Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Вода. Тяжелая вода



 Другие рефераты
Вода Вода и её свойства Водонефтяные эмульсии Водород

Содержание

  1. Вода в природе                                            стр. 3

  2. Физические свойства воды                                  стр.3

  3. Диаграмма состояния воды                                  стр.6

  4. Химические свойства воды                                  стр.8

  5. Тяжелая вода                                        стр.10

  6. Библиография                                        стр.11

1. Вода в природе. Вода — весьма распространенное на Земле  вещество.  Почти
3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки  и
озера. Много  воды  находится  в  газообразном  состоянии  в  виде  паров  в
атмосфере; в виде огромных масс снега  и  льда  лежит  она  круглый  год  на
вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах  земли  также  находитcя
вода, пропитывающая почву и горные породы.
   Природная вода не бывает  совершенно  чистой.  Наиболее  чистой  является
дождевая  вода,  но  и  она  содержит  незначительные  количества  различных
примесей, которые захватывает из воздуха.
   Количество примесей в пресных водах обычно лежит в пределах  от  0,01  до
0,1% (масс.). Морская  вода  содержит  3,5%  (масс.)  растворенных  веществ,
главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль).
   Вода,  содержащая  значительное  количество  солей  кальция   и   магния,
называется жесткой в отличие от  мягкой  воды,  например  дождевой.  Жесткая
вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов образует накипь.
   Чтобы освободить природную воду от взвешенных в ней частиц, ее  фильтруют
сквозь слой пористого вещества, например, угля, обожженной  глины  и  т.  п.
При фильтровании больших количеств воды  пользуются  фильтрами  из  песка  и
гравия. Фильтры задерживают также большую часть бактерий.  Кроме  того,  для
обеззараживания питьевой воды ее хлорируют;  для  полной  стерилизации  воды
требуется не более 0,7 г хлора на 1 т воды.
   Фильтрованием  можно  удалить  из  воды  только  нерастворимые   примеси.
Растворенные вещества удаляют  из  нее  путем  перегонки  (дистилляции)  или
ионного обмена.
   Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и  человека.
Согласно современным представлениям, само происхождение жизни связывается  с
морем.  Во  всяком  организме  вода  представляет  собой  среду,  в  которой
протекают химические процессы, обеспечивающие  жизнедеятельность  организма;
кроме того, она сама принимает участие в целом ряде биохимических реакций.
   2. Физические свойства воды. Чистая вода  представляет  собой  бесцветную
прозрачную жидкость. Плотность воды при переходе ее из твердого состояния  в
жидкое не уменьшается, как почти у всех других веществ,  а  возрастает.  При
нагревании воды от 0 до 4°С плотность ее также увеличивается. При  4°С  вода
имеет максимальную плотность, и лишь при дальнейшем нагревании ее  плотность
уменьшается.
  Если бы при понижении температуры и при переходе из жидкого  состояния  в
твердое плотность воды изменялась так же, как это происходит у  подавляющего
большинства веществ, то при приближении зимы  поверхностные  слои  природных
вод охлаждались. бы до 0°С и  опускались  на  дно,  освобождая  место  более
теплым слоям, и так продолжалось бы до тех пор, пока вся  масса  водоема  не
приобрела  бы  температуру  0°С.   Далее   вода   начинала   бы   замерзать,
образующиеся льдины погружались бы на дно и водоем промерзал бы на  всю  его
глубину. При этом многие формы жизни в воде были бы невозможны. Но  так  как
наибольшей плотность вода достигает при  4  °С,  то  перемещение  ее  слоев,
вызываемое охлаждением, заканчивается при достижении этой  температуры.  При
дальнейшем  понижении  температуры  охлажденный  слой,  обладающий   меньшей
плотностью, остается на поверхности, замерзает и тем самым защищает  лежащие
ниже слои от дальнейшего охлаждения и замерзания.
   Большое значение в жизни природы имеет и тот  факт,  что  вода.  обладает
аномально высокой  теплоемкостью  [4,18  Дж/(г[pic]К)],  Поэтому  .в  ночное
время, а также при переходе от лета к зиме вода остывает  медленно,  а  днем
или при переходе от зимы к лету так же медленно нагревается, являясь,  таким
образом, регулятором температуры на земном шаре.
  В  связи  с  тем,  что  при  плавлении  льда  объем,  занимаемый   водой,
уменьшается, давление понижает температуру плавления льда. Эта  вытекает  из
принципа Ле Шателье. Действительно, пусть. лед и  жидкая  вода  находятся  в
равновесии при О°С. При увеличении давления  равновесие,  согласно  принципу
Ле Шателье, сместится в сторону образования той фазы,  которая  при  той  же
температуре занимает меньший объем. Этой  фазой  является  в  данном  случае
жидкость. Таким образом, возрастание давления при О°С  вызывает  превращение
льда  в  жидкость,  а  это  и  означает,  что  температура  плавления   льда
снижается.
  Молекула воды имеет угловое строение; входящие в ее состав ядра  образуют
равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два протона, а  в
вершине — ядро атома кислорода, Межъядерные расстояния О—Н близки к 0,1  нм,
расстояние между ядрами атомов водорода равно примерно 0,15  нм.  Из  восьми
электронов,  составляющих  внешний  электронный  слой  атома   кислорода   в
молекуле воды
                       [pic]

