Вода – это очень важное химическое соединение, так как из нее состоит большая часть тканей и органов тела человека. Что мы с вами знаем об этом жизненно важном элементе?
Что же такое на самом деле вода? Внутри человеческого тела имеется скелет, который придает телу твердость и прочность. Именно за счет скелета человек может спокойно стоять, не боясь упасть. Вода – это некое подобие такого скелета. Она состоит из мельчайших частиц – атомов, как и любое другое химическое соединение на земле. Один из атомов – водород, а второй – кислород. Вам наверняка известно, что воздух, которым мы дышим, также содержит кислород. Одна целостная частица воды называется молекулой. Когда множество молекул воды смешивается друг с другом, мы можем видеть воду как объект, пить ее или использовать, например, для умывания.
Как образуется молекула воды?
Молекула воды состоит из трех атомов: одного атома кислорода и двух атомов водорода, которые плотно сцеплены друг с другом как маленькие магниты. Каждый атом состоит из материи и имеет ядро в центре.
Атомы различаются между собой по атомным числам. Атомное число каждого атома зависит от количества протонов в ядре этого атома. Протоны – это маленькие позитивно заряженные частицы. Атом водорода в своем ядре содержит только один протон, тогда как у кислорода их целых восемь. В ядре также имеются незаряженные частицы, которые называются нейтронами.
Кроме протонов и нейтронов, в атомах также можно обнаружить негативно заряженные электроны, которые находятся в электронном облаке вокруг ядра. Количество электронов в атоме равно количеству протонов в ядре. Именно взаимное притяжение протонов и электронов обеспечивает целостность атома.
В каких состояниях (фазах) может находиться вода?
Вода существует в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. При нормальной температуре около 25oC она жидкая, но ниже 0oC вода замерзает и превращается в лед. В газообразном состоянии вода находится при температуре выше 100oC. Это точка кипения воды, при которой она начинает испаряться. Вода превращается в газ без цвета и запаха.
Скорость испарения воды зависит от температуры: чем она выше, тем быстрее испарится вся вода.
Что происходит при изменении состояния воды?
Переход из жидкого в твердое или газообразное состояние называется фазовыми превращениями. Когда химическое вещество, наподобие воды, переходит в другое фазовое состояние, то меняются его физические свойства, а вот химические особенности сохраняются без изменения. Это происходит из-за того, что химическое строение остается прежним, однако молекулы, из которых состоит вещество, располагаются на расстоянии друг от друга. В твердом состоянии молекулы расположены довольно плотно, но в жидком состоянии они расходятся друг от друга. Вода становится жидкой в результате отдаления молекул. Когда вода переходит из жидкого в газообразное состояние, молекулы расходятся еще дальше. Именно поэтому мы не можем увидеть такую воду.
Почему лед плавает на воде?
Когда химическое вещество замерзает, его молекулы начинают сближаться. Вода является исключением от этого правила: она замерзает при температуре ниже 0oC, однако при понижении температуры более 4oC вода снова начинает расширяться. В результате этого ее плотность становится меньше. Плотность вещества означает его вес в килограммах на кубический метр вещества. Когда смешиваются два вещества, но не растворяются друг в друге, то вещество с более низкой плотностью будет плавать над другим веществом. В нашем случае таким веществом является лед, так как его плотность меньше плотности воды.
Почему не все вещества растворяются в воде?
Способность вещества растворяться в воде определяется его полярностью. Полярное вещество – это такое вещество, которое имеет два полюса как магнит. Когда другое химическое вещество тоже является полярным, то полюса этих веществ притягиваются друг к другу, и в результате вещества смешиваются. Так же происходит растворение веществ в воде.
Вещества, у которых полюсов нет, называются неполярными веществами. Например, неполярным веществом является масло. Именно поэтому масло нельзя растворить в воде. Кстати, масло, также как и лед, плавает на поверхности воды, так как его плотность меньше плотности воды.
Что такое жесткая вода?
Когда воду называют «жесткой», то это означает, что в ней содержится больше солей, чем в обычной воде. В первую очередь, это соли кальция и магния. Степень жесткости воды повышается с увеличением количества растворенного кальция и магния.
Ионы магния и кальция заражены положительно. Из-за их присутствия другие положительно заряженные вещества растворяются в жесткой воде хуже, чем в воде, которая не содержит кальция и магния. Именно по этой причине мыло в жесткой воде растворяется не очень хорошо.
Что такое физические и химические свойства?
Физические свойства вещества – это свойства, которые имеют отношение к химически неизменному веществу. Химические свойства – это свойства, которые нередко применяются в химии для определения состояния вещества. Физические и химические свойства могут рассказать нам о поведении вещества при определенных условиях.
Какими физическими и химическими свойствами обладает вода?
Вода имеет несколько физических и химических особенностей, которые часто используются по отдельности друг от друга. Мы можем назвать следующие свойства:
- Плотность. Плотность воды обозначает вес определенного количества воды. Обычно плотность выражается в килограммах на кубический метр (физическое свойство).
- Температурные особенности. Сюда относятся изменения воды при ее нагревании, температура перехода воды в газообразное состояние и подобные вещи (физическое свойство).
- Электропроводность. Означает количество электричества, которое вода может провести (физическое свойство).
- Поглощение света. Это количество света, которое может поглотить некоторое количество воды за единицу времени (химическое свойство).
- Вязкость. Это свойство означает густоту воды и определяет ее подвижность. При увеличении температуры вязкость уменьшается. Это означает, что при более высоких температурах вода становится более подвижной (физическое свойство).
- рН воды. Значения рН находятся на шкале от 1 до 14. Уровень рН показывает, является ли вещество кислотным (рН от 1 до 6), нейтральным (рН=7) или щелочным (рН от 8 до 14). Уровень рН вещества зависит от количества атомов водорода в его составе. Чем больше атомов водорода содержится в веществе, тем ниже его рН. Вещество, которое содержит много атомов водорода, является кислотным. Измерить рН можно с помощью специальной окрашивающейся бумаги, которая опускается в раствор вещества. Цвет бумаги покажет уровень рН данного вещества (химическое свойство).
- Щелочность воды. Это способность воды нейтрализовать кислоту или основание, таким образом, что рН воды не изменяется (химическое свойство).
