ВВЕДЕНИЕ

Вода - самое распространенное на нашей планете вещество. Океаны, моря и реки, ледники и вода атмосферы- - вот далеко не полный список «хранилищ» воды на Земле. Даже в недрах нашей планеты есть вода, а что уж говорить об обитающих на ее поверхности живых организмах! Не существует ни одной живой клетки, в состав которой не входила бы вода. Организм человека, к примеру, состоит из воды более чем на 70 %.

Жизнь на Земле является совокупностью многочисленных сложных процессов, основное место среди которых занимает круговорот тепла, влаги и веществ. Главную роль в этом играет вода - прародительница жизни на Земле.
Но случайно ли то, что наша жизнь неотделима от воды, и каковы основания этого?

В отличие от обычных людей, которые привыкли считать воду чем-то настолько обыйденным и привычным, что не стоит долгих размышлений, а тем более удивления, ученые считают эту жидкость самой загадочной и удивительной. Например, многие свойства воды аномальны, то есть существенно отличаются от соответствующих свойств соединений аналогичного строения. Как ни странно, но именно аномальные свойства воды дали этой жидкости возможность стать самоглавной на Земле.

ВОДА В ПРИРОДЕ

В свободном состоянии на Земле содержится колоссальное количество воды - около полутора миллиардов кубических километров. Почти столько же воды находится в физически и химически связанном состоянии в составе кристаллических и осадочных пород.
Большая часть природных вод представляет собой растворы, содержание растворенных веществ в которых колеблется от 0,01 % (в пресных водах) до 3.5 % (в морской воде).
На долю пресной воды приходится только около 3 % всего запаса воды на планете (приблизительно 35 млн км3). Человек на свои нужды может непосредственно использовать только 0,006 % пресной воды - это та ее часть, которая содержится в руслах всех рек и в озерах. Остальная часть пресных вод труднодоступна - 70 % представляют собой ледниковые покровы полярных районов или горные ледники, 30 % - подземные водоносные слои.
Без преувеличения можно сказать, что наша планета пропитана водой. Именно, благодаря этому на Земле стало возможным развитие тех форм жизни, которые мы видим вокруг себя.

СВОЙСТВА ВОДЫ,

СПОСОБСТВОВАВШИЕ ПОЯВЛЕНИЮ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Сравнивая свойства воды со свойствами соединений-аналогов, приходим к выводу, что многие характеристики воды имеют аномальные значения. Как будет сказано ниже, именно эта аномальность свойств сыграет важнейшую для зарождения и существования жизни на Земле.

Температура темпер кипения

Рассмотрим тимпературы кипения соединений ряда Н2Эл, где Эл - элемент главной подгруппы VI группы.

Соединение H 2 0 H 2 S H 2 Se Н 2 Те

t°с кип. +100 -60 -41 -2

Как видно, температура кипения воды резко отличается от температуры кипения соединений элементов-аналогов и имеет аномально высокое значение. Установлено, что подобная аномалия наблюдается для всех соединений типа Н 2 Эл, где Эл - сильно электроотрицательный неметалл (О, N и т. д.).
Если в ряду H 2 Te-H 2 Se-H 2 S температура кипения понижается равномерно, то от H 2 S к Н 2 0 она скачкообразно возрастает. То же наблюдается для ряда HI -HBr-HCl-HF и H 3 Sb-H 3 As-H 3 P-H 3 N. Предположили, а впоследствии и доказали, что между молекулами Н 2 0 существуют специфические связи, на разрыв которых и расходуется энергия нагревания. Эти же связи затрудняют отрыв молекул HF и H 3 N. Такой вид связи получил название водородной связи, смотрим его механизм.

Элементы Н и О имеют большое различие в значениях электроотрицательности (ЭО(Н) = 2,1; ЭО(О) = 3,5), поэтому химическая связь Н-О сильно ризована. Электронная плотность смещается в сторону кислорода, в резул чего атом водорода приобретает эффективный положительный заряд, а кислорода - эффективный отрицательный заряд. Водородная связь образ, в результате электростатического притяжения между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и отрицательно заряженным атомом кислорода другой молекулы:

Способность воды образовывать водородные связи имеет важное биохимическое значение.

