Приложение к уроку "Свойства воды" 8 класс

               Вода́ (оксид водорода) — бинарное неорганическое соединение, химическая формула Н₂O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. В молекуле воды полярная ковалентная связь, образованная за счет общих электронных пар. У атома кислорода на внешнем энергетическом уровне 6 электронов. До завершения уровня не достает 2 электрона, поэтому атом кислорода образует 2 общих электронных пары с электронами атома водорода. Общие электронные пары смещены к атому кислорода, т.к. это наиболее электроотрицательный элемент. За счет смещения электронной плотности атом кислорода получает отрицательный заряд, а водород - положительный. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет цвета (в малом объёме), запаха и вкуса. В твёрдом состоянии называется льдом (кристаллы льда могут образовывать снег или иней), а в газообразном — водяным паром.

              Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, льды). На Земле примерно 96,5 % воды приходится на океаны, 1,7 % мировых запасов составляют грунтовые воды, ещё 1,7 % на ледники и ледяные шапки Антарктиды и Гренландии, небольшая часть в реках, озёрах и болотах, и 0,001 % в облаках (образуются из взвешенных в воздухе частиц льда и жидкой воды). Большая часть земной воды — солёная, и она непригодна для сельского хозяйства и питья. Доля пресной составляет около 2,5 %, причём 98,8 % этой воды находится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3 % всей пресной воды содержится в реках, озёрах и атмосфере, и ещё меньшее количество (0,003 %) находится в живых организмах.  

              Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).   Поскольку 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. Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. Все биохимические процессы у человека сводятся к химическим реакциям в водном растворе – обмену веществ в организме.                       

             Вода в нормальных условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние, тогда как аналогичные водородные соединения являются газами (H₂S, CH₄, HF). Количество водородных связей и их разветвлённая структура определяют высокую температуру кипения воды и её удельную теплоту парообразования^. Если бы не было водородных связей, вода, на основании места кислорода в таблице Менделеева и температур кипения гидридов аналогичных кислороду элементов (серы, селена, теллура), кипела бы при −80 °С, а замерзала при −100 °С.

         При температуре перехода в твёрдое состояние молекулы воды упорядочиваются, в процессе этого объёмы пустот между молекулами увеличиваются, и общая плотность воды уменьшается, что и объясняет причину меньшей плотности (большего объёма) воды в фазе льда. При переходе любой жидкости в твердое состояние молекулы располагаются теснее, а само вещество, уменьшаясь в объеме, становится плотнее. Любой жидкости, но не воды. Вода и здесь представляет собой исключение. При охлаждении вода сначала ведет себя, как и другие жидкости: постепенно уплотняясь, она уменьшает свой объем. Такое явление можно наблюдать до +4°С. Дальнейшее охлажде­ние воды постепенно приводит уже не к уменьшению, а к увеличению объема. Плавность этого процесса вдруг прерывается и при 0°С происходит резкий скачок увеличения объема почти на 10%! В это мгновение вода превращается в лед. Это означает, что самая тяжелая вода именно при +4 и она опускается на дно, а из более холодной формируется ледяной покров, но на поверхности! То есть, вода как бы создана для того, чтобы в ней водилось что-либо живое, даже при температуре ниже нуля: замерзание никогда не начнется со дна, а только с поверхности.

             При нагревании любого вещества теплоемкость неизменно повыша­ется. Да, любого вещества, но не воды. Вода - исключение, она и здесь не упускает возможности быть оригинальной: с повышением тем­пературы изменение теплоемкости воды аномально; от 0 до 37°С она понижается и только от 37 до 100°С теплоемкость все время растет. В пределах температур, близких к 37°С, теплоемкость воды минимальна. Именно эти температуры - область температур человечес­кого тела, область нашей жизни.   Благодаря этому свойству вода нередко используется как теплоноситель. Аномально высокая теплоемкость воды делает моря и океаны ги­гантским регулятором температуры нашей планеты, в результате чего не происходит резкого перепада температур зимой и летом, днем и ночью. Континенты, расположенные вблизи морей и океанов, обладают мягким климатом, где перепады температуры в различные времена года бывают незначительными. На Луне, где нет воды, на стороне, освещенной Солнцем, температура достигает + 200°С, а на неосвещенной стороне -150°С!

           Помимо большой удельной теплоёмкости, вода также имеет большие значения удельной теплоты плавления (при 0 °C — 333,55 кДж/кг) и парообразования (2250 кДж/кг). В паровых турбинах можно использовать и регулировать количество выделившейся теплоты для нужд промышленности. В быту мы используем паровой утюг, работающий с использование воды.

          Следует упомянуть еще об одном удивительном свойстве воды - исключительно высоком поверхностном натяжении. Из всех известных жидкостей только ртуть имеет более высокое поверхностное натяжение. Это свойство проявляется в том, что вода всегда стремится сократить свою поверхность. Сила поверхностного натяжения заставляет молекулы ее наружного слоя сцепляться, создавая упругую внешнюю пленку. Свойства пленки определяются замкнутыми и разомкнутыми водородными связями. Благодаря пленке многие насекомые (водомерки, ногохвостки и др.) не только передвигаются по поверхности воды, но взлетают с нее и садятся, как на твердую опору.