Data: 2009-01-30

Apă- una dintre cele mai unice substanțe de pe Pământ. În ciuda dezvoltării rapide stiinta moderna, până acum, oamenii de știință nu au studiat pe deplin natura acestui lucru aparent substanță simplă! Datorită simplității externe, oamenii de pe Pământ perioadă lungă de timp considerată apa a fi o substanță simplă indivizibilă. Și numai datorită omului de știință englez G. Cavendish în 1766 oamenii au aflat că apa nu este simplă element chimic, și un compus de hidrogen și oxigen. Mai târziu, acest lucru a fost dovedit de A. Lavoisier (Franța) în 1783.

În spatele formulei simple H 2 O, se dovedește că este ascunsă o substanță misterioasă, pe care până acum multe minți conducătoare ale științei nu o pot dezlega. Apă - component chimic format din 11,11% hidrogen și 88,89% (în greutate) oxigen. Chimic apa pura este un lichid incolor, inodor și fără gust.

Apă posedă o serie de proprietăți cele mai unice și animale, pe care le vom lua în considerare acum.

Apă este singurul lichid de pe Pământ pentru care dependența capacității specifice de căldură de temperatură are un nivel minim. Acest minim se realizează la o temperatură de +35 0 C. În același timp, temperatura normală a corpului uman, care constă din două treimi (și cu atât mai mult la o vârstă fragedă) de apă, se află în intervalul de temperatură de 36-38 0 C.

Căldura specifică a apei este 4180 J / (kg · 0 С) la 0 0 С.

Capacitatea termică a apei anormal de ridicat. Pentru a încălzi o anumită cantitate din acesta cu un grad, trebuie să cheltuiți mai multă energie decât încălzirea altor lichide.

Acest lucru are ca rezultat capacitatea unică a apei de a reține căldura. Majoritatea covârșitoare a altor substanțe nu posedă această proprietate. Această caracteristică excepțională a apei contribuie la faptul că temperatura normală a corpului unei persoane este menținută la același nivel atât într-o zi fierbinte, cât și într-o noapte răcoroasă.

Din cele de mai sus, rezultă că apa joacă rolul principalîn procesele de reglare a schimbului de căldură uman și îi permite să mențină o stare confortabilă cu un minim de costuri energetice.

Datorită valorilor semnificative ale capacității de căldură și a căldurii latente de transformare a apei, volumele sale uriașe de pe suprafața Pământului sunt acumulatori de căldură. Aceleași proprietăți ale apei determină utilizarea sa în industrie ca purtător de căldură. Caracteristicile termice ale apei sunt unul dintre cei mai importanți factori ai stabilității biosferei.

Următoarea unicitate a apei este densitatea sa. Densitatea celor mai multe lichide, cristale și gaze - scade odată cu încălzirea și crește odată cu răcirea, până la procesul de cristalizare sau condensare. Densitatea apei la răcire de la 100 la 3,98 0 С crește, ca în marea majoritate a lichidelor. Dar, după ce a atins valoarea maximă la o temperatură de 3,98 0 С, densitatea începe să scadă odată cu răcirea în continuare a apei. Cu alte cuvinte, densitatea maximă a apei este observată la o temperatură de 3,98 ° C și nu la un punct de îngheț de 0 ° C.

Congelarea apei este însoțită de o scădere bruscă a densității cu 9%, în timp ce pentru majoritatea celorlalte substanțe procesul de cristalizare este însoțit de o creștere a densității. În acest sens, gheața ocupă un volum mai mare decât apa lichidă și rămâne la suprafața sa.

Acest comportament neobișnuit al densității apei este extrem de important pentru menținerea vieții pe Pământ. Acoperind apa de sus, gheața joacă în natură rolul unui fel de pătură plutitoare care protejează râurile și rezervoarele de înghețarea în continuare și păstrează viața pentru lumea subacvatică. Dacă densitatea apei ar crește în timpul înghețului, gheața ar fi mai grea decât apa și ar începe să se scufunde, ceea ce ar duce la moartea tuturor ființelor vii din râuri, lacuri și oceane, care ar îngheța complet, transformându-se în blocuri de gheață și Pământul ar deveni un deșert înghețat, ceea ce este inevitabil ar duce la moartea tuturor viețuitoarelor.

Dintre toate lichidele, apa are cea mai mare tensiune superficială.

Coeficientul de tensiune superficialăσ, H / m ale unor lichide la o temperatură de 20 0 С sunt date mai jos în tabel

Apa este cel mai puternic solvent universal. Având suficient timp, poate dizolva aproape orice solid. Datorită capacității unice de dizolvare a apei, nimeni nu a reușit încă să obțină apă pură chimic - conține întotdeauna materialul dizolvat al vasului.

Deoarece o persoană este formată din 65% (la bătrânețe) și 75% (în copilărie) apă, în mod natural este absolut necesar pentru toate sistemele cheie de susținere a vieții umane. Este conținut în sângele uman (79%) și promovează transportul a mii de substanțe necesare vieții prin sistemul circulator într-o stare dizolvată. Apa este conținută în limfă (96%), care transportă din intestine nutrienți prin țesuturile unui organism viu.

Într-adevăr, privind proprietățile apei, putem concluziona că oricare dintre proprietățile apei este unică. Numai apa - singura substanță de pe planetă poate fi în trei stări - lichidă, solidă și gazoasă. Așadar, apa joacă un rol important în schimbul de energie-informație dintre om și natură. Potrivit unui număr de oameni de știință, are o memorie și poate vindeca și distruge.

Sursă: Kurganov A.M., Fedorov N.F. Calcule hidraulice sisteme de alimentare cu apă și canalizare: Manual. Anul 1986

Comentarii la acest articol !!

Apa (oxid de hidrogen) este un lichid transparent care nu are culoare (într-un volum mic), miros și gust. Formula chimică: H2O. ÎN stare solidă se numește gheață sau zăpadă, iar în formă gazoasă se numește vapori de apă. Aproximativ 71% din suprafața Pământului este acoperită cu apă (oceane, mări, lacuri, râuri, gheață la poli).

Este un bun solvent foarte polar. În condiții naturale, conține întotdeauna substanțe dizolvate (săruri, gaze). Apa are o importanță cheie în crearea și menținerea vieții pe Pământ, în structura chimică a organismelor vii, în formarea climatului și a vremii.

Aproape 70% din suprafața planetei noastre este ocupată de oceane și mări. Apa solidă - zăpadă și gheață - acoperă 20% din teren. Din cantitatea totală de apă de pe Pământ, egală cu 1 miliard 386 milioane de kilometri cubi, 1 miliard 338 milioane de kilometri cubi cade pe apele sărate ale Oceanului Mondial și doar 35 de milioane de kilometri cubi cade pe apele dulci. Cantitatea totală de apă oceanică ar fi suficientă pentru a acoperi globul cu un strat de peste 2,5 kilometri. Pentru fiecare locuitor al Pământului, există aproximativ 0,33 kilometri cubi de apă de mare și 0,008 kilometri cubi de apă dulce. Dar dificultatea este că majoritatea covârșitoare a apei dulci de pe Pământ se află într-o stare care îngreunează accesul oamenilor. Aproape 70% din apa dulce este conținută în straturile de gheață din țările polare și în ghețarii montani, 30% în acviferele subterane, iar toate canalele fluviale conțin simultan doar 0,006% din apă dulce. Moleculele de apă au fost găsite în spațiul interstelar. Apa face parte din comete, majoritatea planetelor sistem solarși tovarășii lor.

Compoziția apei (în greutate): 11,19% hidrogen și 88,81% oxigen. Apa pură este limpede, inodoră și fără gust. Are cea mai mare densitate la 0 ° C (1 g / cm3). Densitatea gheții este mai mică decât cea a apei lichide, astfel încât gheața plutește la suprafață. Apa îngheață la 0 ° C și fierbe la 100 ° C la o presiune de 101.325 Pa. Conduce prost căldura și conduce foarte puțin electricitatea. Apă - bun solvent... Molecula de apă are o formă unghiulară; atomii de hidrogen în raport cu oxigenul formează un unghi egal cu 104,5 °. Prin urmare, o moleculă de apă este un dipol: partea moleculei în care se află hidrogenul este încărcată pozitiv, iar partea în care se află oxigenul este încărcată negativ. Datorită polarității moleculelor de apă, electroliții din ea se disociază în ioni.

În apa lichidă, împreună cu moleculele obișnuite de H2O, există molecule asociate, adică conectate în agregate mai complexe (H2O) x datorită formării de legături de hidrogen. Prezența legăturilor de hidrogen între moleculele de apă explică anomaliile proprietăților sale fizice: densitatea maximă la 4 ° С, căldură punctul de fierbere (din seria Н20-Н2S - Н2Sе) capacitate termică anormal de mare. Odată cu creșterea temperaturii, legăturile de hidrogen sunt rupte și apare o ruptură completă atunci când apa trece în abur.

Apa este o substanță foarte reactivă. În condiții normale, interacționează cu mulți oxizi bazici și acizi, precum și cu metale alcaline și alcalino-pământoase. Apa formează numeroși compuși - hidrați cristalini.

Evident, compușii care leagă apa pot servi drept desecanți. Alte substanțe de uscare includ P205, CaO, BaO, metalic Ma (de asemenea, interacționează chimic cu apa), precum și silicagel. Proprietățile chimice importante ale apei includ capacitatea sa de a intra în reacții de descompunere hidrolitică.