Плотность
Для всех веществ характерно увеличение плотности при снижении температуры. Однако вода в этом случае ведет себя несколько необычно.
Минимальная температура, при которой вода может находиться, не замерзая, равна 0 "С. Было бы логично предположить, что наибольшая плотность воды также соответствует этой температуре. Однако экспериментально было доказано, что плотность жидкой воды максимальна при 4 °С.
Этот факт имеет колоссальное значение. Представим себе, что вода подчиняется закономерностям, характерным для всех других жидкостей. Тогда изменение ее плотности происходило бы, как у других жидкостей. В окружающем нас мире это привело бы к катастрофе: с приближением зимы и повсеместным похолоданием верхние слои жидкости в водоемах остывали бы и опускались на дно. Поднявшиеся на их место более теплые слои жидкости также охлаждались бы до 0 °С и опускались. Это продолжалось бы до тех пор, пока вся вода не охладилась до О °С. Далее вода, начиная с верхних слоев, начала бы замерзать. Будучи более плотным, лед опускался бы на дно, замерзание продолжалось бы до тех пор, пока вся вода природных водоемов не промерзла до дна. Понятно, что в таких условиях флора и фауна природных водоемов существовать не могла бы.

Другая аномалия плотности воды состоит в том, что плотность льда ниже, чем плотность воды, т. е. вода при замерзании не сжимается, как все другие жидкости, а наоборот - расширяется.
С точки зрения законов физики это абсурд, ведь более упорядоченное состояние молекул (лед) не может занимать больший объем, чем менее упорядоченное (жидкая вода) при условии,что количество молекул в обоих состояниях одинаково.
Как уже было сказано, в жидкой воде молекулы Н 2 0 связаны между собой водородными связями. Образование кристаллов льда сопровождается образованием новых водородных связей, в результате чего молекулы воды образуют слои. Связь между слоями также осуществляется за счет водородных связей. Полученная структура (т. н. структура льда) относится к наименее плотным - пустоты, имеющиеся между молекулами в кристалле льда, превышают по величине молекулы воды. Поэтому плотность воды имеет большее значение, чем плотность льда.

Поверхностное натяжение

Как правило, под поверхностным натяжением жидкости понимают силу, действующую на единицу длины контура поверхности раздела фаз и стремящуюся сократить эту поверхность до минимума. Величина поверхностного натяжения для воды имеет аномально высокое значение - 7,3 .10 -2 Н/м при 20 0 С (из всех жидкостей более высокое значение имеет только ртуть - 51 10 -2 Н/м).

Высокое значение поверхностного натяжения воды проявляется в том, что она стремится сократить свою поверхность до минимальной. Можно сказать, что под действием этой силы молекулы внешнего слоя воды сцепляются, образуя на поверхности некоторое подобие пленки. Она настолько прочна и упруга, что отдельные предметы имеют возможность держаться на поверхности воды, не погружаясь в нее, даже если их плотность больше плотности воды.

Наличие пленки дает возможность многим насекомым передвигаться на поверхности воды и даже садиться на нее, как на твердую поверхность.
Внутренняя сторона поверхности воды также активно используется живыми существами. Многим из нас доводилось видеть повисающих на ней личинок комаров или ползающих в поисках добычи маленьких улиток.
Высокое поверхностное натяжение обусловливает и такое необычайно важное в природе явление, как капиллярность (жидкость поднимается по очень тонким трубкам - капиллярам). Благодаря этому осуществляется питаний растений.
Для описания поведения воды в капиллярах выведены довольно сложные физические закономерности. Слои воды, расположенные вблизи твердой поверхности, структурно упорядочены. Толщина такого слоя может достигать десятков и сотен молекул. Сейчас ученые склоняются к тому, чтобы считать структурно упорядоченное состояние воды в капиллярах отдельным состоянием-капиллярным.

Капиллярная вода широко распространена в природе в виде так называемой поровой воды. Тонкой, но плотной пленкой она покрывает поверхности пор и трещин пород и минералов земной коры. Плотность этой пленки обусловлена и тем, что составляющие ее молекулы воды связаны с частицами, образующими твердое тело, межмолекулярными силами. Структурная упорядоченность поровой воды являеотся причиной того, что температура её кристализации (замерзания) заметно ниже температуры свободной воды. Кроме того, свойства горных пород, с которыми соприкасается поровая вода, существенно зависят от того, в каком агрегатном состоянии она находится.

