Вода

Вода - это неорганическое соединение с химической формулой H₂0. Представляет собой прозрачную жидкость, без цвета (в малом объёме), запаха и вкуса.  В твёрдом состоянии называется льдом, а в газообразном— водяным паром.

Вода. Строение молекулы.

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью.

Самая простая модель молекулы воды предсталяет собой тетраэдр. На самом деле одиночные молекулы воды при нормальных температуре и давлении не существуют, все они соединены друг с другом водородными связями. Можно сказать, все молекулы связаны в одну пространственную сетку – макромолекулу. Каждая молекула воды может участвовать максимум в четырёх водородных связях (каждый атом водорода в одной и атом кислорода - в двух). В таком состоянии молекулы находятся в кристалле льда. При таянии льда часть связей рвётся, и молекулы воды располагаются плотнее. При нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4°С этот эффект становится слабее, чем тепловое расширение. А при испарении рвутся все оставшиеся связи.

Вода имеет несколько химических названий: оксид водорода, монооксид дигидрогена, гидроксид водорода (соединение гидроксильной группы OH- и катиона H+), гидроксильная кислота (воду можно рассматривать как соединение катиона H+, который может быть замещён металлом, и «кислотного остатка» OH- оксидан дигидромонооксид.)

Кислород и водород в молекуле воды имеют природные и искусственные изотопы. В зависимости от типа изотопов водорода выделяют следующие виды воды: лёгкая вода Н2О, тяжёлая вода (дейтериевая) D2O и сверхтяжёлая вода (тритиевая) T2O.

Вода. Важные свойства.

Вода – самое необычное вещество природы. Это связано с тем, что свойства воды во многом не соответствуют физическим законам, которым подчиняются другие вещества. Рассмотрим какими удивительными физическими свойствами обладает вода. Большинство веществ находясь в твердом состоянии обладают более высокой плотностью чем в жидком. А вода наоборот в твердом состоянии (лед) обладает более низкой плотностью чем в жидком. Наибольшая плотность воды достигается при температуре +4оС, что обеспечивает жизнь в воде зимой. В замерзающих водоёмах, когда температура падает ниже +4°C, более холодная вода, как менее плотная остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура. Еще одно аномальное свойство воды – расширение объема на 10% при замерзании обеспечивает плавание льда, и как следствие сохранение жизни подо льдом. 

Важное свойство воды – это большое поверхностное натяжение (72мН/м при 25 ОС). Так как у воды силы межмолекулярного взаимодействия очень велики, то каждая расположенная на поверхности воды молекула как бы втягивается внутрь слоя воды.

Вода это хороший растворитель полярных веществ. В связи со своими малыми размерами молекулы воды в большом количестве могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества. Положительно заряженные части молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные - атомы водорода.

Чистая вода (без примесей) - хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация ионов гидроксония H3O+ и гидроксид-ионов HO- составляет 0,1 мкмоль/л. А так как вода - хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту. Чем ниже будет уровень электропроводности, тем чище вода.

Вода сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60% парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул воды, она также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия микроволновой печи.

Вода медленно нагревается благодаря высокой теплоемкости, но процесс остывания происходит намного медленнее. Это дает возможность в летнее время года накапливать тепло на нашей планете посредством океанов и морей, а затем постепенно высвобождать тепло в зимний период. Таким образом, океаны и моря – это оригинальный и природный аккумулятор тепла на территории нашей планеты. Теплоемкость воды более чем в два раза превышает теплоемкость любого другого химического соединения, поэтому именно воду используют в качестве рабочего тела в энергетик.