Proprietățile fizice ale apei.

Apa are o serie de caracteristici neobișnuite:

1. Când gheața se topește, densitatea acesteia crește (de la 0,9 la 1 g / cm³). Pentru aproape toate celelalte substanțe, densitatea scade la topire.

2. Când este încălzită de la 0 ° C la 4 ° C (mai exact, 3,98 ° C), apa este comprimată. În consecință, atunci când se răcește, densitatea scade. Datorită acestui fapt, peștii pot trăi în rezervoare înghețate: când temperatura scade sub 4 ° C, mai mult apă rece cât de puțin dens rămâne la suprafață și îngheață, în timp ce o temperatură pozitivă rămâne sub gheață.

3. Temperatura ridicată și căldura specifică de fuziune (0 ° C și 333,55 kJ / kg), punctul de fierbere (100 ° C) și căldura specifică de vaporizare (2250 KJ / kg), în comparație cu compușii cu hidrogen cu greutate moleculară similară.

4. Capacitate termică ridicată a apei lichide.

5. Vâscozitate ridicată.

6. Tensiune superficială ridicată.

7. Potențialul electric negativ al suprafeței apei.

Toate aceste caracteristici sunt asociate prezenței legăturilor de hidrogen. Datorită diferenței mari în electronegativitățile atomilor de hidrogen și oxigen, norii de electroni sunt puternic deplasați către oxigen. Din această cauză, precum și a faptului că ionul hidrogen (protonul) nu are straturi electronice interne și are dimensiuni reduse, poate pătrunde în învelișul de electroni al unui atom polarizat negativ al unei molecule vecine. Datorită acestui fapt, fiecare atom de oxigen este atras de atomii de hidrogen ai altor molecule și invers. Un anumit rol îl joacă interacțiunea de schimb de protoni între molecule și moleculele de apă din interior. Fiecare moleculă de apă poate participa la maximum patru legături de hidrogen: 2 atomi de hidrogen - fiecare într-unul și un atom de oxigen - în doi; în această stare, moleculele se află în cristalul de gheață. Când gheața se topește, o parte din legături se rupe, ceea ce permite ca moleculele de apă să fie ambalate mai dens; când apa este încălzită, legăturile continuă să se rupă și densitatea acesteia crește, dar la temperaturi peste 4 ° C, acest efect devine mai slab decât expansiunea termică. Evaporarea rupe toate legăturile rămase. Scindarea legăturilor necesită multă energie, de aici temperatura ridicată și căldura specifică de topire și fierbere și capacitatea termică ridicată. Vâscozitatea apei se datorează faptului că legăturile de hidrogen împiedică mișcarea moleculelor de apă la viteze diferite.

Din motive similare, apa este un bun solvent pentru substanțele polare. Fiecare moleculă a substanței dizolvate este înconjurată de molecule de apă, cu părțile încărcate pozitiv ale moleculei substanței dizolvate care atrag atomii de oxigen, iar cele încărcate negativ - atomii de hidrogen. Deoarece molecula de apă are dimensiuni mici, multe molecule de apă pot înconjura fiecare moleculă a solutului.

Această proprietate a apei este folosită de ființele vii. Într-o celulă vie și în spațiul intercelular, soluțiile de diferite substanțe din apă interacționează. Apa este esențială pentru viața tuturor ființelor vii unicelulare și pluricelulare de pe Pământ fără excepție.

Apa curată (fără impurități) este un bun izolator. În condiții normale, apa este slab disociată și concentrația de protoni (mai precis, ioni de hidroniu H3O +) și ioni de hidroxil HO– este de 0,1 μmol / L. Dar, deoarece apa este un bun solvent, anumite săruri sunt aproape întotdeauna dizolvate în ea, adică există ioni pozitivi și negativi în apă. Acest lucru permite apei să conducă electricitatea. Prin conductivitatea electrică a apei, puteți determina puritatea acesteia.

Apa are un indice de refracție n = 1,33 în domeniul optic. Cu toate acestea, absoarbe puternic radiațiile infraroșii și, prin urmare, vaporii de apă sunt principalul gaz natural cu efect de seră responsabil pentru mai mult de 60% din efectul de seră. Datorită momentului dipolar mare al moleculelor, apa absoarbe și radiațiile cu microunde, pe care se bazează principiul cuptorului cu microunde.

Stări agregate.

1. După stat se disting:

2. Solid - gheață

3. Lichid - apă

4. Gazos - vapori de apă

Fig.1 "Tipuri de fulgi de zăpadă"

La presiunea atmosferică, apa îngheață (se transformă în gheață) la 0 ° C și fierbe (se transformă în vapori de apă) la 100 ° C. Cu o scădere a presiunii, punctul de topire a apei crește încet, iar punctul de fierbere scade. La o presiune de 611,73 Pa (aproximativ 0,006 atm), punctele de fierbere și topire coincid și devin egale cu 0,01 ° C. Această presiune și temperatură se numește punctul triplu al apei. La presiuni mai mici, apa nu poate fi lichidă, iar gheața se transformă direct în abur. Temperatura de sublimare a gheții scade cu o presiune scăzută.

Odată cu creșterea presiunii, crește punctul de fierbere al apei, crește și densitatea vaporilor de apă la punctul de fierbere și scade apa lichidă. La o temperatură de 374 ° C (647 K) și o presiune de 22,064 MPa (218 atm), apa trece de punctul critic. În acest moment, densitatea și alte proprietăți ale apei lichide și gazoase coincid. La presiuni mai mari, nu există nicio diferență între apa lichidă și abur, prin urmare nu există fierbere sau evaporare.

Sunt posibile și stări metastabile - vapori suprasaturați, lichid supraîncălzit, lichid supraîncălzit. Aceste stări pot exista mult timp, dar sunt instabile și la contactul cu o fază mai stabilă are loc o tranziție. De exemplu, nu este dificil să se obțină un lichid supraîncălzit prin răcirea apei pure într-un vas curat sub 0 ° C, dar atunci când apare un centru de cristalizare, apa lichidă se transformă rapid în gheață.

Modificări izotopice ale apei.

Atât oxigenul, cât și hidrogenul au izotopi naturali și artificiali. În funcție de tipul de izotopi incluși în moleculă, se disting următoarele tipuri de apă:

1. Apă ușoară (doar apă).

2. Apă grea (deuteriu).

3. Apă super grea (tritiu).

Proprietățile chimice ale apei.

Apa este cel mai comun solvent pe Pământ, determinând în mare măsură natura chimiei Pământului ca știință. Cea mai mare parte a chimiei, la începuturile sale ca știință, a început tocmai ca chimia soluțiilor apoase de substanțe. Este uneori considerat ca un amfolit - și un acid și o bază în același timp (cation H + anion OH-). În absența substanțelor străine în apă, concentrația de ioni hidroxid și ioni hidrogen (sau ioni hidroniu) este aceeași, pKa ≈ aprox. şaisprezece.

Apa însăși este relativ inertă în condiții normale, dar moleculele sale puternic polare solvatează ioni și molecule, formează hidrați și hidrați cristalini. Solvoliza, și în special hidroliza, are loc în natură vie și neînsuflețită și este utilizată pe scară largă în industria chimică.

Denumiri chimice ale apei.

Din punct de vedere formal, apa are mai multe nume chimice diferite:

1. Oxid de hidrogen

2. Hidroxid de hidrogen

3. Monoxid de dihidrogen

4. Hidroxi acid

5. Engleză acid hidroxic

6. Oxidane (eng. Oxidane)

7. Oxid de dihidromonă

Tipuri de apă.

Apa de pe Pământ poate exista în trei stări de bază - lichidă, gazoasă și solidă și, la rândul său, poate dobândi cel mai mult diferite forme, care sunt adesea adiacente unele cu altele. Vapor de apăși nori pe cer, apă de mare și aisberguri, ghețari de munte și râuri de munte, acvifere pe pământ. Apa este capabilă să dizolve multe substanțe în sine, dobândind unul sau alt gust. Datorită importanței apei, „ca sursă de viață” este adesea subdivizată în tipuri.

Caracteristicile apelor: în funcție de caracteristicile de origine, compoziție sau utilizare, ele disting, printre altele:

1. Apă moale și apă dură - prin conținutul de cationi de calciu și magneziu

2. Apele subterane

3. Topeste apa

4. Apă proaspătă

5. Apa de mare

6. Apă salată

7. Apă minerală

8. Apa de ploaie

9. Apă potabilă, apă de la robinet

10. Apă grea, deuteriu și tritiu

11. Apă distilată și apă deionizată

12. Ape uzate

13. Apa pluvială sau de suprafață

14. Prin izotopii moleculei:

15. Apă ușoară (doar apă)

16. Apă grea (deuteriu)

17. Apă super grea (tritiu)

18. Apă fictivă (de obicei cu proprietăți fabuloase)

19. Apa moartă - un fel de apă din basme

20. Apă vie- fel de apă din basme

21. Apa sfințită este un tip special de apă conform învățăturilor religioase

22. Udare

23. Apa structurată este un termen folosit în diferite teorii non-academice.

Rezervele mondiale de apă.

Stratul uriaș de apă sărată care acoperă cea mai mare parte a Pământului este un singur întreg și are o compoziție aproximativ constantă. Oceanele lumii sunt imense. Volumul său ajunge la 1,35 miliarde de kilometri cubi. Acoperă aproximativ 72% din suprafața pământului. Aproape toată apa de pe Pământ (97%) se află în oceanele lumii. Aproximativ 2,1% din apă este concentrată în gheață polarăși ghețarii. Toată apa dulce din lacuri, râuri și din compoziția apelor subterane este de numai 0,6%. Restul de 0,1% din apă face parte din apa sărată din fântâni și ape saline.