Вода – основа жизни на земле.

Воде принадлежит огромная роль в природе. В самом деле, ведь именно море оказалось первой ареной жизни на земле. Познавая науки, мы слышим: «Аш-два-о» - научное имя воды.

На гербе водяного царства можно написать девиз «Никому не уступлю». Смысл его – великая роль воды в жизни Земли. Ни одной планете нет такого количества воды, как на Земле.

Вода повсюду. Она и вокруг нас: в океанах и морях, реках и озёрах, в дожде и снеге, в льдинах и водопроводных трубах, в питье и пище. Она и в нас самих: мы на две трети «сделаны» из воды.

Вода вылепила лицо нашей планеты. Вся земная жизнь рождена водой и не может существовать без неё. Мы дети воды. Недаром в сказках «живая вода» воскрешает даже мёртвых.

Что же такое вода?

Сестра-тихоня сильнейшей взрывчатки – гремучего газа. И гремучий газ-разрушитель, и созидающая жизнь вода состоят и водорода и кислорода. Но газ – лишь простая смесь этих веществ, а в воде водород и кислород объединены в молекулы. Вода – минерал, самый подлинный и удивительный. Вода – оборотень, единый в трёх лицах. То она, живая, течёт в реках и океанах, то паром стремится в облака, то льдами застывает в стужу. Вода – поразительная жидкость: у неё есть аномалии. Для воды будто законы не писаны! Но благодаря её капризам в ней могла развиваться и существовать жизнь.

Вода совершает в природе два круговорота:

Большой круг – из океанов, морей, рек и водоёмов вода испаряется в атмосферу, конденсируется в облака и дождём выпадает на землю и с реками – опять в океан.

Вот так круговорот осуществляется:

Солнце воду греет – старается,

Вода от этого испаряется,

Паром к небу поднимается,

Там в тучи собирается,

Они ветром перемещаются,

И вода осадками снова

На Землю опускается.

В супе, в чае, в каждой капле,

В звонкой льдинке, и в слезинке,

И в дождинке, и в росинке-

Нам откликнется всегда

Океанская вода!

И малый круг – растения всасывают воду из земли, с зеленью и фруктами вода попадает в тело человека и животных, оттуда снова возвращаются с выделениями и дыханием в воздух и в землю. Благодаря такому круговороту животные, растения и человек могут обитать на суше и всё же оставаться водными существами, так как вода составляет основную среду всякого живого организма.

Н2О одно из самых распространённых и наиболее важных соединений на Земле. Почти три четверти земли покрыто водой. В природе вода льдов покрывает хребты и вершины гор, образует арктическую и антарктическую шапки планеты. Материки изрезаны густой сетью рек, ручьёв, озёр, водоёмов и прудов. Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах, второе место по объёму водных масс занимают подземные воды, третье – лёд и снег.

Поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли процента от общего объёма воды гидросферы. (таблица)

На рисунке показана упрощённая модель молекулы воды, состоящая из атома кислорода и двух атомов водорода. Расстояние между атомами примерно одна десятимиллионная доля миллиметра. В воде все молекулы связаны друг с другом. Если учесть эти связи, то модель молекулы воды можно представить в виде треугольной пирамиды. Двумя свободными от атомов водорода вершинами молекула соединяется с другими молекулами. Наиболее простую молекулярную структуру вода имеет в твёрдом состоянии (это лёд). Они образуют ажурную объёмную решётку.(слайд 17)

Агрегатные состояния воды: твёрдое, жидкое и газообразное. Отличаются эти состояния друг от друга не молекулами, а тем, как эти молекулы расположены и как движутся. Повторим переход вещества из состояния в состояние.(слайд 19)

Примеры (слайд 20, 21, 22)

Нет ни одного продукта питания, в котором не было бы воды. (слайд 23)