две электронные пары образуют ковалентные связи  О—Н,   а  остальные  четыре
электрона представляют собой две неподеленных электронных пары.
   Атом кислорода в молекуле воды находится в состоянии  [pic]-гибридизации.
Поэтому валентный угол НОН  (104,3°)  близок  к  тетраэдрическому  (109,5°).
Электроны, образующие  связи  О—Н,  смещены  к  более  электроотрицательному
атому  кислорода.  В  результате  атомы  водорода  приобретают   эффективные
положительные заряды, так что на этих  атомах  создаются  два  положительных
полюса. Центры отрицательных  зарядов  неподеленных  электронных  пар  атома
кислорода, находящиеся на гибридных [pic]- орбиталях,  смещены  относительно
ядра атома и создают два отрицательных полюса
[pic]
   Молекулярная масса парообразной воды равна 18 и  отвечает  ее  простейшей
формуле. Однако молекулярная масса жидкой воды, определяемая путем  изучения
ее  растворов  в  других  растворителях  оказывается  более,  высокой.   Это
свидетельствует о том, что в жидкой воде происходит ассоциация  молекул,  т.
е. соединение их в более сложные  агрегаты.  Такой  вывод  подтверждается  и
аномально  высокими  значениями  температур  плавления   и   кипения   воды.
Ассоциация молекул воды вызвана образованием между ними водородных связей.
   В  твердой  воде  (лед)  атом  кислорода  каждой  молекулы  участвует   в
образовании двух водородных связей  с  соседними  молекулами  воды  согласно
схеме,

[pic]                             [pic]



в которой водородные связи  показаны  пунктиром.  Схема  объемной  структуры
льда изображена на рисунке. Образование водородных связей приводит к  такому
расположению молекул воды, при  котором  они  соприкасаются  друг  с  другом
своими разноименными полюсами. Молекулы образуют слои, причем каждая из  них
связана с тремя молекулами, принадлежащими к тому же слою, и с  одной  —  из
соседнего слоя. Структура льда принадлежит к наименее плотным структурам,  в
ней  существуют  пустоты,  размеры  наименее  плотным  структурам,   в   ней
существуют пустоты, размеры которых  несколько  превышают  размеры  молекулы
[pic].
  При плавлении  льда  его  структура  разрушается.  Но  и  в  жидкой  воде
сохраняются водородные связи между молекулами: образуются  ассоциаты  —  как
бы обломки структуры льда,  —  состоящих  из  большего  или  меньшего  числа
молекул воды. Однако в отличит от  льда  каждый  ассоциат  существует  очень
короткое время: постоянно происходит разрушение одних и  образование  других
агрегатов. В пустотах таких «ледяных» агрегатов могут размещаться  одиночные
молекулы воды; при этом упаковка  молекул  воды  становится  более  плотной.
Именно поэтому при плавлении льда объем, занимаемый  водой,  уменьшается,  а
ее плотность возрастает.
   По мере нагревания воды обломков структуры  льда  в  ней  становится  все
меньше, что приводит к дальнейшему повышению  плотности  воды.  В  интервале
температур от 0 до 4°С этот эффект  преобладает  над  тепловым  расширением,
так что плотность воды продолжает возрастать.  Однако  при  нагревании  выше
4°С преобладает влияние усиления  теплового  движения  молекул  и  плотность
воды уменьшается. Поэтому при 4°С вода обладает максимальной плотностью.
   При нагревании воды часть  теплоты  затрачивается  на  разрыв  водородных
связей (энергия разрыва водородной  связи  в  воде  составляет  примерно  25
кДж/моль). Этим объясняется высокая теплоемкость воды.
  Водородные связи между молекулами воды полностью разрываются  только  при
переходе воды в пар.
  3. Диаграмма состояния воды. Диаграмма состояния (или  фазовая  диаграмма)
представляет собой графическое  изображение  зависимости  между  величинами,
характеризующими состояние  системы,  и  фазовыми  превращениями  в  системе
(переход из твердого состояния в жидкое, из  жидкого  в  газообразной  и  т.
д.). Диаграммы состояния широко применяются в  химии.  Для  однокомпонентных
систем обычно используются  диаграммы  состояния,  показывающие  зависимость
фазовых превращений от температуры и давления;  они  называются  диаграммами
состояния в координатах Р—Т.
На  рисунке  приведена  в  схематической  форме  (без  строгого   соблюдения
масштаба) диаграмма  состояния  воды.  Любой  точке  на  диаграмме  отвечают
определенные значения температуры и давления.
   Диаграмма  показывает  те  состояния   воды,   которые   термодинамически
устойчивы при определенных значениях температуры и давления. Она состоит  из
трех кривых, разграничивающих все возможные температу
123
скачать работу


 Другие рефераты
Ұлыбританияның сыртқы саясаты
Политические и правовые идеи Реформации
Документированный процесс движения кадров
Исследование психолого-педагогических причин неуспеваемости младшего школьника в учебной деятельности и путей их преодоления


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