Secolul al XX-lea se caracterizează printr-o creștere intensă a populației lumii și dezvoltarea urbanizării. Au apărut orașe uriașe cu o populație de peste 10 milioane de oameni. Dezvoltarea industriei, transporturilor, energiei, industrializarea agriculturii a dus la faptul că impact antropic mediul a devenit global.

Îmbunătățirea eficienței măsurilor de protecție a mediului este în primul rând asociată cu introducerea pe scară largă a economiilor de resurse, a deșeurilor reduse și a deșeurilor zero procese tehnologice, reducerea poluării aerului și a corpurilor de apă. Protecția mediului este o problemă foarte polifacetică, care este abordată, în special, de lucrătorii ingineri și tehnici de aproape toate specialitățile care sunt asociate cu activitățile economice din așezări și întreprinderi industriale, care pot fi o sursă de poluare, în principal a aerului și a apei. mediu inconjurator.

Mediul de apă. Mediul acvatic include apele de suprafață și subterane.

Apa de suprafață este concentrată în principal în ocean, conținând 1 miliard 375 milioane de kilometri cubi - aproximativ 98% din toată apa de pe Pământ. Suprafața oceanului (zona de apă) este de 361 milioane de kilometri pătrați. Este de aproximativ 2,4 ori suprafața terestră a unei suprafețe de 149 milioane de kilometri pătrați. Apa din ocean este sărată și cea mai mare parte a acesteia (peste 1 miliard de kilometri cubi) menține o salinitate constantă de aproximativ 3,5% și o temperatură de aproximativ 3,7oC. Diferențe notabile în salinitate și temperatură sunt observate aproape exclusiv în stratul de apă de suprafață, precum și în marea și mai ales în Marea Mediterană. Conținutul de oxigen dizolvat din apă scade semnificativ la o adâncime de 50-60 de metri.

Apele subterane sunt sărate, salamastre (mai puțină salinitate) și proaspete; apele geotermale existente au o temperatură ridicată (peste 30 ° C). Pentru activitățile de producție ale omenirii și nevoile gospodăriei sale, este necesară apă dulce, a cărei cantitate este doar 2,7% din volumul total de apă de pe Pământ, iar o parte foarte mică din aceasta (doar 0,36%) este disponibilă în locuri ușor accesibile locuri pentru extracție. Cea mai mare parte a apei dulci se găsește în zăpadă și aisberguri de apă dulce găsite în zone în principal în Cercul Antarctic. Debitul anual al râului mondial de apă dulce este de 37,3 mii de kilometri cubi. În plus, o parte a apei subterane, egală cu 13 mii de kilometri cubi, poate fi utilizată. Din păcate, cea mai mare parte a curgerii râului în Rusia, în valoare de aproximativ 5.000 de kilometri cubi, cade pe teritoriile nordice marginale și slab populate. În absența apei dulci, se folosește apă de suprafață sau subterană, ceea ce o face desalinizare sau hiperfiltrare: este trecută sub o cădere mare de presiune prin membrane polimerice cu găuri microscopice care prind moleculele de sare. Ambele procese sunt foarte consumatoare de energie; prin urmare, este de interes să propunem ca aisbergurile de apă dulce (sau părți ale acestora) să fie folosite ca sursă de apă dulce, care în acest scop sunt remorcate de-a lungul apei până la țărmurile care fac să nu aibă apă proaspătă, unde se vor topi. De calcule preliminare dezvoltatorii acestei propuneri, producția de apă dulce va reprezenta aproximativ jumătate din consumul de energie în comparație cu desalinizarea și hiperfiltrarea. O circumstanță importantă inerentă mediului acvatic este că bolile infecțioase sunt transmise în principal prin acesta (aproximativ 80% din toate bolile). Cu toate acestea, unele dintre ele, precum tusea convulsivă, varicela, tuberculoza, se transmit prin aer. Pentru a combate răspândirea bolilor prin mediul acvatic, Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a declarat că deceniul actual este deceniul apei potabile.

Apa dulce. Resursele de apă dulce există datorită ciclului etern al apei. Ca urmare a evaporării, se formează un volum gigantic de apă, ajungând la 525 mii km pe an. (din cauza problemelor de font, volumele de apă sunt indicate fără metri cubi).

86% din această sumă se încadrează în apele sărate ale Oceanului Mondial și din mările interioare - Marea Caspică. Aralsky și alții; restul se evaporă pe uscat, din care jumătate se datorează transpirației umezelii de către plante. În fiecare an se evaporă un strat de apă cu o grosime de aproximativ 1250 mm. O parte din ea cade din nou cu precipitații în ocean, iar o parte este transportată de vânturi pe uscat și aici alimentează râuri și lacuri, ghețari și ape subterane. Un distilator natural este alimentat de energia Soarelui și ia aproximativ 20% din această energie.

Doar 2% din hidrosferă este apă dulce, dar sunt reînnoite constant. Viteza reînnoirii determină resursele disponibile omenirii. Cea mai mare parte a apei dulci - 85% - este concentrată în gheața zonelor polare și a ghețarilor. Rata schimbului de apă aici este mai mică decât în ​​ocean și este de 8000 de ani. Apa de suprafață de pe uscat este reînnoită de aproximativ 500 de ori mai repede decât în ​​ocean. Chiar mai repede, în aproximativ 10-12 zile, apele râurilor sunt reînnoite. Apele dulci ale râurilor sunt de cea mai mare importanță practică pentru omenire.

Râurile au fost întotdeauna o sursă de apă proaspătă. Dar, în epoca modernă, au început să transporte deșeuri. Deșeurile din bazinul hidrografic curg de-a lungul albiilor râurilor în mări și oceane. Cea mai mare parte a apei fluviale utilizate este returnată râurilor și corpurilor de apă sub formă de ape uzate. Încă se ridică facilități de tratament a rămas în urma creșterii consumului de apă. Și la prima vedere, aceasta este rădăcina tuturor răurilor. De fapt, totul este mult mai grav. Chiar și cu cel mai avansat tratament, inclusiv tratamentul biologic, toate substanțele anorganice dizolvate și până la 10% din poluanții organici rămân în apele uzate tratate. O astfel de apă poate deveni din nou adecvată pentru consum numai după diluarea repetată a purului apă naturală... Și aici pentru o persoană raportul dintre cantitatea absolută de apă uzată, chiar dacă este tratată, și debitul de apă al râurilor este important.

Bilanțul hidric mondial a arătat că 2200 km de apă pe an sunt cheltuiți pentru toate tipurile de utilizare a apei. Diluarea apelor uzate consumă aproape 20% din resursele mondiale de apă dulce. Estimări pentru anul 2000, presupunând că ratele de utilizare a apei scad și tratamentul acoperă toate ape uzate, au arătat că vor fi necesari anual 30-35 mii km de apă proaspătă pentru a dilua apele uzate. Aceasta înseamnă că resursele fluxului total al râurilor mondiale vor fi aproape de epuizare și, în multe părți ale lumii, acestea au fost deja epuizate. La urma urmei, 1 km de apă uzată purificată „strică” 10 km de apă de râu, și nu apă purificată - de 3-5 ori mai mult. Cantitatea de apă proaspătă nu scade, dar calitatea acesteia scade brusc, devine nepotrivită pentru consum.

Omenirea va trebui să-și schimbe strategia de utilizare a apei. Necesitatea ne obligă să izolăm ciclul antropic al apei de cel natural. În practică, aceasta înseamnă o tranziție la o sursă de apă închisă, la o cantitate redusă de apă sau o cantitate mică de deșeuri, și apoi la tehnologia „uscată” sau non-reziduală, însoțită de o scădere bruscă a volumului de apă și a consumului de apă uzată tratată.

Aprovizionarea cu apă dulce este potențial mare. Cu toate acestea, în orice parte a lumii, acestea pot fi epuizate din cauza utilizării nedurabile a apei sau a poluării. Numărul acestor locații este în creștere, cuprinzând zone geografice întregi. Nevoia de apă nu este satisfăcută de 20% din populația urbană și 75% din populația rurală a lumii. Cantitatea de apă consumată depinde de regiune și de nivelul de trai și variază de la 3 la 700 de litri pe zi de persoană. Consumul industrial de apă depinde și de dezvoltarea economică a zonei. De exemplu, în Canada, industria consumă 84% din totalul captării apei, iar în India - 1%. Cele mai mari industrii de apă sunt oțelul, produsele chimice, petrochimice, celuloza și hârtia și alimentele. Ei consumă aproape 70% din toată apa utilizată în industrie. În medie, în lume, industria consumă aproximativ 20% din toată apa consumată. Principalul consumator de apă dulce este agricultura: 70-80% din toată apa dulce este consumată pentru nevoile sale. Agricultura irigată ocupă doar 15-17% din suprafața agricolă și oferă jumătate din toată producția. Aproape 70% din cultura mondială de bumbac subzistă prin irigații.