Вода расходуется для растворения питательных веществ и перенос их по всему организму с кровью, а также используется для регулирования температуры тела. Вода составляет до 80% массы клеток и выполняет в ней чрезвычайно важные функции: определяет объём и упругость клеток, транспортирует в клетку и из неё растворённые вещества, предохраняют клетку от резких колебаний температур. Высокое содержание воды в клетке – самое необходимое условие её жизнедеятельности и зависит от интенсивности процессов обмена веществ. Так, в быстрорастущих клетках зародышей человека и животных содержится около 95% воды, в клетках молодого организма 70- 80%, к старости значительно снижается (у очень старых людей – около 60%, ниже смерть). При потере 10 – 12% влаги человеку грозит гибель. Высохшая мумия человека весит только

8 кг. В сутки человек выделяет 3 л воды. Столько же её нужно и вводить в организм. В это количество входит и вода, поглощаемая человеком с пищей. Большая потребность в воде не только у человека, а у всех живых организмов. Так, подсолнух высотой с человека нуждается в 1 л воды в сутки, тридцатилетняя берёза – в 60 л.

Вода – жидкость без запаха, вкуса и цвета. Вода необходима организму потому что:

Она генерирует электрическую и магнитную энергию внутри каждой клетки тела;

Является главным растворителем всех видов пищи, витаминов и минералов. Она разлагает пищу на мелкие частицы, поддерживает процессы метаболизма и усвоения;

Проникающая в клетку вода снабжает её кислородом и уносит отработанные газы в лёгкие для выведения их из организма;

Выводит токсичные отходы из различных частей тела;

Необходима для эффективного производства всех нейротрансллитеров, включая серотонин.

Обезвоживание – причина токсичных отложений в организме. Вода расчищает эти отложения.

Некоторые из ионных насосов генерируют электрическое напряжение. Следовательно, эффективность систем нейропередачи зависит от наличия свободной, несвязанной воды в нервных тканях. Вода, которая в ходе осмотического процесса стремится проникнуть в клетку, производит энергию, заставляя работать ионные насосы, проталкивающие в клетку натрий и выталкивающие из неё калий.

Вода нужна всем отраслям народного хозяйства. Больше всего потребляет её сельское хозяйство, на втором месте – промышленность и энергетика, на третьем – коммунальное хозяйство. Ежегодное потребление воды в расчёте на одного жителя Земли составляет 7- 8 тонн. Без воды невозможно представить жизнь человека, который потребляет её для самых разных бытовых нужд, человек в сутки использует 300 л. Только для того, чтобы почистить зубы и умыться каждый ежедневно тратит 10 л воды.

Подсчитано, что если город потребляет в день 600 тыс. м3 воды, то он даёт 500 тыс. м3 сточных вод. Во всем мире на обеззараживание сточных вод ежегодно тратится 5500 км3 чистой воды – втрое больше, чем на все другие нужды человечества.

Промышленность нашей страны ежесекундно потребляет столько воды, сколько несёт её Волга. На получение 1 т стали расходуется 150 т воды, бумаги 250 т, синтетических волокон 4000 т, вырастить 1 т пшеницы больше 1000 м3, 1 т риса -4000 м3.

Как это ни странно звучит, но вода играет определённую роль и в искусстве: каскады прудов и фонтаны украшают сады и парки. Во многих странах есть традиция сооружать зимой ледяные скульптуры героев сказок и легенд.(слайд 26, 27)

Воду нужно беречь, и хотя наша страна богата пресными водами, как никакая другая (только в озере Байкал содержится 20 % мировых запасов пресной воды), однако Россия как никакая другая страна мира, бездумно и бездушно относится к охране пресной воды.

При огромном количестве пресной воды в мире ощущается её большой недостаток. Основная причина нехватки пресной воды – её загрязнение, самые опасные загрязнители источников пресной воды – заводы, выбрасывающие в окружающую среду различные вредные вещества; минеральные удобрения и ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве и попадающие в водоёмы с дождевой или талой водой; канализационные бытовые стоки и др. много воды теряется из-за неэкономного использования: очень много пресной воды мы расходуем бездумно и напрасно. Что стоит, например, постоянно текущие бочки в туалетах, забытый нами открытый водопроводный кран и т. д.

Поэтому в заключении говорим словами В. В. Маяковского:

Эй, граждане.

Берегите воду.

Бережней относитесь

К нашему водопроводу.

