+3 8(066) 185-39-18
fпідземних, морських), що входять до складу природних ланок кругообігу води називається гідросферою). На відміну від атмосфери гідросфера є не суцільною, а складається з окремих частин: Світового океану та водних басейнів на суходолі.
Вода – найбільш поширена речовина на Землі. Загальна маса гідросфери становить понад трильйон тонн (1018 т), що становить 0,034 % маси Землі. Її площа займає близько 71 % поверхні Земної кулі. Усі види води гідросфери (табл. 1.1) становлять єдину систему, зв’язану в планетарний кругообіг просторово і за фазовими перетвореннями (тверда – рідина – пара). З усіх речовин біосфери в діапазоні температур існування живих організмів тільки вода може існувати в трьох агрегатних станах.
Вода існує повсюдно. Сучасні дослідження виявили воду на інших планетах Сонячної системи і навіть за її межами – у таких космічних тілах, як комети, а сьогодні і на Місяці.
Вода є однією з найбільш необхідних речовин. Вона необхідна для життя, бо бере участь фактично в кожному процесі, що відбувається в рослинах і тваринах. Вода може розчинити майже все, крім жирів і вуглеводів, поглинати гази, накопичувати тепло.
Ґрунти і всі види порід, що складають літосферу (земну кору), також завжди містять у собі воду. Це твердження справедливе не тільки для зволожених місць але і для таких районів, де роками не випадає ні одної краплі дощу. На нашій планеті немає ні одного природного предмета, тіла, пилинки, які б не мають в собі води.
Все живе і неживе містить воду. Організм людини містить біля 70% води, риб – біля 80%, водоростей – 95-99%,
рослин – 50-75%.
Довгий час люди вважали воду простою речовиною. Пройшли тисячоліття, перш ніж вони прийшли до сучасних наукових уявлень.
Сучасна наука про склад і властивості води зародилась у кінці XVIII ст., коли Г. Кавендиш, А.Лавуазьє і П.Лаплас довели, що вода складається з водню і кисню. Відому формулу Н2О встановили в 1805 р. німецький вчений А.Гумбольд і французький Жозеф Луї Гей-Люссак.
Агрегатний стан води залежить від температури й тиску. Аномальною характеристикою води є й те, що
максимального значення густини вона набуває за умов охолодження її у рідкому стані до +4,00 С (r =1000 кг/м3),
табл. 1.1.
Таблиця 1.1.
Характеристика властивостей води
Назва показника Позначення і одиниці ЗначенняПоказника Температура кипіння Ткип, К (0С) 373 (100) Температура плавлення Тпл, К (0С) 273 (0)
Густина льоду (тверда фаза) rтв, кг/м3 917
Густина води (рідина) за 293 К (200С) rрід , кг/м3 998
Густина max 281 К (40С) r 1000
Густина пари за 393 К (200С) rпар, кг/м3 1,12
За подальшого охолодження аж до замерзання густина зменшується. Тому, за такої самої маси об’єм льоду більший ніж води, завдяки чому крига не тоне у воді. Ця специфічна властивiсть забезпечує існування водної флори і фауни, оскільки річки, озера моря і океани ніколи не промерзають до самого дна. Пояснення цієї унікальної аномалії слід шукати у змінах структурно-хімічної будови води при зміні агрегатного стану.
При нормальних атмосферних умовах температура кипіння складає 100 0С, а температура замерзання – 0 0С.
Вода є добрим розчинником, безколірна, не має ні запаху, ні смаку.
Водень і кисень при їх сполученні утворюють надзвичайно стійку молекулу води, яку дуже важко зруйнувати,
тому вода може існувати при різноманітних умовах і при дуже сильних впливах.
Здавалось, з водою все ясно. Однак, у 1932 р. американські фізики Г.Юрі і Е.Осборн відкрили, а в наступному році Г. Льюіс і Г. Макдональд вперше виділили у чистому вигляді сполуку, яка описувалась такою ж формулою і була схожою із звичайною водою, але мала молекулярну масу на дві одиниці більшу (не18, а 20). Різниця в масі пояснювалась тим, що до складу молекул такої води входили не атоми водню, а його ізотопи, які на одиницю важчі атомів водню. Більш важкий ізотоп водню назвали дейтерієм, а сполуку двох атомів дейтерію з атомом кисню – важкою водою (D2O). Важка вода відрізняється від звичайної своїми властивостями. Кипить вона
при 101,42оС, замерзає при 3,80оС, солей в ній розчиняється менше на 10 %, густина її вища на 10%, а в’язкість більша на 23%. Важка вода пригнічує життєдіяльність організмів. Так, якщо важкою водою напоїти тварин то вони загинуть від спраги, а полите нею насіння не проросте. Це „мертва” вода.
При термоядерній реакції перетворення 1 г дейтерію може дати енергію у 10 мільйонів раз більше, ніж згоряння 1 г вугілля (1 г дейтерію дорівнює 10 т вугілля).
Пізніше, крім дейтерію, був відкритий ізотоп водню з молекулярною масою 3. Це тритій. Сполука його з киснем утворює надважку воду (Т2О). Температура кипіння її 104 оС, замерзання – 9 оС, густина 1,33 г/см3.
Штучним шляхом отримані ще більш важкі радіоактивні ізотопи водню Н4, Н5. Крім того, є три природних (О16, О17, О18) і п’ять штучних (О13, О14, О15, О19, О20) ізотопи кисню. Важкокиснева вода відрізняється від звичайної менше, ніж важководнева. Одержують її із природної води фракційною перегонкою.
Таким чином, у воді