Debitul total al râurilor CSI (URSS) pentru anul este de 4720 km. Dar distribuția resurselor de apă este extrem de inegală. În cele mai populate regiuni, unde trăiește până la 80% din producția industrială și 90% din terenurile potrivite pentru agricultură, ponderea resurse de apă este doar 20%. Multe părți ale țării sunt alimentate insuficient cu apă. Acesta este sudul și sud-estul părții europene a CSI, câmpia caspică, la sud Siberia de Vestși Kazahstan și alte regiuni din Asia Centrală, sudul Transbaikaliei, Yakutia Centrală. Regiunile nordice ale CSI, statele baltice, regiunile muntoase din Caucaz, Asia Centrală, Sayan și Orientul Îndepărtat sunt cele mai aprovizionate cu apă.

Fluxul râului se modifică odată cu fluctuațiile climatice. Intervenția umană în procesele naturale a afectat deja fluxul râului. În agricultură, cea mai mare parte a apei nu se întoarce la râuri, ci este cheltuită pentru evaporare și formarea masei plantelor, deoarece în timpul fotosintezei, hidrogenul trece din moleculele de apă în compusi organici... Pentru a regla debitul râurilor, care nu este uniform pe tot parcursul anului, au fost construite 1.500 de rezervoare (acestea reglementează până la 9% din debitul total). Activitatea economică umană a influențat cu greu fluxul râurilor din Extremul Orient, Siberia și nordul părții europene a țării. Cu toate acestea, în zonele cele mai populate, a scăzut cu 8%, iar în râuri precum Terek, Don, Nistru și Ural - cu 11-20%. Scurgerea apei în Volga, Syrdarya și Amu Darya a scăzut considerabil. Drept urmare, fluxul de apă către Marea Azov a scăzut cu 23%, spre Marea Aral cu 33%. Nivelul Mării Aral a scăzut cu 12,5 m.

Resursele limitate și chiar rare de apă dulce din multe țări sunt reduse semnificativ din cauza poluării. Poluanții sunt de obicei împărțiți în mai multe clase, în funcție de natura lor, structură chimicăși origine.

Poluarea corpurilor de apă Corpurile de apă dulce sunt poluate în principal ca urmare a deversării de apă reziduală în ele din întreprinderi industrialeși așezări... Ca urmare a deversării apelor uzate, proprietăți fizice apa (temperatura crește, transparența scade, apar culoarea, gusturile, mirosurile); substanțele plutitoare apar pe suprafața rezervorului, iar sedimentul se formează în partea de jos; compoziția chimică a apei se modifică (conținutul de substanțe organice și materie organică, apar substanțe toxice, scade conținutul de oxigen, se modifică reacția activă a mediului etc.); compoziția bacteriană calitativă și cantitativă se modifică, apar bacteriile patogene. Corpurile de apă contaminate devin inadecvate pentru băut și adesea pentru aprovizionarea cu apă tehnică; își pierd valoarea de pescuit etc. Termeni generali deversarea apelor uzate de orice categorie în corpurile de apă de suprafață este determinată de semnificația lor economică națională și de natura utilizării apei. După deversarea apelor uzate, este permisă o anumită deteriorare a calității apei din rezervoare, dar acest lucru nu ar trebui să îi afecteze în mod vizibil viața și posibilitatea utilizării în continuare a rezervorului ca sursă de alimentare cu apă, pentru evenimente culturale și sportive și pentru pescuit scopuri.

Monitorizarea îndeplinirii condițiilor pentru deversarea apelor uzate industriale în corpurile de apă se efectuează de către stațiile sanitar-epidemiologice și departamentele de bazin.

Standardele de calitate a apei pentru rezervoare pentru consumul apei menajere și potabile, culturale și menajere stabilesc calitatea apei pentru rezervoare pentru două tipuri de utilizare a apei: primul tip include suprafețele corpurilor de apă utilizate ca sursă pentru uz casnic centralizat sau necentralizat și aprovizionarea cu apă potabilă, precum și pentru alimentarea cu apă a întreprinderilor din industria alimentară; la al doilea tip - zone de rezervoare utilizate pentru înot, sport și recreere ale populației, precum și cele situate în limitele așezărilor.

Alocarea rezervoarelor la un anumit tip de utilizare a apei se efectuează de către organele supravegherii sanitare de stat, luând în considerare perspectivele de utilizare a rezervoarelor.

Standardele privind calitatea apei din rezervoare date în reguli se referă la secțiuni situate pe corpurile de apă curgătoare cu 1 km mai sus decât cel mai apropiat punct de utilizare a apei și pe corpurile și rezervoarele de apă stagnante cu 1 km de ambele părți ale punctului de utilizare a apei.

O atenție deosebită este acordată prevenirii și eliminării poluării zonelor de coastă ale mărilor. Standardele de calitate a apei de mare, care trebuie asigurate în timpul deversării apelor uzate, se referă la zona de utilizare a apei în limitele desemnate și la secțiunile de la o distanță de 300 m până la laturile acestor limite. Atunci când se utilizează zonele de coastă ale mării ca receptor al apelor uzate industriale, conținutul de substanțe nocive din mare nu trebuie să depășească MPC-urile stabilite pentru indicatorii sanitari-toxicologici, sanitari generali și radioleptici de limitare a nocivității. În același timp, cerințele pentru deversarea apelor uzate sunt diferențiate în funcție de natura utilizării apei. Marea nu este privită ca o sursă de alimentare cu apă, ci ca un factor curativ, care îmbunătățește sănătatea, cultural și de zi cu zi.

Poluanții care pătrund în râuri, lacuri, rezervoare și mări fac schimbări semnificative în regimul stabilit și perturbă starea de echilibru a sistemelor ecologice acvatice. Ca urmare a proceselor de transformare a substanțelor care poluează corpurile de apă, care se desfășoară sub influența factorilor naturali, în sursele de apă există o restaurare completă sau parțială a proprietăților lor originale. În acest caz, se pot forma produse secundare ale degradării poluării, care au un efect negativ asupra calității apei.

Autopurarea apei din rezervoare este o combinație de elemente interconectate hidrodinamice, fizico-chimice, microbiologice și hidro procese biologice ducând la refacerea stării inițiale a corpului de apă.

Datorită faptului că apele uzate ale întreprinderilor industriale pot conține poluare specifică, deversarea lor în rețeaua de drenaj a orașului este limitată de o serie de cerințe. Apele uzate industriale deversate în rețeaua de drenaj nu ar trebui: să perturbe funcționarea rețelelor și structurilor; au un efect distructiv asupra materialului conductelor și elementelor instalațiilor de tratare; conțin mai mult de 500mg / l de substanțe suspendate și plutitoare; conțin substanțe care pot înfunda rețelele sau pot fi depuse pe pereții conductelor; conțin impurități inflamabile și dizolvate substanțe gazoase capabil să formeze amestecuri explozive; contin substante nocive care previn tratamentul biologic ape reziduale sau deversări într-un corp de apă; au o temperatură peste 40 ° C.

Apele uzate industriale care nu îndeplinesc aceste cerințe trebuie pre-tratate și abia apoi deversate în rețeaua de drenaj a orașului.

tabelul 1

Rezervele mondiale de apă

P / p Nr.	Numele obiectelor	Suprafața de distribuție în milioane de km cubi	Volum, mii de metri cubi km	Acționați în stocul mondial,
1	Oceanul Mondial	361,3	1338000	96,5
2	Apele subterane	134,8	23400	1,7
3	inclusiv subteran: apa dulce	10530	0,76
4	Umiditatea solului	82,0	16,5	0,001
5	Ghețarii și zăpada permanentă	16,2	24064	1,74
6	Gheață subterană	21,0	300	0,022
7	Apa lacului
8	proaspăt	1,24	91,0	0,007
9	Sărat	0,82	85.4	0,006
10	Apă de mlaștină	2,68	11,5	0,0008
11	Apa râului	148,2	2,1	0,0002
12	Apă în atmosferă	510,0	12,9	0,001
13	Apa din organisme	1,1	0,0001
14	Rezerve totale de apă	1385984,6	100,0
15	Total aprovizionare cu apă dulce	35029,2	2,53

Concluzie.

Apa este una dintre principalele resurse de pe Pământ. Este dificil să ne imaginăm ce ar fi planeta noastră dacă apa dulce ar dispărea. O persoană trebuie să bea aproximativ 1,7 litri de apă pe zi. Și pentru fiecare dintre noi este nevoie de aproximativ 20 de ori mai mult zilnic pentru spălare, gătit și așa mai departe. Există amenințarea cu dispariția apei dulci. Toate ființele vii suferă de poluarea apei, este dăunătoare sănătății umane.

Apa este o substanță familiară și neobișnuită. Celebrul savant sovietic Academician I.V. Petryanov a numit cartea sa de știință populară despre apă „Cea mai extraordinară substanță din lume”. Și doctorul în științe biologice BF Sergeev și-a început cartea „Fiziologia amuzantă” cu un capitol despre apă - „Substanța care a creat planeta noastră”.

Oamenii de știință au dreptate: nu există o substanță pe Pământ care să fie mai importantă pentru noi decât apa obișnuită și, în același timp, nu există altă substanță de același fel, în proprietățile căreia ar exista tot atâtea contradicții și anomalii ca în proprietățile sale.

Lista bibliografică:

1. Korobkin VI, Peredelskiy LV Ecology. Tutorial pentru universități. - Rostov / pe / Don. Phoenix, 2005.

2. Moiseev NN Interacțiunea dintre natură și societate: probleme globale // Buletinul Academiei de Științe din Rusia, 2004. V. 68. Nr. 2.