Без воды жизнь на нашей планете не могла бы существовать. Вода важна для живых организмов по двум причинам. Во-первых, она является необходимым компонентом живых клеток, и, во-вторых, для многих организмов она служит еще и средой обитания. Для человека ценность имеет лишь питьевая вода. Для получения питьевой воды используются , которые позволяют очистить ее от вредных примесей, сделать пригодной для питья и приготовления пищи. Именно поэтому следует сказать несколько слов о ее химических и физических свойствах.

Свойства эти довольно необычны и обусловлены главным образом малыми размерами молекул воды , их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями. Под полярностью подразумевают неравномерное распределение зарядов в молекуле. У воды один конец молекулы («полюс») несет небольшой положительный заряд, а другой - отрицательный. Такую молекулу называют диполем. У атома кислорода способность притягивать электроны выражена сильнее, чем у водородных атомов, поэтому атом кислорода в молекуле воды стремится оттянуть к себе электроны двух водородных атомов. Электроны заряжены отрицательно, в связи с чем атом кислорода приобретает небольшой отрицательный заряд, а водородные атомы - положительный.

В результате между молекулами воды возникает слабое электростатическое взаимодействие и, поскольку противоположные заряды притягиваются, молекулы как бы «склеиваются». Эти взаимодействия, более слабые, чем обычные ионные или ковалентные связи, называются водородными связями. Водородные связи постоянно образуются, распадаются и вновь возникают в толще воды. И хотя это слабые связи, но их совокупный эффект обусловливает многие необычные физические свойства воды. Учитывая данную особенность воды, мы можем теперь перейти к рассмотрению тех ее свойств, которые важны с биологической точки зрения.

Биологическое значение воды

Вода как растворитель . Вода - превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, содержащие заряженные частицы (ионы), и некоторые неионные соединения, например сахара, в молекуле которых присутствуют полярные (слабо заряженные) группы (у Сахаров это несущая небольшой отрицательный заряд гидроксильная группа, -ОН). Когда вещество растворяется в воде, молекулы воды окружают ионы и полярные группы, отделяя ионы или молекулы друг от друга.

В растворе молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно, так что реакционная способность вещества возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах . Неполярные вещества, например липиды, отталкиваются водой и в ее присутствии обычно притягиваются друг к другу, иными словами, неполярные вещества гидрофобны (гидрофобный - водоотталкивающий). Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в формировании мембран, а также в определении трехмерной структуры многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов.

Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных . Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторной системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.

Большую часть нашей планеты — 79 % — занимает вода, и даже если углубиться в толщу земной коры, то в трещинах и порах можно обнаружить воду. Кроме того, все известные на Земле минералы и живые организмы имеют в своем составе воду.

Велико значение воды в природе. Современные научные исследования воды дают возможность рассматривать се как уникальное вещество. Она участвует во всех физико-географических, биологических, геохимических и геофизических процессах, происходящих на Земле, является движущей силой многих глобальных процессов на планете.

Вода вызвала на Земле такое явление, как круговорот воды — замкнутый, непрерывный процесс перемещения воды, охватывающий все важнейшие оболочки Земли. Движущей силой круговорота воды служит солнечная энергия, вызывающая испарение воды (с океанов в 6,6 раза больше, чем с суши). Поступившая в атмосферу вода переносится воздушными течениями в горизонтальном направлении, конденсируется и под действием силы тяжести падает на Землю в форме осадков. Одна часть их через реки поступает в озера и океан, а другая — идет на увлажнение почвы и пополнение подземных вод, которые принимают участие в питании рек, озер и морей.

В годовой круговорот вовлечено 525,1 тыс. км 3 воды. В среднем за год на нашей планете выпадает 1030 мм осадков и примерно столько же испаряется (в объемных единицах 525 000 км 3).

Равенство между количеством воды, поступающим на поверхность Земли с осадками, и количеством воды, испаряющей с поверхности Мирового океана и суши, за одинаковый период времени называется водным балансом нашей планеты (табл. 19).

Таблица 19. Водный баланс Земли (по М. И. Львовичу, 1986)

Для испарения воды требуется определенное количество тепла, которое освобождается при конденсации водяного пара. Следовательно, водный баланс тесно связан с тепловым балансом, при этом влагооборот равномерно распределяет тепло между его сферами, а также регионами Земли, что имеет большое значение для всей географической оболочки.

