы.

В жидкой воде наряду с обычными молекулами Н₂О содержаться ассоциированные молекулы, т.е. соединенные в более сложные агрегаты (Н₂О)_Х, благодаря образованию водородных связей. Наличием водородных связей между молекулами воды объясняются аномалии ее физических свойств: максимальная плотность при 4^ОС, высокая температура кипения, аномально высокая теплоемкость. С повышением температуры водородные связи разрываются, а полный разрыв их наступает при переходе воды в пар.

Химические свойства воды. Вода – весьма реакционноспособное вещество. При обычных условиях она взаимодействует со многими основными и кислотными оксидами, а также со щелочными и щелочно-земельными металлами, например:

Н2О +Na2O = 2NaOH	2Н2О + Li = 2LiOH + H2­
Н2О +SO2 = H2SO3	2Н2О + Ca = Ca(OH)2 + H2­

Вода образует многочисленные соединения – гидраты (кристаллогидраты), например:

Н2О +H2SO4 = H2SO4 ^.H2O	10Н2О + Na2SO3 = Na2SO3 ^. 10Н2О
Н2О +NaOH = HaOH ^.H2O	5Н2О + Cu SO4 = Ca(OH)2 ^. 5Н2О

Очевидно, соединения, связывающие воду, могут служить в качестве осушителей. К важным химическим свойствам воды относится ее способность вступать в реакции гидролитического разложения.

Вода, содержащая тяжелый водород, называется тяжелой водой (D₂О). Химические реакции с тяжелой водой протекают значительно медленнее, чем с обычной. Поэтому она при длительном электролизе обычной воды накапливается в электролизере. Применяется тяжелая вода в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах.

Некоторые ученые считают, что вся гидросфера Земли, в сущности, есть одна гигантская «молекула» воды. Установлено, что вода может активироваться естественными электромагнитными полями земного и космического происхождения (в частности искусственного). Чрезвычайно интересным было недавнее открытие французскими учеными «памяти воды». Возможно, то, что биосфера Земли есть единым суперорганизмом, и обусловлено этими свойствами воды? Ведь все организмы — это составные части, «капли» этой супермолекулы земной воды.

Задания (13): 1. Укажите границы гидросферы. 2. Перечислите физические свойства воды. 3. Перечислите химические свойства воды, укажите названия и формулы различных химических соединений с водой. 4. Нарисуйте структурную формулу воды. Укажите полярность атомов. 5. Каково значение воды для живого?

Дата добавления: 2014-01-03