3. Protecția mediului. Manual. alocație: În 2t / Ed. V.I.Danilov - Danilyan. - M.: Editura MNEPU, 2002.

4. Belov S. V. Protecția mediului / S. V. Belov. - Școala superioară M., 2006 .-- 319 p.

5. Derpgolts VF Apa în univers. - L.: „Nedra”, 2000.

6. Krestov GA De la cristal la soluție. - L.: Chimie, 2001.

7. Khomchenko G.P. Chimie pentru solicitanții de universități. - M., 2003.

Apa - unul dintre cei mai uimitori compuși de pe Pământ - i-a uimit mult timp pe cercetători cu neobișnuitul multora dintre proprietățile sale fizice:

1) Inepuizabilitatea ca substanță și resursă naturală; dacă toate celelalte resurse ale pământului sunt distruse sau dispersate, atunci apa, ca să spunem așa, scapă de aceasta, asumând diverse forme sau stări: cu excepția lichidului - solid și gazos. Este singura substanță și resursă de acest tip. Această proprietate asigură omniprezența apei, pătrunde întreaga coajă geografică a Pământului și efectuează diverse lucrări în el.

2) Expansiunea inerentă numai acestuia în timpul solidificării (înghețării) și o scădere a volumului în timpul topirii (tranziția la o stare lichidă).

3) Densitatea maximă la o temperatură de +4 ° C și foarte asociată proprietăți importante pentru procesele naturale și biologice, de exemplu, excluderea congelării profunde a corpurilor de apă. De regulă, densitatea maximă a corpurilor fizice este observată la temperatura de solidificare. Densitatea maximă a apei distilate este observată în condiții anormale - la o temperatură de 3,98-4 ° C (sau rotunjită + 4 ° C), adică la o temperatură peste punctul de solidificare (îngheț). Când temperatura apei deviază de la 4 ° C în ambele direcții, densitatea apei scade.

4) La topire (topire), gheața plutește la suprafața apei (spre deosebire de alte lichide).

5) O modificare anormală a densității apei implică aceeași modificare anormală a volumului de apă atunci când este încălzită: cu o creștere a temperaturii de la 0 la 4 ° C, volumul de apă încălzită scade și numai cu o creștere suplimentară începe a creste. Dacă, cu o scădere a temperaturii și cu o tranziție de la o stare lichidă la una solidă, densitatea și volumul de apă s-au schimbat în același mod în care se întâmplă pentru majoritatea covârșitoare a substanțelor, atunci când se apropie iarna, straturile de suprafață ale apele naturale se vor răci până la 0 ° C și se vor scufunda până la fund, eliberând straturi mai calde din spațiu, iar acest lucru ar continua până când întreaga masă a rezervorului va dobândi o temperatură de 0 ° C. Mai mult, apa ar începe să înghețe, bazinele de gheață formate se vor scufunda până la fund, iar rezervorul ar îngheța la întreaga sa adâncime. Cu toate acestea, multe forme de viață în apă ar fi imposibile. Dar, din moment ce apa atinge cea mai mare densitate la 4 ° C, mișcarea straturilor sale cauzate de răcire se termină atunci când această temperatură este atinsă. Cu o scădere suplimentară a temperaturii, stratul răcit, care are o densitate mai mică, rămâne la suprafață, îngheață și astfel protejează straturile subiacente de răcirea și înghețarea ulterioară.

6) Trecerea apei dintr-o stare în alta este însoțită de costuri (evaporare, topire) sau eliberare (condensare, înghețare) a cantității corespunzătoare de căldură. Topirea a 1 g de gheață necesită 677 de calorii, pentru evaporarea a 1 g de apă - cu 80 de calorii mai puțin. Căldura latentă ridicată a topirii gheții asigură topirea lentă a zăpezii și a gheții.

7) Capacitatea de a trece relativ ușor într-o stare gazoasă (se evaporă), nu numai cu pozitiv, ci și cu temperaturi negative... În acest din urmă caz, evaporarea are loc ocolind faza lichidă - de la solid (gheață, zăpadă) direct în faza de vapori. Acest fenomen se numește sublimare.

8) Dacă comparăm punctele de fierbere și înghețare ale hidrurilor formate din elemente din grupa a șasea a tabelului periodic (seleniu H 2 Se, telur H 2 Te) și apă (H 2 O), atunci, prin analogie cu acestea, punctul de fierbere al apei ar trebui să fie de aproximativ 60 ° C, iar temperatura de îngheț este sub 100 ° C. Dar și aici se manifestă proprietăți anormale ale apei - la o presiune normală de 1 atm. apa fierbe la +100 ° С și îngheață la 0 ° С.

9) O mare importanță în viața naturii este faptul că apa are o capacitate de căldură anormal de mare, de 3000 de ori mai mare decât aerul. Aceasta înseamnă că, atunci când 1 m 3 de apă este răcită cu 1 0 C, 3000 m 3 de aer este încălzit cu aceeași cantitate. Prin urmare, prin acumularea căldurii, Oceanul are un efect de înmuiere asupra climatului zonelor de coastă.

10) Apa absoarbe căldura în timpul evaporării și topirii, eliberând-o în timpul condensării din abur și îngheț.

11) Capacitatea apei în medii dispersate, de exemplu, în soluri fin poroase sau structuri biologice, de a trece într-o stare legată sau dispersată. În aceste cazuri, proprietățile apei (mobilitatea, densitatea, punctul de îngheț, tensiunea superficială și alți parametri) se schimbă dramatic, care sunt extrem de importante pentru cursul proceselor din sistemele naturale și biologice.

12) Apa este un solvent universal, prin urmare, nu numai în natură, ci și în condiții de laborator, nu există apă perfectă pură pentru motivul că este capabilă să dizolve orice vas în care este închisă. Există o sugestie că tensiunea superficială a apei perfect limpezi ar fi de așa natură încât ar fi posibil să patinezi pe ea. Capacitatea apei de a se dizolva asigură transferul substanțelor în plic geografic, se află la baza schimbului de substanțe între organisme și mediu, la baza nutriției.

13) Dintre toate lichidele (cu excepția mercurului), apa are cea mai mare presiune superficială și tensiune superficială: = 75 · 10 -7 J / cm 2 (glicerină - 65, amoniac - 42 și toate celelalte - sub 30 · 10 -7 J / cm 2). Din această cauză, o picătură de apă tinde să ia forma unei bile și, atunci când intră în contact cu solidele, udă suprafața majorității acestora. De aceea poate ridica capilarele rocilor și plantelor, oferind formarea solului și nutriția plantelor.

14) Apa are o stabilitate termică ridicată. Vaporii de apă încep să se descompună în hidrogen și oxigen numai la temperaturi peste 1000 ° C.

15) Apa chimic pură este un conductor foarte slab de electricitate. Datorită compresibilității reduse în apă, undele sonore și ultrasonice se propagă bine.

16) Proprietățile apei se schimbă foarte mult sub influența presiunii și temperaturii. Deci, odată cu creșterea presiunii, punctul de fierbere al apei crește, iar punctul de îngheț, dimpotrivă, scade. Pe măsură ce temperatura crește, tensiunea superficială, densitatea și vâscozitatea apei scad, iar conductivitatea electrică și viteza sunetului în apă cresc.

Proprietățile anormale ale apei luate împreună, indicând rezistența extrem de mare la factorii externi, sunt cauzate de prezența unor forțe suplimentare între molecule, numite legături de hidrogen. Esența legăturii de hidrogen se reduce la faptul că un ion de hidrogen legat de un ion al unui alt element este capabil să atragă electrostatic un ion din același element de la o altă moleculă la sine. Molecula de apă are o structură unghiulară: nucleele incluse în compoziția sa formează un triunghi isoscel, la baza căruia există doi protoni, iar în partea de sus - nucleul atomului de oxigen (Figura 2.2).

Figura 2.2 - Structura unei molecule de apă

Din cei 10 electroni (5 perechi) disponibili în moleculă, o pereche (electroni interni) este situată în apropierea nucleului de oxigen, iar din restul de 4 perechi de electroni (externi), o pereche este împărțită între fiecare dintre protoni și oxigen nucleu, în timp ce 2 perechi rămân nedefinite și direcționate către vârfurile tetraedrului opus protonilor. Astfel, într-o moleculă de apă există 4 poli de sarcini situate la vârfurile tetraedrului: 2 negativi, creați de un exces de densitate de electroni la locațiile perechilor de electroni singulari și 2 pozitivi, creați de deficiența sa la locațiile protonilor.

Ca rezultat, molecula de apă se dovedește a fi un dipol electric. În acest caz, polul pozitiv al unei molecule de apă atrage polul negativ al altei molecule de apă. Ca rezultat, se obțin agregate (sau asociații de molecule) a două, trei sau mai multe molecule (Figura 2.3).

Figura 2.3 - Formarea moleculelor asociate prin dipoli de apă:

1 - monohidrol H20; 2 - dihidrol (H20) 2; 3 - trihidrol (H20) 3

În consecință, molecule simple, duble și triple sunt prezente simultan în apă. Conținutul lor variază în funcție de temperatură. Gheața conține în principal trihidroli, al căror volum este mai mare decât monohidrolii și dihidrolii. Odată cu creșterea temperaturii, viteza de mișcare a moleculelor crește, forțele de atracție dintre molecule slăbesc, iar în stare lichidă apa este un amestec de tri-, di- și monohidroli. Cu o creștere suplimentară a temperaturii, moleculele de trihidrol și dihidrol se dezintegrează; la o temperatură de 100 ° C, apa constă din monohidroli (abur).