Огромно значение воды и в хозяйственной деятельности. Невозможно перечислить все сферы деятельности человека, в которых используется вода: бытовое и промышленное водоснабжение, орошение, получение электроэнергии и многие другие.

Крупнейший биохимик и минералог академик В. И. Вернадский отмечал, что вода стоит особняком в истории нашей планеты. Только она может пребывать на Земле в трех агрегатных состояниях и переходить из одного в другое (рис. 158).

Вода, находящаяся во всех агрегатных состояниях, образует водную оболочку нашей планеты - гидросферу.

Так как вода содержится в литосфере, атмосфере и в разных живых организмах, определить границы водной оболочки очень сложно. Кроме того, существуют два толкования понятия «гидросфера». В узком смысле гидросфера — это прерывистая водная оболочка Земли, состоящая из Мирового океана и внутри- материковых водоемов. Второе толкование — широкое — определяет ее как непрерывную оболочку Земли, состоящую из открытых водоемов, паров воды в атмосфере и подземных вод.

Рис. 158. Агрегатные состояния воды

Пары воды в атмосфере называются рассеянной гидросферой, а подземные воды — погребенной гидросферой.

Что касается гидросферы в узком смысле, то чаще всего за ее верхнюю границу принимают поверхность земного шара, а нижнюю границу проводят по уровню подземных вод, который находится в осадочной рыхлой толще земной коры.

При рассмотрении гидросферы в широком смысле ее верхняя граница располагается в стратосфере и весьма неопределенна, т. е. лежит выше географической оболочки, не выходящей за пределы тропосферы.

Ученые утверждают, что объем гидросферы составляет примерно 1,5 млрд км 3 воды. Подавляющая часть площади и объема воды приходится на Мировой океан. В нем заключено 94% (по другим данным 96 %) объема всей воды, содержащейся в гидросфере. Около 4 % составляет погребенная гидросфера (табл. 20).

Анализируя объемный состав гидросферы, нельзя ограничиваться одной количественной стороной. При оценке компонентных частей гидросферы следует учитывать ее активность в круговороте воды. С этой целью известный советский гидролог, доктор географических наук М. И. Львович ввел понятие активности водообмена , которое выражается числом лет, необходимых для полного возобновления объема.

Известно, что во всех реках на нашей планете одновременный объем воды невелик и составляет 1,2 тыс. км 3 . При этом русловые воды полностью обновляются в среднем каждые 11 дней. Почти такая же активность водообмена свойственна рассеянной гидросфере. А вот подземным водам, водам полярных ледников иокеана для полного обновления требуются тысячелетия. Активность водообмена всей гидросферы составляет 2800 лет (табл. 21). Самая низкая активность водообмена у полярных ледников — 8000 лет. Поскольку в данном случае замедленный водообмен сопровождается переходом воды в твердое состояние, массы полярных льдов составляют законсервированную гидросферу.

Таблица 20. Распределение водных масс в гидросфере

Таблица 21. Активность водообмена гидросферы (но М. И. Львовичу, 1986)

* С учетом подземного стока в океан, минуя реки: 4200 лег.

Таблица 21. Активность водообмена гидросферы (по М. И. Львовичу, 1986)

Гидросфера прошла длинный путь эволюции, неоднократно меняясь по массе, соотношению отдельных частей, движению волы, соотношению растворенных газов, взвесей и других компонентов, изменения которых записаны в геологической летописи, далеко не полностью расшифрованной.

Когда же на нашей планете появилась гидросфера? Оказывается, она существовала уже в самом начале геологической истории Земли.

Как мы уже знаем, приблизительно 4,65 млрд лет назад возникла Земля. Древнейшие найденные горные породы достигают возраста 3,8 млрд лет. Они сохранили на себе отпечатки одноклеточных организмов, которые проживали в водоемах. Это позволяет судить о том, что первичная гидросфера появилась не позднее 4 млрд лет назад, однако она составляла только 5-10 % современного ее объема. Согласно одной из самых распространенных на сегодняшний день гипотез, вода при образовании Земли появилась путем выплавления и дегазации вещества мантии (от лат. отрицат. частицыde и франц.gaz — газ) — удаление растворенных газов из мантии. Скорее всего, первоначально большую роль сыграла ударная (катастрофическая) дегазация вещества мантии, вызванная падением на Землю крупных метеоритных тел.