Existența perechilor de electroni singulari determină posibilitatea formării a două legături de hidrogen. Încă două legături apar din doi atomi de hidrogen. Ca rezultat, fiecare moleculă de apă este capabilă să formeze patru legături de hidrogen (Figura 2.4).

Figura 2.4 - Legături de hidrogen în moleculele de apă:

- desemnarea legăturii de hidrogen

Datorită prezenței legăturilor de hidrogen în apă, se observă un grad ridicat de ordine în dispunerea moleculelor sale, care îl apropie de un solid, iar numeroase goluri apar în structură, făcându-l foarte slab. Structura gheții aparține celor mai puțin dense structuri. În el există goluri, ale căror dimensiuni sunt ceva mai mari decât dimensiunile moleculei de H2O. Când se topeste gheața, structura sa este distrusă. Dar chiar și în apă lichidă, legăturile de hidrogen dintre molecule sunt păstrate: apar asociați - embrionii formațiunilor cristaline. În acest sens, apa se află într-o poziție intermediară între starea cristalină și cea lichidă și este mai asemănătoare cu un solid decât cu un lichid ideal. Cu toate acestea, spre deosebire de gheață, fiecare asociat există foarte un timp scurt: se produce în mod constant distrugerea unora și formarea altor agregate. În golurile unor astfel de agregate de "gheață", moleculele de apă singulare pot fi localizate, în timp ce ambalajul moleculelor de apă devine mai dens. De aceea, atunci când gheața se topește, volumul ocupat de apă scade, iar densitatea acesteia crește. La + 4 ° С apa are ambalajul cel mai strâns.

Când apa este încălzită, o parte din căldură este cheltuită pentru ruperea legăturilor de hidrogen. Acest lucru explică capacitatea termică ridicată a apei. Legăturile de hidrogen dintre moleculele de apă sunt complet distruse atunci când apa se transformă în abur.

Complexitatea structurii apei se datorează nu numai proprietăților moleculei sale, ci și faptului că datorită existenței izotopilor de oxigen și hidrogen în apă există molecule cu diferite greutăți moleculare (de la 18 la 22). Cea mai comună este molecula „obișnuită” cu o greutate moleculară de 18. Conținutul moleculelor cu greutate moleculară ridicată este scăzut. Astfel, „apa grea” (greutatea moleculară 20) reprezintă mai puțin de 0,02% din totalul rezervelor de apă. Nu se găsește în atmosferă, într-o tonă de apă de râu nu depășește 150 g, apa de mare –160-170 g. Cu toate acestea, prezența sa conferă apei „obișnuite” o densitate ridicată, îi afectează celelalte proprietăți.

Proprietăți uimitoare apa a permis apariția și dezvoltarea vieții pe Pământ. Datorită acestora, apa poate juca un rol de neînlocuit în toate procesele care au loc în anvelopa geografică.

Strict vorbind, în acest material vom analiza pe scurt nu numai proprietățile chimice și fizice ale apei lichide, dar și proprietățile inerente acestuia în general ca atare.

Pentru mai multe informații despre proprietățile apei în stare solidă, consultați articolul - PROPRIETĂȚILE APEI ÎNTR-UN STAT SOLID (citiți →).

Apa este o substanță super-semnificativă pentru planeta noastră. Viața pe Pământ este imposibilă fără ea; niciun proces geologic nu are loc fără ea. Marele om de știință și gânditor Vladimir Ivanovici Vernadski a scris în lucrările sale că nu există o astfel de componentă, a cărei valoare ar putea fi „comparată cu aceasta prin influența sa asupra cursului principalelor, cele mai formidabile procese geologice”. Apa este prezentă nu numai în corpul tuturor ființelor vii de pe planeta noastră, ci și în toate substanțele de pe Pământ - în minerale, în roci ... Studierea proprietăților unice ale apei ne dezvăluie în mod constant tot mai multe secrete, ne cere noi ghicitori și provocări.

Proprietăți anormale ale apei

Mulți fizic și Proprietăți chimice apă surpriza si cad din reguli generaleși modele și sunt anormale, de exemplu:

• În conformitate cu legile stabilite prin principiul similarității, în cadrul științelor precum chimia și fizica, ne-am putea aștepta ca:
  • apa va fierbe la minus 70 ° С și va îngheța la minus 90 ° С;
  • apa nu va picura din vârful robinetului, ci se va revărsa într-un curent subțire;
  • gheața se va scufunda și nu va pluti la suprafață;
  • mai mult de câteva boabe de zahăr nu s-ar dizolva într-un pahar cu apă.
• Suprafața apei are un potențial electric negativ;
• Când este încălzită de la 0 ° C la 4 ° C (mai exact 3,98 ° C), apa este comprimată;
• Capacitatea ridicată de căldură a apei lichide este surprinzătoare;

După cum sa menționat mai sus, în acest material vom enumera principalele proprietăți fizice și chimice ale apei și vom face scurte comentarii cu privire la unele dintre ele.

Proprietățile fizice ale apei

PROPRIETĂȚILE FIZICE sunt proprietăți care se manifestă în afara reacțiilor chimice.

Puritatea apei

Puritatea apei depinde de prezența impurităților, bacteriilor, sărurilor de metale grele în ea ..., pentru a vă familiariza cu interpretarea termenului APĂ CURĂ conform versiunii site-ului nostru, trebuie să citiți articolul APĂ CURATĂ ( citiți →).

Culoarea apei

Culoarea apei - depinde de compoziția chimică și impuritățile mecanice

De exemplu, să dăm definiția „Culorilor Mării” dată de „Marea Enciclopedie Sovietică”.

Culoarea mării. Culoarea percepută de ochi atunci când observatorul privește suprafața mării. Culoarea mării depinde de culoarea apei mării, de culoarea cerului, de cantitatea și natura norilor, de înălțimea Soarelui de deasupra. orizontul și alte motive.

Conceptul de culoare a mării ar trebui să se distingă de conceptul de culoare a apei de mare. Culoarea apei de mare este înțeleasă ca culoarea percepută de ochi atunci când vizualizează apa de mare vertical pe un fundal alb. Doar o mică parte din razele de lumină care se încadrează pe ea sunt reflectate de la suprafața mării, restul lor pătrund adânc în interior, unde este absorbită și împrăștiată de moleculele de apă, particulele de substanțe în suspensie și minusculele bule de gaz. Razele împrăștiate reflectate și care ies din mare creează CM. Moleculele de apă împrăștie mai ales razele albastre și verzi. Particulele suspendate împrăștie toate razele aproape în mod egal. Prin urmare, apa de mare cu o cantitate mică de materii suspendate apare albastru-verzui (culoarea părților deschise ale oceanelor) și cu o cantitate semnificativă de materie suspendată - verde gălbui (de exemplu, Marea Baltică). Latura teoretică a teoriei lui Ts.M. a fost dezvoltată de V.V. Shuleikin și Ch. V. Raman.

Marea Enciclopedie Sovietică. - M.: Enciclopedie sovietică. 1969-1978

Miros de apă

Miros de apă - apa curată este în general inodoră.

Claritatea apei

Claritatea apei - depinde de substanțele minerale dizolvate în ea și de conținutul de impurități mecanice, substanțe organice și coloizi:

TRANSPARENȚA APEI - capacitatea apei de a transmite lumina. De obicei măsurat de discul Secchi. Depinde în principal de concentrația de organice suspendate și dizolvate și substanțe anorganice... Poate scădea brusc ca urmare a poluării antropice și a eutrofizării corpurilor de apă.

Dicționar enciclopedic ecologic. - Chișinău I.I. Bunicule. 1989

TRANSPARENȚA APEI - capacitatea apei de a transmite razele de lumină. Depinde de grosimea stratului de apă trecut de raze, de prezența impurităților suspendate, a substanțelor dizolvate, etc. Razele roșii și galbene sunt absorbite mai puternic în apă, cele violete pătrund mai adânc. În funcție de gradul de transparență, în ordinea scăderii acesteia, se disting apele:

• transparent;
• ușor opalescent;
• opalescent;
• ușor tulbure;
• noros;
• foarte înnorat.

Dicționar de hidrogeologie și inginerie geologică. - M.: Gostoptekhizdat. 1961

Gustul apei

Gustul apei - depinde de compoziția substanțelor dizolvate în ea.

Dicționar de hidrogeologie și inginerie geologică

Gustul apei este o proprietate a apei care depinde de sărurile și gazele dizolvate în ea. Există tabele cu concentrația perceptibilă a sărurilor dizolvate în apă (în mg / l), de exemplu tabelul următor (conform personalului).

Temperatura apei

Punctul de topire al apei:

TEMPERATURA DE FONDARE - temperatura la care o substanță trece dintr-un STAT SOLID într-un lichid. Punctul de topire al unui solid este egal cu punctul de îngheț al unui lichid, de exemplu, punctul de topire al gheții, O ° C, este egal cu punctul de îngheț al apei.

Punctul de fierbere al apei : 99,974 ° C

Dicționar științific și tehnic enciclopedic

TEMPERATURA DE FIERBERE, temperatura la care o substanță trece dintr-o stare (fază) în alta, adică de la lichid la vapori sau gaz. Punctul de fierbere crește odată cu creșterea presiunii externe și scade odată cu scăderea presiunii externe. Se măsoară de obicei la o presiune standard de 1 atmosferă (760 mmHg). Punctul de fierbere al apei la presiunea standard este de 100 ° C.

Dicționar enciclopedic științific și tehnic.

Punct triplu de apă

Punct triplu de apă: 0,01 ° C, 611,73 Pa;

Dicționar științific și tehnic enciclopedic

PUNCT TRIPL, temperatura și presiunea la care toate cele trei stări ale materiei (solid, lichid, gazos) pot exista simultan. Pentru apă, punctul triplu este la o temperatură de 273,16 K și o presiune de 610 Pa.

Dicționar enciclopedic științific și tehnic.

Tensiunea superficială a apei

Tensiunea superficială a apei - determină puterea de aderență a moleculelor de apă una cu cealaltă, de exemplu, modul în care această sau acea apă este absorbită de corpul uman depinde de acest parametru.

Duritatea apei

Vocabular marin

DURITATEA APEI (rigiditatea apei) - o proprietate a apei, exsanguinată de conținutul de săruri ale metalelor alcalino-pământoase dizolvate în ea, Cap. arr. calciu și magneziu (sub formă de săruri de bicarbonat - bicarbonate), și săruri de acizi minerali puternici - sulfurici și clorhidri. Zh. V. se măsoară în unități speciale, așa-numitul. grade de duritate. Gradul de duritate este conținutul în greutate de oxid de calciu (CaO), egal cu 0,01 g în 1 litru de apă. Apa dură nu este potrivită pentru alimentarea cazanelor, deoarece contribuie la formarea puternică de solzi pe pereții lor, ceea ce poate provoca arderea tuburilor cazanului. Cazane de mare capacitate și mai ales presiuni ridicate trebuie alimentat cu apă complet purificată (condensat de la motoare cu aburi și turbine, purificat prin filtre de impurități ale uleiului, precum și distilat preparat în evaporatoare speciale).

Samoilov K.I. Marine dictionary. - M.-L.: Editura Navală de Stat a NKVMF URSS, 1941

Dicționar științific și tehnic enciclopedic

DURITATEA APEI, incapacitatea apei de a forma o spumă cu săpun datorită sărurilor dizolvate în ea, în principal calciu și magneziu.

Cantitatea din cazane și țevi se formează datorită prezenței carbonatului de calciu dizolvat în apă, care intră în apă atunci când intră în contact cu calcarul. În apă fierbinte sau clocotită, carbonatul de calciu precipită ca depuneri de calcar dur pe suprafețele din interiorul cazanelor. Carbonatul de calciu păstrează și săpunul de la spumare. Recipient de schimb ionic (3), umplut cu margele acoperite cu materiale care conțin sodiu. cu care apa intră în contact. Ionii de sodiu, ca fiind mai activi, înlocuiesc ionii de calciu. Deoarece sărurile de sodiu rămân solubile chiar și în timpul fierberii, solziul nu se formează.

Dicționar enciclopedic științific și tehnic.

Structura apei

Mineralizarea apei

Mineralizarea apei :

Dicționar enciclopedic ecologic

MINERALIZAREA APEI - saturarea apei anorganice (minerale) substanțe din acesta sub formă de ioni și coloizi; valoare totală săruri anorganice, conținute în principal în apa dulce, gradul de mineralizare este de obicei exprimat în mg / l sau g / l (uneori în g / kg).

Dicționar enciclopedic ecologic. - Chișinău: Redacția principală a Enciclopediei Sovietice Moldovenești. I.I. Bunicule. 1989

Viscozitatea apei

Vâscozitatea apei - caracterizează rezistența internă a particulelor lichide la mișcarea sa:

Dicționar geologic

Vâscozitatea apei (lichidului) este o proprietate a unui lichid care determină apariția unei forțe de frecare în timpul mișcării. Este un factor care transferă mișcarea de la straturile de apă care se mișcă cu viteză mare la straturile cu o viteză mai mică. V. în. depinde de temperatura și concentrația soluției. Fizic, este evaluat prin coeficient. vâscozitatea, care este inclusă într-o serie de formule pentru mișcarea apei.

Dicționar Geologic: în 2 volume. - M.: Nedra. Editat de K. N. Paffengolts și alții. 1978

Există două tipuri de vâscozitate a apei:

• Vâscozitatea dinamică a apei - 0,00101 Pa s (la 20 ° C).

• Vâscozitatea cinematică a apei este de 0,01012 cm2 / s (la 20 ° C).

Punctul critic al apei

Punctul critic al apei este starea sa la un anumit raport de presiune și temperatură, când proprietățile sale sunt aceleași în stare gazoasă și lichidă (fază gazoasă și lichidă).

Punct critic al apei: 374 ° C, 22,064 MPa.

Constanta dielectrică a apei

Constanta dielectrică, în general, este un coeficient care arată cât de mult este mai mare forța de interacțiune dintre două sarcini în vid decât într-un anumit mediu.

În cazul apei, această cifră este neobișnuit de mare și este egală cu 81 pentru câmpurile electrice statice.

Capacitatea termică a apei

Capacitatea de căldură a apei - Apa are o capacitate de căldură surprinzător de mare:

Dicționar ecologic

Capacitatea de căldură - proprietatea substanțelor de a absorbi căldura. Se exprimă în cantitatea de căldură absorbită de o substanță atunci când este încălzită cu 1 ° C. Capacitatea de căldură a apei este de aproximativ 1 cal / g sau 4,2 J / g. Capacitatea de căldură a solului (la 14,5-15,5 ° C) variază (de la nisip până la soluri de turbă) de la 0,5 la 0,6 cal (sau 2,1-2,5 J) pe unitate de volum și de la 0,2 la 0,5 cal (sau 0,8-2,1 J) pe unitate de masă (g).

Dicționar ecologic. - Alma-Ata: „Știință”. B.A. Bykov. 1983

Dicționar științific și tehnic enciclopedic

CAPACITATEA SPECIFICĂ (denumirea c), căldura necesară pentru a crește temperatura de 1 kg dintr-o substanță cu 1K. Măsurat în J / Kkg (unde J este JOULE). Substanțele cu o căldură specifică ridicată, cum ar fi apa, necesită Mai mult energie pentru a crește temperatura decât substanțele cu o căldură specifică scăzută.

Dicționar enciclopedic științific și tehnic.

Conductivitatea termică a apei

Conductivitatea termică a unei substanțe se referă la capacitatea sa de a conduce căldura de la părțile sale mai calde la cele mai reci.

Transferul de căldură în apă are loc fie la nivel molecular, adică este transferat de molecule de apă, fie datorită mișcării / deplasării oricărei sau a volumelor de apă - conductivitate termică turbulentă.

Conductivitatea termică a apei depinde de temperatură și presiune.

Fluiditatea apei

Fluiditatea substanțelor este înțeleasă ca fiind capacitatea lor de a-și schimba forma sub influența stresului constant sau a presiunii constante.

Fluiditatea lichidelor este determinată și de mobilitatea particulelor lor, care în repaus sunt incapabile să perceapă tensiuni tangențiale.

Inductanța apei

Inductanța determină proprietățile magnetice ale circuitelor închise ale curentului electric. Apa, cu excepția unor cazuri, conduce curent electric și, prin urmare, are o anumită inductanță.

Densitatea apei

Densitatea apei este determinată de raportul dintre masă și volum la o anumită temperatură. Citiți mai multe în materialul nostru - CE ESTE DENSITATEA APEI(citiți →).

Compresibilitatea apei

Compresibilitatea apei este neglijabilă și depinde de salinitatea apei și de presiune. De exemplu, pentru apa distilată, este 0,0000490.

Conductivitatea electrică a apei

Conductivitatea electrică a apei depinde în mare măsură de cantitatea de săruri dizolvate în ele.

Radioactivitatea în apă

Radioactivitatea apei - depinde de conținutul de radon din ea, emanația de radiu.

Proprietățile fizice și chimice ale apei

Dicționar de hidrogeologie și inginerie geologică

PROPRIETĂȚI FIZICE ȘI CHIMICE ALE APEI - parametri care determină caracteristicile fizico-chimice ale apelor naturale. Acestea includ indicatori ai concentrației ionilor de hidrogen (pH) și potențialului redox (Eh).

Dicționar de hidrogeologie și inginerie geologică. - M.: Gostoptekhizdat. Compilat de A. A. Makkaveev, editor O. K. Lange. 1961

Echilibrul acido-bazic al apei

Potențialul redox al apei

Potențialul redox al apei (ORP) - capacitatea apei de a intra în bio reacții chimice.

Proprietățile chimice ale apei

PROPRIETĂȚILE CHIMICE ALE O SUBSTANȚĂ sunt proprietăți care se manifestă ca urmare a reacțiilor chimice.

Mai jos sunt proprietățile chimice ale apei conform manualului „Fundamentele chimiei. Manual de internet "de A. Manuilov, V. Rodionov.

Interacțiunea apei cu metalele

Când apa interacționează cu majoritatea metalelor, apare o reacție cu eliberarea de hidrogen:

• 2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH (violent);
• 2K + 2H2O = H2 + 2KOH (violent);
• 3Fe + 4H2O = 4H2 + Fe3O4 (numai la încălzire).

Nu toate, dar numai metalele suficient de active pot participa la reacțiile de tip redox. Cele mai ușor de reacționat sunt metalele alcaline și alcalino-pământoase din grupele I și II.