Первоначально возрастание объема поверхностной гидросферы протекало очень медленно, так как значительная часть воды расходовалась на другие процессы, в том числе на присоединение воды к минеральным веществам (гидратацию, от греч. hydro — вода). Объем гидросферы стал интенсивно расти после того, как темпы выделения связанных в горных породах вод превысили темпы их аккумуляции. Одновременно с этим шло поступление в гидросферу ювенильных вод (от лат.juvenilis - юный) — goдзcмныx вод, образовавшихся из кислорода и водорода, выделяющихся из магмы.

Вода и сейчас выделяется из магмы, попадая на поверхность нашей планеты при извержении вулканов, при образовании земной коры океанического типа в зонах растяжения литосфсрных плит, и так будет происходить еще многие миллионы лет. Объем гидросферы сейчас продолжает нарастать со скоростью около 1 км 3 воды в год. В связи с этим предполагают увеличение объема водной массы Мирового океана в течение ближайшего миллиарда лет на 6-7 %.

Исходя из этого еще совсем недавно люди были уверены, что запасов воды хватит навсегда. Но на самом деле в связи со стремительными темпами потребления количество воды резко сокращается, и ее качество также резко уменьшилось. Поэтому одной из важнейших проблем на сегодняшний день является организация рационального использования вод и их охрана.

Российский Государственный Гидрометеорологический университет

Кафедра Океанологии

Дисциплина "Химия"

Реферат на тему: "Свойства воды"

Выполнил ст. гр. О-136

Гусев М.В.

Санкт-Петербург

I. Введение..............................................................................................................3

II. Основная часть...................................................................................................3

Физические свойства. ...................................................................................4

Тяжелая(дейтериевая) вода..........................................................................5

Омагниченная вода. ......................................................................................7

Химические свойства воды..........................................................................7

Список литературы: .............................................................................................10

I. Введение

Почти ¾ поверхности нашей планеты занято океанами и морями, а снегом и льдом – покрыто около 20% суши. Из общего количества воды на Земле, равного 1 млрд. 386 млн. кубических километров, 1 млрд. 338 млн. кубических километров приходится на долю солёных вод Мирового океана, и только 35 млн. кубических километров приходится на долю пресных вод. Почти 70% пресных вод заключено в ледниковых покровах полярных стран и в горных ледниках, 30% - в водоносных слоях под землёй, а в руслах всех рек содержатся одновременно всего лишь 0,006% пресных вод.

Вода – единственное вещество на Земле, которое существует в природе во всех трёх агрегатных состояниях – жидком, твёрдом и газообразном.

Молекулы воды были обнаружены в межзвёздном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников.

Существуют девять устойчивых изотопных разновидностей воды. Содержание их в пресной воде в среднем следующее:

1 Н 2 16 О – 99,73%, 1 Н 2 18 О – 0,2%, 1 Н 2 17 О – 0,04%, 1 H 2 Н 16 О – 0,03%.

Остальные пять изотопных разновидностей присутствуют в воде в ничтожно малых количествах.

II. Основная часть

Строение молекулы.

Как известно, свойства химических соединений зависят от того, из каких элементов состоят их молекулы, и изменяются закономерно. Воду можно рассматривать как оксид водорода или как гидрид кислорода. Атомы водорода и кислорода в молекуле воды расположены в углах равнобедренного треугольника с длиной связи О – Н 0,958 нм; валентный угол Н – О – Н 104 o 27’(104,45 о).

Но поскольку оба водородных атома расположены по одну сторону от кислородного, электрические заряды в ней рассредоточиваются. Молекула воды полярна, что является причиной особого взаимодействия между разными её молекулами. Атомы водорода в молекуле воды, имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседних молекул (водородная связь). Она объединяет молекулы воды в своеобразные полимеры пространственного строения. В жидкой и твёрдой фазах каждая молекула воды образует четыре водородные связи: две – как донор протонов и две – как акцептор протонов. Средняя длина этих связей – 0, 28 нм, угол Н – О – Н стремится к 180 о.Четыре водородные связи молекулы воды направлены приблизительно к вершинам правильного тетраэдра.