Interacțiunea apei cu nemetalele

Nemetalele reacționează cu apa, de exemplu, carbonul și compusul său de hidrogen (metan). Aceste substanțe sunt mult mai puțin active decât metalele, dar sunt încă capabile să reacționeze cu apa la temperaturi ridicate:

• C + H2O = H2 + CO (cu încălzire puternică);
• CH4 + 2H2O = 4H2 + CO2 (cu căldură puternică).

Interacțiunea apei cu curentul electric

Când este expus soc electric apa se descompune în hidrogen și oxigen. Este, de asemenea, o reacție redox, în care apa este atât un agent oxidant, cât și un agent reducător.

Interacțiunea apei cu oxizii nemetalici

Apa reacționează cu mulți oxizi nemetalici și cu unii oxizi metalici. Acestea nu sunt reacții redox, ci reacții compuse:

SO2 + H2O = H2SO3 (acid sulfuric)

SO3 + H2O = H2SO4 (acid sulfuric)

CO2 + H2O = H2CO3 (acid carbonic)

Interacțiunea apei cu oxizii metalici

Unii oxizi metalici pot reacționa și cu apa. Am văzut deja exemple de astfel de reacții:

CaO + H2O = Ca (OH) 2 (hidroxid de calciu (var stins)

Nu toți oxizii metalici pot reacționa cu apa. Unele dintre ele sunt practic insolubile în apă și, prin urmare, nu reacționează cu apa. De exemplu: ZnO, TiO2, Cr2O3, din care sunt preparate, de exemplu, vopsele rezistente la apă. Oxizii de fier sunt, de asemenea, insolubili în apă și nu reacționează cu aceasta.

Hidrați și hidrați cristalini

Apa formează compuși, hidrați și hidrați cristalini, în care molecula de apă este complet reținută.

De exemplu:

• CuSO4 + 5 H2O = CuSO4.5H2O;
• CuSO4 - substanță alb(sulfat de cupru anhidru);
• CuSO4.5H2O - hidrat cristalin (sulfat de cupru), cristale albastre.

Alte exemple de formare a hidraților:

• H2SO4 + H2O = H2SO4.H2O (acid sulfuric hidrat);
• NaOH + H2O = NaOH.H2O (hidrat de sodiu hidrat).

Compușii care leagă apa de hidrați și hidrați cristalini sunt folosiți ca desecanți. Cu ajutorul lor, de exemplu, vaporii de apă sunt eliminați din aerul atmosferic umed.

Biosinteza

Apa participă la bio-sinteză în urma căreia se formează oxigen:

6n CO 2 + 5n H 2 O = (C 6 H 10 O 5) n + 6n O 2 (sub acțiunea luminii)

Vedem că proprietățile apei sunt diverse și acoperă aproape toate aspectele vieții pe Pământ. După cum a spus unul dintre oamenii de știință ... este necesar să se studieze în mod cuprinzător apa și nu în contextul manifestărilor sale individuale.

În pregătirea materialului, informațiile au fost folosite din cărți - Yu. P. Rassadkin „Apă obișnuită și extraordinară”, Yu. Ya. Fialkov „Proprietăți neobișnuite ale soluțiilor obișnuite”, Manual „Fundamentele chimiei. Manual de internet "de A. V. Manuilov, V. I. Rodionov și alții.

Apa este o substanță unică, baza tuturor organismelor vii de pe planetă. Poate îmbrăca diferite forme și poate fi în trei stări. Care sunt principalele proprietăți fizice și chimice ale apei? Despre ele vor fi discutate în articolul nostru.

Apa este ...

Apa este cea mai abundentă de pe planeta noastră compus anorganic... Proprietățile fizice și chimice ale apei sunt determinate de compoziția moleculelor sale.

Deci, structura unei molecule de apă conține doi atomi de hidrogen (H) și un atom de oxigen (O). În condiții normale de mediu, este un lichid fără gust, inodor și incolor. Apa poate fi și în alte stări: sub formă de abur sau sub formă de gheață.

Mai mult de 70% din planeta noastră este acoperită cu apă. Mai mult, aproximativ 97% cade pe mări și oceane, astfel încât cea mai mare parte nu este potrivită pentru consumul uman. Veți afla mai multe despre principalele proprietăți chimice ale apei potabile mai târziu.

Apa în natură și viața umană

Apa este o componentă esențială a oricărui organism viu. În special, corpul uman, după cum știți, mai mult de 70% constă din apă. Mai mult decât atât, oamenii de știință sugerează că tocmai în acest mediu a apărut viața pe Pământ.

Apa este conținută (sub formă de vapori de apă sau picături) în diferite straturi ale atmosferei. Acesta ajunge la suprafața pământului din atmosferă sub formă de ploaie sau alte precipitații (zăpadă, rouă, grindină, îngheț) prin procese de condensare.

Apa face obiectul cercetării pentru o serie de discipline științifice. Printre acestea se numără hidrologia, hidrografia, hidrogeologia, limnologia, glaciologia, oceanologia și altele. Toate aceste științe, într-un fel sau altul, studiază atât proprietățile fizice, cât și chimice ale apei.

Apa este utilizată în mod activ de oameni în activitățile lor economice, în special:

• pentru cultivarea culturilor;
• în industrie (ca solvent);
• în domeniul energiei electrice (ca purtător de căldură);
• pentru stingerea incendiilor;
• în gătit;
• în farmacie și așa mai departe.

Desigur, pentru a utiliza în mod eficient această substanță în activități economice, proprietățile chimice ale apei ar trebui studiate în detaliu.

Soiuri de apă

După cum sa menționat mai sus, apa din natură poate fi în trei stări: lichidă (apa însăși), solidă (cristale de gheață) și gazoasă (abur). Poate lua și orice formă.

Există mai multe tipuri de apă. Deci, în funcție de conținutul de cationi Ca și Na, apa poate fi:

• greu;
• moale.

• proaspăt;
• mineral;
• sălbatic.

În esoterism și în unele religii, există apă:

• mort;
• Trăi;
• sfânt.

În chimie, există și concepte precum apa distilată și deionizată.

Formula apei și semnificația ei biologică

Oxid de hidrogen - așa numesc chimiștii această substanță. Formula pentru apă este următoarea: H 2 O. Înseamnă că acest compus este format dintr-un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen.

Proprietățile chimice unice ale apei au determinat rolul său excepțional pentru viața organismelor vii. Este datorită apei viata biologica există pe planeta noastră.

Cea mai unică caracteristică a apei este că dizolvă perfect în sine o cantitate uriașă de alte substanțe (atât organice, cât și anorganice). O consecință importantă a acestei caracteristici este că toate reacțiile chimice din organismele vii au loc destul de repede.

În plus, datorită proprietăților unice ale apei, este exact în stare lichidă, cu un interval de temperatură extrem de larg.

Proprietățile fizice ale apei

Datorită legăturilor unice de hidrogen, apa, în condiții standard de mediu, se află în stare lichidă. Acest lucru explică punctul de fierbere extrem de ridicat al apei. Dacă moleculele substanței nu ar fi legate de aceste legături de hidrogen, atunci apa ar fierbe la +80 grade și ar îngheța - chiar și la -100 grade.

Apa fierbe la +100 grade Celsius și îngheață la zero grade. Este adevărat, în anumite condiții specifice, poate începe să înghețe chiar și la temperaturi pozitive. Când apa îngheață, crește în volum (datorită scăderii densității). Apropo, aceasta este aproape singura substanță din natură care are o proprietate fizică similară. În plus față de apă, numai bismutul, antimoniul, germaniul și galiul se extind în timpul înghețului.

Substanța este, de asemenea, caracterizată prin vâscozitate ridicată, precum și tensiune superficială destul de puternică. Apa este un solvent excelent pentru substanțele polare. De asemenea, trebuie să știți că apa conduce electricitatea foarte bine prin ea însăși. Această caracteristică se explică prin faptul că apa este aproape întotdeauna un numar mare de ioni de săruri dizolvate în ea.

Proprietățile chimice ale apei (gradul 8)

Moleculele de apă au polaritate extrem de mare. Prin urmare, această substanță constă în realitate nu numai din molecule simple de tip H 2 O, ci și din agregate complexe (formula - (H 2 O) n).

Din punct de vedere chimic, apa este foarte activă, reacționează cu multe alte substanțe, chiar și la temperaturi obișnuite. Atunci când interacționează cu oxizi de metale alcaline și alcalino-pământoase, formează o bază.

Apa este, de asemenea, capabilă să dizolve o gamă largă de substanțe chimice- săruri, acizi, baze, unele gaze. Pentru această proprietate, este adesea numită solvent universal. Toate substanțele, în funcție de faptul că se dizolvă în apă sau nu, sunt de obicei împărțite în două grupe:

• hidrofil (ușor solubil în apă) - săruri, acizi, oxigen, dioxid de carbon etc .;
• hidrofob (slab solubil în apă) - grăsimi și uleiuri.

Apa intră, de asemenea, în reacții chimice cu unele metale (de exemplu, sodiu) și, de asemenea, participă la procesul de fotosinteză a plantelor.

In cele din urma...

Apa este cea mai abundentă substanță anorganică de pe planeta noastră. Se găsește aproape peste tot: la suprafața pământului și în adâncurile sale, în manta și în roci, în straturile înalte ale atmosferei și chiar în spațiu.

Proprietățile chimice ale apei sunt determinate de aceasta compoziție chimică... Aparține grupului de substanțe chimic active. Cu multe substanțe, apa intră